浅析城市排水系统规划

李晓星

城市排水系统规划是通过一定时期内统筹安排、综合布置和实施管理城市的水源、供水、用水、排水、污水处理等子系统及其各项要素来协调各子系统的关系,优化水资源的配置,以促进水系统的良性循环和城市健康持续的发展。本文对具体规划设计中需要注意的关键方面和原则进行了深入的讨论分析,以期对城市排水系统的规划设计提供参考作用。

1 城市排水规划原则

1.1 与城市规划相协调

城市排水系统主要是对城市各类污水、废水和雨水的综合排除和处理,目前城市规划强调水的循环再用,要从“污染控制”向“水生态修复和恢复”转变,尤其要注意和预防对生态环境的污染。同时,城市水系统规划要与城市规划和区域水资源综合规划相协调,满足城市高质量、高保证率排水的需要,支持城市的发展。

1.2 污水管网设计水量与污水厂处理能力匹配

根据污水厂厂外管网工程实践证明,城市部分路段的排水管道距离污水处理厂主管道较远,下雨时部分的合流管道流量较大,致使污水处理厂污水处理量大,财政投资增加。为解决这一问题,在编制新的城市规划,排水规划时,在新改造的路段应实行雨污分流,使污水管网水量与污水厂处理能力相匹配。

1.3 排水系统应当向可持续性方向发展

城市排水系统规划应结合城市的全面规划方案,考虑远期发展有扩建的可能,并根据排水系统的使用要求和技术经济的合理性等因素对近期工程做出分期建设的安排。同时,对城市水系统的分析必须强调给水、排水系统之间的有机联系,单独从某一环节着手并进行简单的串联叠加是难以获得有价值的系统结果的。因此,排水规划应强调系统的整体功能,从整体出发全面考察研究,提高水资源的利用水平和循环利用率。

2 城市排水规划设计

2.1 排水管网设计

城市排水管沟一般均依托道路布设,道路定线对市区排水组织、排水管沟的埋深、排水的重力流或提升有重大影响,道路高程的确定对两侧地块的排水也有很大影响,为保证地表径流的排除,设计时道路雨水口高程应低于两侧地坪20cm以上。并注意新设计的排水管道现在尽量不放在机动车道上,应设置在非机动车道,绿化带,人行道上,以免检修影响交通运行。

另外,排水管网受自身重力流的限制,水流具有不可逆性,管道之间难以互相调节,一旦形成后难以更新改造,因此在管网实施过程中应充分考虑水量大小、标准高低、上下游高程衔接情况,使排水系统留有充分的发展空间,科学合理地安排实施程序。同时,市政道路下的市政管线除了排水管线外,还有电力、通信、给水、燃气等其他管线。在设计排水管道时必须考虑与其他专业管线、排水管道之间在水平和垂直方向有足够的净距,使各管线基本相互错开,避免出现雨污水管道彼此冲突或与其他管线相冲突的现象。另外,规划设计时尽量保持下游管道流速不低于上游管道流速,以免产生淤积而增加排水管道的维护和检修工作量。

2.2 雨水径流设计

2.2.1 路面排水设计

城市化过程中城市下垫面不透水面积的增加,导致雨水径流系数增大,汇流速度增加,地下水得不到及时补充,引发地面沉降等生态环境问题。针对这一问题,在道路排水设计中可以设计下凹式绿地的蓄渗,达到雨水集蓄利用、雨水回灌补充地下水的目的。下凹式绿地的结构为路面高程高于绿地高程,雨水口设在绿地内,且高于绿地高程而低于路面高程。这样设置可使道路、建筑物等铺张区上的雨水径流首先流入绿地,通过在绿地植被与土壤之间增设贮水层、透水层等方法来减缓雨水地表径流的流量,然后绿地蓄满水后雨水再流入雨水口。增加了城市土壤的相对含水量,同时可以有效减少城市雨水干管的管径,降低暴雨期间城市的防洪压力。

2.2.2 中央分隔带排水设计

在多雨城区或地表水较丰富的城区,路面入渗水向路基土迁移过程中,将会降低路基土的回弹模量,改变路面结构层层间结合状况,导致荷载作用下路表弯沉和基层底基层拉应力增加,加速路基路面的损坏。针对以上现象,我们可以采取中央分隔带排水规划设计。中央分隔带排水是将降落在或流向中央分隔带内的水分有效的汇集并迅速排除路面的方案。但是在实际施工中,由于施工质量不易控制,造成横向排水管标高误差或产生淤塞,大量水流向最低处,而最低处的横向排水管由于设计时包裹无纺土工布或产生淤塞,使排水能力严重不足,从而导致下游中央分隔带积水严重。针对这一情况,可通过两方面进行规划设计:1)可在路面结构以下路基以上位置设置排水垫层。排水层下设置起隔水、防水作用的土工布,将由上部渗透下来的地表水有效地拦截在该排水层内。防止路基内地下毛细水的上升,使路面结构保持干燥。排水层设置一定的纵横坡度,将渗入排水层的水分迅速地排出道路以外。2)将中央分隔带汇水直接排入入孔,在每个入孔处预设管径能满足流量要求的横向排水管。在横向排水管埋设位置设计小窨井以便于清理,保证横向排水管的排水能力。另外,当车行道宽度较宽时,为了减少地表水在道路表面的径流时间并迅速将水排除,可采取双坡排水方式,在道路两侧每隔一定距离设置雨水口的方式收集路面积水,通过与其连接的雨水支管排入埋设在路面下的雨水主干管内。

2.3 污水规划设计

首先,在进行排水系统规划时,应对整个城市的功能分区、工农业分布、排水管网及污水处理现状等做周密的调查,调查现有的和预测潜在的再生水用户的地理位置及水量与水质的要求,并将调查结果反映到排水专业规划中。在进行新建和扩建污水处理厂的设计时,要结合污水回收利用的需要选择污水深度处理系统,预留污水深度处理的发展用地,使污水排除和处理系统的总投资之和最小。其次,在城市污水排放控制规划中,对点源污染重点控制的同时,必须也对城市面源污染进行有效治理。因此,在污水处理规划中城市排水采用雨污分流,污水排放采用优质杂排水和粪便污水分流。城区收集优质杂排水和雨水作为非传统水源,经过处理达标后回用于人工湖蒸发损失、人工湖渗漏损失、洗车及道路绿化浇洒用水等。剩余污水通常采用热泵方式加以利用。注意,由于受生化池水质的限制,其不适宜直接进入热泵机组或者换热器设备,利用过滤器对污水进行处理需要一定的占地且容易产生臭气,因此应采用抛管换热器的方式对污水冷热能加以间接利用。最后,对于污水厂尾水去路,目前国家强调水的循环再用,要从“污染控制”向“水生态修复和恢复”转变,因此污水厂尾水可以就近向内河排放作为景观用水。

3 结语

排水专业规划是城市总体规划的一个分支,是对城市总体规划的补充和完善。在国家经济和社会快速发展的阶段,排水规划中一些重要指标的选取既要慎重,也要看得高远一些。排水规划要结合城市实际情况,充分利用地形地貌和水系特点,与城市雨水资源的利用相结合,与城市径流污染控制相结合,与城市路面建设相结合及与城市污水排放控制相结合,增加排水高效性,降低工程造价。建设一种符合可持续发展、生态型的新型排水体系。

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