上海市西干线改造工程简介

2012-09-25王肖军

城市道桥与防洪 2012年3期

王肖军

（上海市海洋管理事务中心,上海200050）

1 概述

1.1 工程范围及内容

西干线服务范围包括石洞口片区蕴藻浜以北地区及蕴藻浜以南、共和新路以西地区，服务面积192.93 km2，服务人口178.55万人。工程内容包括新建西干线总管及沿线泵站，以及由于西干线改造引起支管改接、西干线沿线泵站SCADA系统和老西干线处置。

1.2 规划污水量及出路

西干线服务范围内的规划污水量由石洞口片区和竹园片区（原属石洞口片区转输竹园片区）两部分组成。西干线输送总污水量100万m3/d，包括通过汶水路总管输送至竹园第一污水处理厂的35万m3/d，至泰和污水处理厂的25万m3/d以及至石洞口污水处理厂的40万m3/d。

1.3 总管走向

西干线总管走向为新村泵站－西乡路－平利路－志丹路－广中西路－运城路－高平路－汶水路－规划康宁路－规划富长路－石太路－老蕴川路－煤水路－石洞口污水厂。

2 工程内容

2.1 总管

西干线改造工程总管设计流量根据新规划设计，峰值流量＝旱流污水量×变化系数＋相当于20%旱流污水量的初期雨水截流量。西干线总管设计流量按峰值流量进行设计。西干线的节点流量如图1所示。

根据西干线近远期污水量及混接的雨水量，并兼顾地区各支线泵站的接入、总管的埋设深度及泵站设置位置等情况，总管设计采用压力流和重力流相结合的方法，管道施工方法则根据总管所处地区的交通、地下管线及周围环境情况进行确定。具体工程内容分述如下：

2.1.1 新村路泵站—汶水路

总管从新村路泵站出水井起—西乡路—平利路—志丹路—广中西路—运城路—高平路—汶水路，与上海市污水治理三期工程已建汶水路总管的汶3#井接通。

总管设计管径为ф2400，由于该段管道位于市区，沿线需穿越老西干线、沪太路、灵石路、晋城路、阳城路、夏长浦及永和路等主要河道和道路，交通繁忙，地下管线众多，故全线采用顶管施工方法。

2.1.2 汶水路—新蕴藻浜泵站

汶水路汶3#井—汶6#井之间ф2 400污水管既为上海市污水治理三期工程汶水路污水总管，也为西干线污水总管，所以该工程拟建总管从汶6#井起，沿规划康宁路向北，穿越江场西路、走马塘、南何支线铁路、场中路、共康路、长江西路、场北路及规划路后，至新蕴藻浜泵站。

总管设计管径为ф2 400，旱季按重力流设计，雨季按满管流或压力流设计。根据规划选线报告，管道中心线位于规划康宁路中心线上，由于规划康宁路道路工程未建设，管位处建筑物较多，且该工程总管埋深较深，故全线采用顶管施工方法。

2.1.3 新蕴藻浜泵站—月罗路泵站

该段管道位于规划富长路，总管经新蕴藻浜泵站提升后先后穿越蕴藻浜、共富路、外环线、水产路、沙浦、宝安公路、湄星路、湄浦、郊环线、马路河及月罗公路等主要河道及道路。

总管采用压力流与重力流相结合的方法，设计管径则根据支线接入的流量要求，分三段考虑，新蕴藻浜泵站—宝安公路，设计管径为ф2400，宝安公路—月罗路设计管径为ф2700，月罗路—月罗路泵站设计管径为ф3000。

图1 西干线节点流量图

当管道埋深不大于6.0 m，采用开槽埋管，当管道埋深大于6.0 m，采用顶管法施工。

2.1.4 月罗路泵站—石洞口污水厂进水井

该段总管从月罗路泵站出水井起沿富长路—石太路—老蕴川路—煤水路—石洞口污水厂进水井。

由于受石洞口污水处理厂进水井及水位标高控制，该段管道全线为压力流，设计管径则根据支线接入的流量要求，分西段考虑，月罗路泵站—大理港，设计管径为ф3000，大理港～石洞口污水厂进水井，设计管径为ф3500。

由于该段为压力管道，且需穿越12处规划保留河道，河道间距在400～1000 m，为避免总管标高频繁上下而增加水头损失，该段管道采用全线顶管。

2.2 支管接入改造

2.2.1 支管接入改造原则

新西干线建成后，老西干线将全线废除，为使工程建成后原接入老西干线的所有支线的污水出路有保障，原有接入老西干线的支线全部改接入新西干线内，包括已建支线及在建支线。现状西干线共有支线36条，其中34条已建，12条在建。

支管接入改造按以下原则实施：

（1）接入西干线的支线管道尽量敷设在现状或规划道路下。

（2）根据不同的流量、管径和埋深，雨污水管道施工结合相关道路情况、建设情况分别采用开槽埋管和顶管施工，以减少对地面交通及建筑等的影响，降低工程造价。

（3）一般埋深较浅，有开挖的周边条件时，优先采用开槽埋管。

（4）穿越铁路、河道、重要路口、地下管线复杂处、开挖困难处及管线埋深超过6 m时原则上采用顶管或定向钻。

（5）污水倒虹管拟采用一根，并满足自清流速0.9 m/s。

（6）对支线进行合理化合并，尽可能减少接入新西干线的支线数量，便于日后的管理和运行。

（7）敷设管道开挖路面及顶管井施工开挖现状路面按原路面结构修复。

2.2.2 泵站

该工程共改建一座泵站，为新村路泵站，新建二座泵站，分别为新蕴藻浜泵站（包括一座调蓄处理池）和月罗路泵站。泵站情况如表1所列。

表1 泵站情况一览表

2.3 调蓄池

2.3.1 建设调蓄池的目的

（1）由于汶水路总管已按35万m3/d规模建成，未留20%的余量，且雨季合流一期总管可接纳的污水量较低，因此雨季时超出汶水路总管容量的那部分初期截流雨水（共计7.00万m3/d）需要另寻出路。保留新蕴藻浜泵站的调蓄池及其上部的处理池可以解决这部分雨水。

（2）根据最新规划管道均增加了初期雨水截流余量，但污水厂均未有这部分设施，以后建调蓄池也是主要出路之一。

2.3.2 调蓄池规模的确定

由于征地问题，目前调蓄池的选址十分困难，结合泵站设置调蓄池便于选址及管理，是较好的选择。因此设计考虑蕴藻浜泵站增设调蓄池，调蓄池的规模受征地限制，最终定为2万m3，同时为了减少雨水事故溢流，设处理池1 m3/s。1 h的初雨处理+调蓄量，约10万m3/d。

2.4 泵站SCADA系统

2.4.1 工程范围

西干线沿线泵站工程控制中心具有中央监视和调度功能的、数字化、分布式数据采集、分层数据传输、多种显示方式的数据采集、监视及控制SCADA系统。在蕴藻浜泵站内建立西干线泵站控制中心。

该SCADA系统管辖的西干线主线泵站（新村路泵站－石洞口污水处理厂）及相应支线泵站。

2.4.2 工程内容

（1）建立监控、调度、管理系统的总体框架，建设西干线沿线泵站监控中心。

（2）新建或改建原有污水泵站自控系统，配置相关的检测仪器仪表，及时采集、传输、存储数据。

（3）监控中心站与主干泵站及分中心站的通信主通道采用DDN，备用通道采用PSTN；监控中心站与支线泵站的通信主通道采用无线，备用通道采用PSTN。

（4）建立西干线泵站管理调度系统。

（5）根据实际需要，建立与西干线工程相关的信息系统之间的通信联系，实现数据共享。通信方式采用DDN。

2.4.3 原则要求

（1）该系统框架根据功能目标布置，应体现可靠性、可维护性、实用性、可扩展性的原则

（2）监控系统以智能化为原则，能实时检测水位、流量等实时数据，监测及调度泵机、闸门，建立数据库、积累数据，计算和分析各类数据，逐步形成计算机决策。（3）各现场站全面可靠地采集必要的数据量。（4）合理选用通信介质及通信规约，通信介质冗余化并能自动切换。

（5）监控系统通信控制设备：现场PLC或RTU，监控中心通信控制器和网络交换器等采用冗余方式。

（6）监控系统设备及检测仪表的选型、选用国内外同类的主流产品，仪表应能符合环境要求及使用要求。

（7）监控系统应能接受并执行排水信息中心的调度指令，并与相关的信息中心网络进行数据交换。

（8）监控系统应能便于今后的升级及扩容。

2.4.4 监控系统组成

该系统主要由控制中心监控工作站、远程监控终端RTU、交换式集线器、通讯控制器、UPS、打印机、DLP显示屏、通信网络等组成，融运行监控、巡回检测、智能诊断、综合管理为一体，为系统可靠运行提供了技术保障。

远程污水泵站监控设备RTU是一远程执行终端，主要负责数据的采集，控制的执行。监控工作站是RTU的管理调度者，并可接受人工指令。

控制中心通过DDN或无线电台数字数据网或PSTN拨号电话网络进行数据传输，以轮巡的方式自上而下的呼叫远程监控点。区域监控中心根据需要也通过PSTN拨号连接远程监控点。

SCADA系统软件建立在专业工控平台上，研制配备多用户智能通讯模块，符合国际通用的通信规约，并可支持N个RTU通信，具有问答（polling）功能。监控平台操作环境为WINDOWS NT视窗模式，操作权限具有NCSC标准的C1级，界面为全汉字图形驱动，多级窗口方式，在主窗口可任意打开站点、信息等子窗口，在站点窗口中还可逐级打开站点信息、站点控制等功能窗口，监控中心的视窗功能满足监控的所有要求。并且建立实时数据库，使数据得以及时处理及打印。

远程监控分站的主要功能包括：（1）采集污水泵站内运行设备的模拟量数据、数字量数据、脉冲信号计数等；（2）向主站上报远程分站的实时数据及事件；3）远程站具有该地PLC的逻辑控制功能，提供设备运行的联动、联锁控制和污水泵站的闭环运行控制，且能接受监控主站下达的遥控命令，对相应的设备进行调节和控制。

2.5 西干线老管处置

原西干线管道建于1971年，全程长23.2 km，南自新村路泵站，向北沿夏长浦穿越大场机场东部，过蕴藻浜往顾村、杨行、月浦、盛桥、纵贯宝山区全境至石洞口。管道断面为半圆形拱管，其中钢筋混凝土拱管16.30 km，砖拱管6.90 km。管道埋深较浅，断面较大，管顶覆土深度1.5 m～2.5 m左右。拱管断面如图2所示。

图2 砖拱管断面图（单位：mm）

西干线运行已近40 a，全线23.2 km管道，当初属沿途各公社、生产队农民施工，质量参差不一，曾有大范围裂缝、大面积渗漏及当初本身质量欠缺，同时设计也不符合现行规范。作为废弃工程埋于地下，特别在地面荷载较大、车载越来越大、内外水土不平衡加大的情况下，随着使用年限的增加，存在着一定的安全隐患，应进行处理。

管道处置有以下几种方法：

（1）坑内填土。

（2）管内水力充填废弃泥浆。

（3）管内敷设管道充填废弃泥浆。

（4）管道加固、利用。

由于西干线建成已将近40 a，其管道本身结构质量很差，在内外水土平衡消失的情况下，管道存在很大的安全隐患，同时管道内存在大量的有毒气体，因此处置方法的选择以尽量避免人员在管道内较长时间施工为原则，经综合比较分析，认为在现状条件下，管道加固方案不宜采用。废弃管道的处置基本以坑内填土和管内水力充填废弃泥浆为主要施工方法。