山区或丘陵地形污水厂站设计要点分析

胡小琴

（武汉市给排水工程设计院有限公司湖北武汉430020）

山区或丘陵地形污水厂站设计要点分析

胡小琴

（武汉市给排水工程设计院有限公司湖北武汉430020）

结合海南省五指山市城市污水处理项目，分析山区或丘陵地形中污水处理厂厂址选择综合分析的要素；在厂址确定后，对污水处理厂设计厂坪标高、流程、厂站道路及总图及周边地形衔接等要点进行分析、总结。

山区；丘陵；污水厂厂址；厂站总图；设计

山地是指地表起伏很大、坡度陡峻、沟谷幽深地区，丘陵地是指坡度一般较缓、切割破碎、无一定方向一般多呈脉状分布的地区。污水处理厂水工构筑物大多直接暴露在自然环境中，所经地区的地形、地质、气候、土壤等自然条件差异很大。这两类地貌对工程厂站选址及设计均有很大影响。

针对山区地形的特点，合理选择厂厂址，合理确定厂站总图布置，对整个污水厂的工程投资、厂站稳定性及安全性、工程项目后期运行管理经济性等有着密切关系。本文结合海南省五指山市城市污水处理项目进行具体分析。

1　项目基本情况

五指山市城市污水处理项目位于海南省五指山市。污水厂设计处理规模为近期1.4×104m3/d，远期扩建至2.8×104m3/d。污水处理厂尾水拟先排放至南圣河支流，流经约500m距离最终进入南圣河水体。排放尾水达到排放符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级排放B标准。污水厂采用的主要工艺流程如图1所示。

图1　污水厂主要工艺流程图

本工程于2008年设计，2009年建设实施，目前已投入正式运行。经调查，本项目整体运行状况良好。

2　山区地形污水处理厂址比选

污水处理厂厂址的选择既要服从城市总体规划和城市的远期发展，又需兼顾考虑建厂条件、建设投资、社会影响、生态环境影响等各方面因素，做到布局合理，同时还需与配套污水管网相结合。

根据对五指山市城区地形、已建排水设施、城市道路、风向等条件分析，厂址选择阶段，推荐两个厂址方案进行综合比选。

方案一：南圣河下游南岸一山坡处。该厂址位于五指山市规划区域外，南圣河下游南岸一山坡处。污水处理厂拟建于该山坡的东南部，占据半个山坡。该处地形起伏较大，山顶高程为304m，山脚处高程为272m～278m左右。

为充分结合现状地形特点，减少厂区的挖方工程量，整个厂区沿长度方向平行于西侧河流布置。将污水处理厂生活构筑物、辅助构筑物布置于靠近现状山顶侧，生产构筑物集中布置于靠近山脚侧，使生产区和生活区形成相对独立的台地，两个片区间采用厂区道路和台阶相互连接。平整后的厂区与现状山体存在一定的高差，需采取挡土墙或护坡形式对山体进行修护、加固、稳定处理。

方案二：五指山市区至畅好乡公路西北侧一山坳处。该厂址位于五指山市区至畅好乡公路西北侧一山坳处。该处现状一条天然冲沟贯穿其中，冲沟东侧滩地为果园，西侧为一山地。冲沟两侧地面标高为268m～274m。

由于流经该厂址处的冲沟上游汇水面积较大，同时结合污水处理厂的布置，需对该冲沟进行改道、加宽。根据《防洪标准（GB50201-94）》中对城市市政设施的防洪标准的要求，同时考虑山区洪水的突变性，按照重现期为50年的标准对山坳处现状排洪沟的洪峰流量进行计算。计算得出至厂址处冲沟的洪峰流量为166.05m3/s。通过试算法，确定渠底宽33m，边坡系数1.0，设计水深1.6m，考虑排洪渠的超高为1.0m，此时排洪明渠的顶宽为38.2m。由于排洪渠尺寸较宽，需开挖西南侧的部分山体，同时对开挖后的山体进行护坡、加固处理。考虑厂区雨季时期山洪的防洪要求，并尽量满足厂区平整过程中的土方平衡，拟定厂址设计高程为274m。由于污水厂厂址位于现状冲沟上，且除厂区东北侧外，其余部分均需回填一定高度的新土，故需对大部分构筑物进行基础处理。

方案一的优点主要为厂区地势较高，防洪安全性较高，且工程建设的地质条件较好，基础处理费用较低；缺点是该厂址位于山坡上，厂区平整挖方量较大。方案二的优点是该厂址地势较平坦，挖、填方量较方案一小；缺点主要是该厂址地势相对较低，厂址内有一条自然排洪冲沟，排洪沟改道、拓宽工程量大，且防洪条件差，另污水厂部分构筑物作用在现状冲沟面域上，地基处理措施费用较高。经测算，虽然方案一的年运行提升费用较方案二高，但方案二的一次性工程措施费用较方案一至少高出274.79万元，在忽略投资的时间价值前提下，该一次工程投资费用约为近期年电耗费用差值的39.4倍，远期年电耗费用差值的19.7倍，另方案二还存在排洪渠道的维护费用。

根据上述经济、技术综合比较，最终推荐方案一作为厂址方案。

3　山区地形污水处理厂总图设计要点

污水处理厂总图设计，包含竖向设计及平面设计两个方面：

3.1竖向设计

厂区竖向设计应遵循下列原则：充分利用原有地形，保证排水通畅、降低能耗，尽量减少厂内土方挖、填方量；厂内道路满足生产运输及消防要求，最大纵坡小于5%；近远期分期建设，在厂地高程、运输线路、坡度等方面进行统一协调。

五指山市城市污水处理项目中，为充分利用现状地形条件，减少厂区平整过程中的土方量，将厂区内设置为高程不等的两个台地，生产区集中于现状地形较低的东南部，生活区及配套辅助构筑物布置于现状山顶处，位于厂区的西北侧。

厂址标高确定：本工程拟按50年一遇设防，设计确定厂区较低侧的生产区最低地面标高为278.00m。为减少厂区土石方量，降低工程费用，生产区结合现状地形布置成西北高东南低，即生产区的地面标高为279.5m～278.00m之间。考虑连接生产区和生活管理区的设计道路坡度限制，设计台地高区的生活管理区地坪标高为282.00m。

平整后厂区与现状地形的结合：平整后的厂区地面标高与周围山体存在一定高差，厂区西北侧山体与厂区地面最大落差达20m，因此需对周围山体进行护坡处理，或设计挡土墙，以维持山体的稳定性。

3.2平面设计

应根据城市主导风向、进水方向、排放水体位置、工艺流程特点及厂址地形，地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理、管理方便、经济实用，还要考虑建筑造型、厂区绿化及与周围环境相协调等因素。

五指山市城市污水处理项目总图设计中，厂区内生产区及生活管理区分别位标高不同的两个台地上。进厂道路位于厂区东南角，在厂区内靠近南圣河侧布置宽6.0m的道路连接生产区及生活区，同时在厂区中部设置台阶以加强生产区和生活管理区的联系，方便污水厂的维护管理。

4　结语

4.1污水处理厂厂址的选择既要服从城市总体规划和城市的远期发展，又需兼顾考虑建厂条件、建设投资、社会影响、生态环境影响等各方面因素，做到布局合理，同时还需与配套污水管网相结合。针对山区地形，污水处理厂址选择中，还需关注土方工程、基础处理工程、污水提升费用经济以及与周边地形、道路的衔接等问题。

4.2山区地形的厂站总图设计中，在满足工艺流程的前提条件下，应结合地形高差合理布局，尽量利用地形特点降低工程开挖、回填的工程投资，并保证后期运行的经济性。针对厂区总图，应重点关注厂区设计地面高程、厂区道路及外围衔接、地质岩石层、厂区周边挡土墙、护坡和截洪沟等项目。

胡小琴（1981—），女，湖北武汉人，市政给排水工程师，硕士研究生学历。