阳泉市排水与污水管网设计与布置

荆治中

(阳泉市财政预算评审中心，山西 阳泉 045000)

0 引言

随着中国城市化进程不断加快，城市居民的生活用水需求和用水量不断增长。现有的给排水系统暴露出不少问题，如果城镇供水、排水系统发生故障，直接影响到居民的正常生活和城市的正常运行。现在的阳泉市在发展中就出现了不同程度地排水和污水管网方面的问题，已经影响到了经济社会的发展和人们的生产生活，因此需要改进和完善排水和污水管网，并采用多种设计手段来对阳泉市给排水管道进行优化。

1 阳泉市基本情况

1.1 概况

阳泉市位于山西省太行山中段，是山区丘陵城市，阳泉市辖四区两县，面积4 570 km2。市区距省会太原及石家庄均约110 km，市区被群山环抱，桃河横贯共中，形成一座带形盆地。

1.2 水文情况

阳泉市除西部有22 km2属于黄河流域外，其余均属于海河流域。境内的河流共有60余条，滹沱河与绵河是境内的主要河流。

横贯市区的最大河流为桃河，发源于寿阳县东部土径岭芹泉附近，属季节性河流，坡陡水急，全长75 km，年平均流量0.33 m3/s，其中流经市区的河段17 km。

1.3 气象情况

阳泉市属于暖湿带半干旱大陆性气候，四季分明，冬夏长，春秋短。春季干旱少雨，冬季少雪，多年平均气温10.90℃，无霜期175 d。

2 阳泉市排水与污水管网现状

2.1 排水体系

根据城市总体规划，阳泉市城市排水体系采用雨污分流制，雨水由市政雨水管网分片收集，就近排入河道，生活污水由市政污水管网集中收集后，由污水主管网引至市污水处理厂处理后排入桃河。大中型工业污水由企业自行处理回用或达标就近排入河道，小型工业污水(主要是市区无污染企业)可排入市政生活污水管网。

2.2 排水管网现状

阳泉市区排水管网大部分为雨污合流管网，这是由于历史原因造成的。阳泉市的污水干管主要埋设在桃河、义井河境内，而且排污口与总管道的接口成开放溢流状。日常均能回收至市污水处理厂，逢降大雨时溢流后直排河道。

截至2010年年底，市区排水管网82 km，其中污水管道2 km，雨水管道15 km，雨污合流管道65 km。附设于管网上的检查井1 465座，雨水口3 331个。

2.3 污水管网现状

阳泉市城市生活污水管网是配合阳泉市污水处理厂(一期)于2000年开始建设的，被桃河、义井河自然分隔形成三个排水区域，即桃北区、桃南区和义井河区，桃北区服务范围西起阳煤新景矿，东至开发东区，南至桃河北岸，北至307国道复线。桃南区服务范田西起赛鱼桥南侧，东至现污水处理厂，北至桃河南岸。义井河区服务范围西起大阳泉，东至义平路，北至南山南坡及南大街沿线，南至南庄矿、南庄村、义井村一线。各区域生活污水管网在污水处理厂前汇合后接入污水处理厂。

3 存在的主要问题

3.1 缺乏总体规划

由于历史原因，阳泉市区生活污水管网是在原有雨污不分排水管网基础上改建的，现有排水管网中存在：下游标高大于上游标高，个别路段成溢流状态，下游管径小于上游管径等。

3.2 管网布置不合理

阳泉市生活污水管网存在部分雨污不分的污水管网，城市生活污水管网还在接纳部分雨水，不便于污水处理以及环境保护。

3.3 管网老化突出

在多年运行期间，管网老化问题突出，是由于排水管网维护经费不足导致。

4 管网设计

4.1 排水管网设计

根据城市总体规划，阳泉市排水体系采用雨污分流制，雨水由市政雨水管网分片收集，就近排入河道，生活污水由市政污水管网集中收集后，由污水管网引进至市污水处理厂处理后排入桃河，大中型工业污水由企业自行处理回用或达标就近排入河道，小型工业污水(主要是市区未污染企业)可排入市政生活污水管网。

阳泉市现在的排水管网要采用从截流式合流制逐步改造为分流制,不但能提高排水管网的效能，还能提升排水管网的排水能力，更好地服务市区的生产生活。

还要规划建立雨、污分流制。雨水采用重力排放方式，就近排入自然水体。而市区的污水集中收集到污水处理厂，进行集中处理，达标后方可排放。

4.2 污水管网设计

4.1.1 管网功能

阳泉市污水处理厂二期工程位于市区东部桃河下游娘白线以南，南川河以东乱流村附近，距现污水厂约7.25 km，地处市区地势下游。此次设计的厂区外污水管网主要是将义井河区污水系统的污水以及桃北区、桃南区污水系统分配的污水向二期输送，并收集沿途的生活污水，管网定性为城市污水主管网。

4.1.2 管网设计范围

此次设计的厂区外污水主管网西起现状污水处理厂北侧桃河，东至污水处理二期工程，全长约74 380 m，支管网西起义井桥，东至桃河主管网，全长约984 m。

4.1.3 管网服务范围

根据城市总体规划及排水专项规划，阳泉市污水处理厂和拟建的污水处理二期工程共同收水区为老城组团(中心片区、矿区片区)和新城组团(北部新城)，具体为:污水处理厂(现状)主要收水区为桃河北岸污水系统(西起阳煤新景矿，东至开发东区，南至桃河北岸，北至307国道复线)，桃河南岸污水系统(西起赛鱼桥南侧，东至现污水处理厂，北至桃河南岸，南至狮脑山、南山南坡及南大东街一线)，并向二期工程分配流量，二期工程主要收水区为义井河区污水系统(西起大阳泉，东至义平路，北至南山南坡及南大东街沿线，南至南庄矿、南庄村、义井村一线)及下游沿线区(西起现污水处理厂，东至污水处理二期工程厂址)，并承接桃河南、北岸污水系统分配的流量。

4.1.4 管网设计规模

由项目确定的规模可知，阳泉市污水处理厂(现状)和拟建的污水处理二期服务范围内2020年和2030年预测污水量分别为16.30万m3/d和18.20万m3/d，其中现污水厂提标改造后处理能力由8万m3/d降为6万m3/d，则二期工程需处理的污水量分别为10.30万m3/d和12.20万m3/d，因此，此项目设计总规模为12万m3/d，近期(2020年)工程规模8万m3/d，远期(2030年)扩建工程规模4万m3/d，厂区外配套污水主管网规模按远期(2030年)计，近期(2020年)校核。

根据城市总体规划及排水专项规划，阳泉市污水处理厂和拟建安的污水处理二期工程服务范围内规划期规模为见表1。

表1 区域规模表(2030年)

5 管网布置

5.1 布置思路

根据城市总体规划，结合市区污水主管网现状情况及二期厂址位仪，重点考虑与现状接合，易收集污水，实施难易，工程投资，符合城市总体规划，施工周期因素，经现场勘查，多线路比较，并经与规划部门、市政部门分析论证，最终决定污水主管网布置在桃河河道内靠近南侧河坝处。

根据城市排水专项规划和《室外排水设计规范》，项目综合用水量指标确定为350 L/(人·日)，日变化系数取1.10，污水量按用水量的85%计，地下水渗入收集管道系数取0.10。污水量计算期近期2020年，远期2030年。

此项目厂区外污水主管网布置在桃河河道内，根据污水管网防洪影响评价报告，桃河和义井河防洪标准为50年一遇，此管网防洪标准按百年一遇设计。桃河五渡公路桥至乱流段百年一遇洪水流量3 601.30 m3/s，流速6.80 m/s，最大冲刷深度4.40 m，河道规划为130 m对称复式断面，主槽宽70 m，两侧滩槽各宽30 m，纵坡0.70%～0.40%。

阳泉市区生活污水管网是在原有雨污合流排水管网基础上改建的，主管网已建成并投入运行，大部分居住区和街区由于受条件限制雨污分流还未改造完成。

5.2 布置原则

①严格执行国家的方针、政策、法令，达到防止污染，改善和保护环境，提高人民健康水平的要求。②以城市总体规划和城市排水规划为主要依据，从全局出发根据规划年限、工程规模、经济效益、环境效益和社会效益，正确处理近期与远期的关系，做到全面考虑、统一布置、逐步实施、技术先进、经济合理、安全适用。③管道布置应与其他地下设施综合考虑，需充分考虑施工对于交通和路面的影响，敷设的管道应是可巡视的，要有养护通道，在城镇道路下的埋设应符合《城市工程管线综合规划规范》的规定。④积极稳妥地采用新技术、新工艺、新设备、新材料。

5.3 管线走向

从现状污水处理厂北侧桃河河床山西向东沿桃河进地埋铺设污水主管网至乱流村附近的污水处理二期工程。从义井河污水支管网，沿义井河地埋至与桃河汇合处接入污水主管网，管逆埋深在桃河百年一遇洪水冲刷线以下(约4.50 m)。

5.4 管线布置的具体位置:

污水主管网在桃河的南侧、标高较高的复式河槽内埋设管线。污水支管网在义井河南侧。

5.5 管线长度

从现污水处理厂至拟建污水处理二期工程，污水管线总长度约为8 422 m，其中桃河段7 438 m，义井河段984 m。

5.6 布置方案优劣分析

5.6.1 优势

5.6.1.1 与现状污水管网接合较好

此管网主要是承接市区现有污水系统的污水向二期工程转输并收集沿线地区的污水。市区现状污水主干管均敷设在桃河、义井河河道内，埋深桃河管顶4.50 m，义井河管顶2.50 m，此管网布置在桃河河道，可顺接市区现有污水主管网，与现状污水主管网接合较好。

5.6.1.2 方案合理，易于实施

受地形地貌及外界因素的限制，管网布置在桃河河道内较合理。桃河河道北侧紧邻河坝为石太铁路，故北侧地段没有管网的位理。桃河南侧紧邻河坝为娘白线公路，路而宽约6 m,路面比现河床高6～8 m，如果将污水主管网布置在娘白线公路下，则管道埋深可达11～13 m，埋深较大，开挖对公路和河坝的破坏较大，需全线封路施工，对当地的交通影响较大，再者该地区建设用地紧张，娘白线公路南侧紧邻娘白线公路现有景区建筑，村民住宿，企业建筑，开挖势必影响沿线建筑的安全，需做防护处理，工程投资较大，协商工作量大且较难协调，实施难度大。受地形地貌限制，其他地段没有布置污水主管网的位置，因此，布置方案较合理，实施难度小。

5.6.1.3 便于收集沿线污水

桃河南岸沿线现状主要有阳铝厂居住区，小河村景区及村民居住等建筑，还有部分工业建筑。桃河北岸沿线现状主要有阳泉铁路车辆段、机务段，白羊墅车站，王龙村居住区等建筑，受当地地形地貌及建设用地限制，现状建筑物场地均高于河道，现状建筑物污水均就近排入周边沟渠而后流入桃河，此管网布置在桃河河道内，管道标高利于收集两岸建筑污水，区域污水管网改造工作量小，管网适应性强。

5.6.1.4 工程投资小，施工周期短

桃河是一条典型的季节性河流，年际、季际的洪枯流量差异较大，经流主要由暴雨形成，降雨集中在七八两月，平时河水干涸，因此，施工期长。桃河为城市主要行洪河道，河道内基本无障碍物，河道地下部分地段有自来水、天然气等市政管，但管径较小，因此，此管网布置在桃河河道内，干扰因素少，便于实施，此管网埋深为桃河百年一遇冲刷线下(管顶4.50 m)，虽然埋深较大，但和其他地段相比，由于干扰因素少，且不占用土地，因此，投资较小。

5.6.1.5 符合城市排水专项规划

受市区建设用地以及地形地貌的限制，市区污水主管网均布置在桃河及义井河道内，此管网为城市污水主管网，管网布置在桃河河道内符合城市排水专项规划。

5.6.2 劣势

①由于管网布置在河道内，为防冲刷，埋深较深，不便维修、检修。②管网布置在河道内，构筑物防冲刷措施要求高，实施难度大。③桃河白羊墅以东河段为娘子关泉域保护区，污水管网布置在桃河河道内且位于泉域保护区，防渗要求高，对管材及施工质量要求高，施工难度大。

6 结语

综上所述，城市给排水管网的设计和优化对城市的发展具有非常重要的作用。城市的稳定运转与居民的正常生活离不开给排水系统的高效运转，如果不加以重视，从而导致居民的基本生活失去保障，还会影响整个城市的正常生产和生活。阳泉市针对城市发展中出现的城市管网问题，采取科学实用、经济高效的优化排水和污水管网的措施，并做好长远设计，为城市的健康可持续发展提供保障。