村镇雨污分流工程施工图设计调研与分析

2022-03-10刘茜茜孙洪伟

净水技术 2022年3期

刘茜茜，孙洪伟

(1.仲恺农业工程学院资源与环境学院，广东广州 510225；2.仲恺农业工程学院城乡建设学院，广东广州 510225)

习总书记在“十九大”报告中提出“乡村振兴战略”，要求乡村产业发展、人民脱贫致富的同时，更要实现生态宜居[1-2]。长期以来，农村的排水系统随其居住区的发展而逐步形成，多为合流制，农村的污水依靠管、沟、渠、涵等与雨水一起排入外部水体[3]。这种体制下，大量污水未经处理直排使周边水体受到严重污染，影响居民生活，对人体健康造成危害[4-6]。农村污水处理工程是民生项目，旨在改善农村水环境，对降低流域内水体污染，保护人民身体健康均有重要意义[7-9]。因此，村镇雨污分流工程的建设，是实现乡村生态宜居的重要工程。

在村镇雨污分流工程中，设计作为项目的五方责任主体之一，其费用在投资中占比较小，然而其对整个工程的能效发挥至关重要[10]。与城区雨污分流项目相比，一方面，村镇雨污分流项目污水量更小，不均匀系数更大，面临的工况同城区有所不同；另一方面，村镇居民密度远小于城市，污水管网的收集负荷小，单位管长的收水效益低。以上情况均表明，农村雨污分流项目并不能够简单地用城区项目小型化的思维来考虑。另外，农村项目普遍存在轻设计勘察重施工的问题。因此，有目的地对设计环节进行分析，考察农村雨污分流设计阶段面临的问题，不但有助于后续的施工以及全部工程效益的发挥，总结的经验对其他地区的类似项目的设计还可起到借鉴作用。

本文以仲恺农业工程学院乡村振兴服务团队(生态环境综合治理)为依托，对广东的村镇雨污分流项目展开了研究。村镇雨污分流项目是该地区水体污染整治工程的重要组成，长期以来，区域内的农村污水多就近直排至水体，这不但影响农村的生态宜居，也给水体达标带来了困难。本文以设计环节为切入点，调研了相关的12个镇、209个行政村的雨污分流图纸，考察了设计的功能性保证、核心设计参数等，在归纳总结的基础上，分析了设计阶段存在的问题及解决策略，并结合农村雨污分流数字化问题进行了展望。本研究一方面提供了完善、深化设计工作的建议，对保障乡镇雨污分流的工程效果和流域整治效果都具有积极作用；另一方面，相关解决策略可为同类型项目提供可靠的参照。

1 材料和方法

1.1 材料

本次研究收集了粤东地区的12个镇、209个行政村的农村雨污分流施工图，各镇街及村编号如表1所示，图纸的格式统一要求为PDF。图纸的来源为建设单位。

表1 研究范围内实施雨污分流的镇村及编号Tab.1 Serial Numbers for Investigated Towns and Villages

1.2 研究方法

(1)现场调研法。现场走访行政村，掌握水污染现状与排水特点。

(2)图纸阅读法。对收集的施工图纸进行统一阅读。根据规范、手册和建设单位的文件要求，结合团队的技术力量，对设计目标、设计文件完整性、设计细节等提出意见。

(3)归纳分析法。根据调研和读图，对农村雨污分流中存在的需要注意的普遍问题进行归纳整理，并提出解决策略。

2 结果和讨论

2.1 实地调研

通过现场走访，对研究所涉及的村污水现状进行了调研，发现在未进行雨污分流项目的村中，雨污合流直排水体的现象比较突出，村庄中可见部分水体富营养化，严重影响周边人民群众的身心健康。

结合各村历史、各村位置与市政排水管线的相对关系，将本研究所涉及的行政村分成3类(表2)，3类村中典型的排水现状如图1所示。

表2 各行政村的分类和特点Tab.2 Classification and Characteristics of Investigated Administrative Villages

图1 研究区域农村排水现状Fig.1 Current Situation of Rural Drainage

2.2 施工图纸分析

2.2.1 设计规范和设计原始资料的完备性

设计规范性主要考察设计图纸会签制度的落实情况。设计图纸会签制度是设计单位和人员对图纸签署名称并承担相应设计责任的制度。本次图纸的收集格式为PDF，故重点考察了图纸中是否有清晰、准确的设计单位名称。结果发现，仍有8.2%的行政村设计图纸会签不符合要求。不符合的具体表现为一套图纸中少数几张缺少设计单位名称、极个别的一套图纸中设计单位前后不一致等。

雨污分流设计中污水管线的线路选择、管线埋深等，与设计区域的地物、地貌关系密切，因此，地形图与管线勘察物探资料是设计的重要原始资料。然而，研究中发现仍有约47.8%的行政村设计未采用地形图。在无地形图的行政村中，绝大多数采用卫星地图(图2)。卫星地图的优点包括平面精度高、成本低、更新快。然而卫星地图中缺少标高体系，导致污水管网设计中的重要参数，如管道坡度、埋深、走向等都无法确保。因此，当必须使用卫星地图时，应对关键节点的标高进行复测，确保排水的通畅。研究中还发现所有设计均无详细管线勘察物探资料，缺少拟收纳污水及其他的管线(电力、电信等)信息。原始资料的缺乏，在施工阶段会导致管道实际坡度低于设计值、部分管段起点埋深过小、设计路由不通、干支管标高衔接不上，在运行阶段会导致污水排放不畅、个别管段因埋深过小且缺乏有效保护，会造成破损等一系列问题。因此，应在设计阶段强化踏勘与标高复测工作。

图2 使用卫星地图代替地形图Fig.2 Application of Satellite Maps Instead of Topographic Maps

2.2.2 污水收集保障

本研究着重对保障污水收集功能的各设计参数进行了检查，各指标情况如图3所示。

图3 收水保障情况Fig.3 Sewage Collection Guarantee

图3(a)为设计排水体制的统计。各村现状都有一套完备的合流制体系，故农村雨污分流中多选择保留原合流制系统为雨水系统，另新建一套污水系统达到完全雨污分流制(本次调研中，此情况占27.7%，主要集中在新建区)。新建污水系统时，如遇管线敷设受限，无法直接连接污染源时，就会在局部采用截流制，形成混合制排水系统(本次调研占32.1%，主要集中在老城区)。然而仍有40.2%的设计未提及设计排水体制，应对该设计参数予以补充。

污水收集率是设计中的关键量化参数，可采用户数、人数、水量、面积等统计；在实际操作过程中，考虑农村以生活污水为主，通常以户数作为统计口径。一般地，污水收集率包括现状收集率和设计收集率2个系列，本研究中统计了设计收集率的情况[图3(b)]。结果表明，高达88.1%设计中没有明确设计污水收集率。在设计收集率不明确的情况下，就无法概览行政村全域的污水收集工作完成情况，对未收集污水的流量、区域等也无法有效统计，后续也会遗留标高问题。因此，相关设计单位应补充此参数。

相关文件中已经明确，调研区域内的农村污水一般包括厕所产生的污水、厨房产生的污水、洗衣和家庭清洁产生的污水、农村居民洗澡产生的污水等(简称“四水”)。农村“四水”全部收集是保证流域达标的重要手段。图3(c)为“四水”全部收集的统计情况。其中，在设计书中明确注明“四水”全部收集占42.1%；在设计说明书中未显著标明“四水”全部收集，但是在图纸中给出了收集用户房前屋后污染源的大样图。本次认定为有提及但未明确“四水”全部收集，占42.1%；另外15.8%的行政村未在设计说明书或图纸中表述“四水”全部收集，实际上应予以明确。

图3(d)为污水去向的统计情况。其中，69.8%的行政村污水由市政管网转输至大型城镇污水处理厂统一处理，这些行政村一般距离城镇中心区较近，临近有可利用的市政管网。22%的行政村以单村、联村集中建设污水处理站收集农村污水。另有部分村庄因距离市政管网远、位置相对分散，采用化粪池等分散处理构筑物，占8.2%。

图3(e)为村内污水与外部衔接的设计情况。结果表明，76.1%的行政村内污水与外部衔接设计不合理。衔接不合理的表现为无标高、流量校核(图4)，建议补充并完善接入管和接纳管的标高、富余流量等。

图4 村内污水接入市政管网衔接设计不合理Fig.4 Unreasonable Design of Connection between Villages and Municipal Pipelines

图3(f)为设计中注明闭水试验的情况。闭水试验是保障管道收水功能性的重要手段。农村雨污分流项目中，闭水试验十分重要。研究中发现，14.4%的行政村设计中未提及闭水试验，应在设计中补充相关的要求。

2.2.3 其他技术细节

研究中还重点对管道的施工方式、大样图的绘制情况等进行了统计。污水管线施工方式有开挖、顶管、沉管、挂管等。研究中发现，83.7%的行政村选择开挖；而16.3%的行政村未明确施工方式，应在图纸设计中予以明确。在209个行政村中无一处提及开挖之外的施工方式；而事实上，华南地区农村存在依水而建的情况，挂管在某些时候也是必要的施工方式。因此，设计单位应对排污现状做进一步踏勘，深化管线施工方式。

研究中还对大样图的绘制情况进行了统计，发现26.3%的行政村未设计检查井大样图。

目前，村中均未进行立管改造，导致天面雨水也会随“四水”进入到污水收集系统中。因此，合理的污水截流措施在现阶段至关重要。调研中还发现，64.2%的行政村未设计截流井。

上述相关缺少的材料均应补齐。