旧城改造中的雨污合流问题与分流排水技术的应用分析

曹亦婷

（天水市麦积区村镇建设服务中心 ，甘肃 天水 741020）

大部分城市的排水系统可以承担起排出雨水、防止由于降雨产生的内涝问题对城市环境造成污染等，同时，随着城市文明程度的提高和环境污染防治工作的进一步加强，一个城市的污水排水处理能力直接体现一个地区文明程度的高低。进而随着中国城市化发展进程的加快，大量的农村人口集中涌入城市，而为了满足群体的居住需求，城市建设工作正不断对外扩张，一些老旧城区被列入改造计划中[1]。但由于改造工程是一项大型的系统性很强的工程，但大多数城市为改造项目建设单位下拨的旧城改造资金仅够用于城市建筑开发，没有额外的资金用于道路等基础设施建设。同时，利用社会资本建设的开发项目，完全将开发组团周边所辐射的基础设施甩给了政府，政府财政压力增大，所投入到城市基础设施方面的建设资金有限，势必造成雨污分流无法同城市组团开发建设同步进行，造成雨污水排放不畅通、处理不达标等问题，导致改造后的城市基础设施无法保持与现代化城市建设的同步[2]。尤其是由于雨污合流造成的城市水环境污染、城市内涝等问题，从很大程度上制约了城市的良好发展，因此，对城市建设与改造过程中的雨污合流问题进行分析，并提出相应的对策，改变目前旧城改造中存在的雨污合流现状，显得极为重要。

1 旧城改造中的雨污合流问题分析

出现雨污合流问题的根本原因是城市地下管道与排水系统的建设与城市更新发展的步伐不相适应。为了解决此方面问题，下述将对旧城改造过程中的雨污合流现象形成原因进行分析。

大部分城市在改造建设中，尤其融资开发项目，会将大量资金投入到房屋建设、居住区环境优化等项目，而且旧城改造，只是点对点的改造，只重视了对老旧建筑的改造，地上部分环境的改造，在此过程中忽视了对基础设施的改造更新，没有投入足够的人力物力进行城市排水管网的优化。雨水、生活用水、工业生产排水全部接入原有老旧管道。加之原有市政道路排水系统投入使用后没有及时进行清淤处理，导致管道淤堵现象严重，根本无法对城市污水起到有效的排出作用[3]。根据有关单位的调查与统计，目前，我国老城区内只有不足三成的市政排水管道仍处于可用状态，其余的排水管道由于年久失修、城市居住容量增加，导致污水排放能力远远不能满足城市发展更新的需要。此种问题，一是导致城市污水与雨水未经过有效处理便直接排入河流，导致河流水体受到严重的污染与破坏，与此同时，在雨污合流的影响下，一部分天然形成的湖泊或河流已变成了城市“臭水沟”，而地方政府没有及时发现此种问题，任其发展[4]，或者发现后采取局部处理，没有从根本上解决此类问题；二是雨污合流排放体系导致现有的管道终端无法承受雨污合流排放的压力，尤其遇到雨水较多的年份或者降雨量较多的城市，污水处理厂污水处理量成倍加大，无形中增加了城市污水处理的成本，加剧了污水处理厂设施的老化。因此，解决雨污分流问题，尤其雨水排放问题，已成为旧城改造中重中之重的当务之急。本文仔细研究分析城市水环境被污染的主要原因后，着重从旧城改造雨水分流灌渠的设计、管材的选择及顶管技术的应用等方面进行论述，以实现对城市改造工作的优化，推进城市的现代化建设进程。

2 分流排水技术设计

2.1 旧城改造中雨水管渠流量设计

在对旧城改造项目当中的雨污合流问题进行改善时，引入分流排水技术前，首先需要确定雨水管渠的具体流量，并根据这一数据完成后续施工。针对城市区域内的雨水管渠设计流量，可根据最小流域面积的公式对其进行计算，具体为：

公式（1）中：Q 为城市区域雨水管渠设计流量；ψ 为雨水径流系数；q 为暴雨强度；F 为汇水面积。根据上述公式，通过综合分析雨水径流成因，进一步得出雨水径流量的计算公式：

公式（2）中，Qn 为城市雨水径流；C 为某一排水流域特征下的径流系数；I 为某一特定时间当中雨水径流的暴雨强度；A 为产生降雨时涉及的城市区域面积。根据上述公式，计算得出城市雨水的径流情况，以此为后续排水管线的材料选择和施工方案设计提供数据依据。在实际施工过程中，城市区域内的雨水径流系数会受到道路地面类型的影响而发生较大改变，因此在实际施工中，应当根据不同路面类型，对其雨水径流系数ψ 进行取值，并以此通过上述公式，确定最终旧城改造中雨水管渠流量。

2.2 新型分流排水管道材料选择

为实现对旧城中雨污合流问题的改造，重点解决雨水分流排放问题。在明确旧城改造中雨水管渠流量参数的基础上，对其排水管道的材料进行选择。当前，常见的分流排水管线材料包括HDPE 双壁、夹砂玻璃管道、塑料缠绕式管道、HDPE 中空壁缠绕式管道等。在具体施工中，应当根据不同施工条件，对上述四种管道材料进行选择。在具体应用中，第一种管道材料在实际应用中具有更高的强度，且重量较轻。第二种管道材料具有良好的水力条件，管道本身重量轻，方便运输和装卸，更适用于施工量小，对荷载要求不高的排水施工中[5]。第三种管道材料环硬度更高，且具有良好的耐腐蚀性能，但由于材料本身价格较高，因此会进一步增加工程整体的造价成本，普通条件下的施工单位不适宜使用这种管道材料。第四种管道材料的口径通常可以达到2000mm以上，因此更适用于城市中管径较大的排水管网中，并且这种管道材料的生产工艺是上述其他三种管道材料难以完成的。根据实际施工需要，在完成对管道材料的选择后，可采用如图1 所示的方式对管道之间的柔性连接。

图1 管道之间柔性连接方式示意图

2.3 顶管施工技术

完成上述设计后，基于目前旧城改造中存在的道路路况较好，地下雨污管线满足不了城市发展更新的问题。为避免大范围的开挖造成城市交通瘫痪，重新恢复路面又产生新的投资，在工艺上大部分选择顶管施工技术，埋设雨污分流管道，解决雨污分流问题。其施工工艺见图2。

图2 顶管施工工艺流程框图

施工过程中，应先探明地下管线及构筑物，在保证顶管工作能够无障碍物顺利顶进进行前提下，进行工程基准线的设置，再根据地下水的情况，对地表层工作井进行降水处理，完成分流排水准备工作后，在施工作业区域安装导轨与机具，从上层坑开始下深挖掘，按照“下管—测量—挖土—出土—顶进—校测”的作业流程，进行顶管施工。在上述提出的内容中应注意，一旦顶管施工开始，便需要保持施工行为的持续性，中途一旦出现顶进施工间隔时间过长的问题，便会增加顶进施工的阻力。为了保证与之相关工作的顺利实施，建议采用三班制执行此项工程。此外，注意顶进施工过程中的管节破裂问题，及时做好现场安全处理措施，并根据施工中遇到的顶进障碍物类型，采用对应的措施对其进行处理，确保施工作业行为的连续性与标准性。

3 对比分析

选择即将作为海绵城市试点的天水市麦积区桥南商场片区为实验项目。通过可行性研究报告的反馈数据可知，该地区管道为雨污合流排水体系，尽管早期地方政府已投入了部分资金用于建设或改造城市排水管网，但由于地处老城区，道路比较窄小，人流车流量较大，该片区的雨污分流工作一直没有实施，导致地区雨污分流排水工作的实施一直未能达到预计的效果。本次作为海绵城市的试点，按照项目设计要求，将进行彻底的改造。下文将通过对比实验的方式，对设计的分流排水技术应用进行检验，同时对该片区海绵城市试点改造提供可借鉴的技术。

实验中，使用计算机仿真软件，先使用本文设计的方案进行地下给排水管道与城市管网的布设，再按照传统的技术应用方式，对城市给排水管道进行设计。设计中要保证城市建设模型与城市建筑的等比例缩小。完成上述设计后，模拟大规模降雨，降雨量设置由小到大。观察两种技术在突发性降雨条件下对雨水的排出量，并将实验结果绘制成图示，见图3。

图3 单位时间内两种排水技术的排水效果

从图3 可以看出，随着降雨量的增加，两种分流排水技术在单位时间内的流量都呈现出递增趋势，但显而易见的是，本文设计的分流排水技术，可实现的单位时间排出量大于传统技术在单位时间内对污水的排出量。基于此，输出实验结果：在仿真实验中，本文设计的分流排水技术可以提高单位时间内对地表积水的排出量，可以应对城市内突发性大规模降雨，避免城市发生内涝事故的概率。

4 结语

在老旧城区改造建设工程中，如何实现对道路排水系统的规范化设计与开发，一直是市政单位的关注重点。为了落实此项工作，本文对老旧城区改造中的雨污合流问题进行了深入分析，并详细阐述了分流排水技术的应用方式。完成设计后，以仿真实验作为依托，证明了本文设计的分流排水技术，可实现的单位时间排出量大于传统技术在单位时间内对污水的排出量，说明了此次研究设计的技术应用方式，可以有效解决城市在建设与开发过程中，尤其旧城改造中潜在的内涝现象。总之，在完成此次研究后，应当正确认知改造老旧城区中的排水管线、优化地下给排水系统，是一项十分复杂的工作，要严格遵循循序渐进的工作原则，相关工作在落实中不可操之过急，要合理安排政府下拨资金的支出，从源头入手，同时，本着规划建设同步，老旧城区改造系统化，基础设施先行的原则，逐步实现对老旧城区环境的优化。