广州市合流渠箱清污分流工程设计审查要点分析

万榆

（广州市水务工程技术中心，广东 广州 510640）

1 引言

广州作为水系发达的城市，在城市化初期，城镇居民临涌而居，污水一般就近排入河涌和明渠，随着城市化进程的加快，这些河涌和明渠逐渐被覆盖为暗渠，以“合流渠箱”的形式继续承担着片区的排水功能，这也成为广州市黑臭水体治理工作的重点及难点。

2 广州市合流渠箱截污系统存在的问题

广州过去的治水思路，一直是在保留合流制的基础上，多采用“末端治污”的方式应对水体污染问题。对于合流渠箱的治理，大多采取在渠箱末端设置截污堰或截污闸的形式，旱季的时候将收集的污水转输至污水系统，雨季超过截流倍数的合流水则溢流进入水体。这种截污方式带来3 个方面的问题［1］。

2.1 影响污水系统正常运行

大多数合流渠箱除了承担片区污水和雨水的排放功能外，还承接着周边山水、水塘水库等来水，这些清水通过合流渠箱末端截污设施一并收集进入污水管道，一方面增大了污水处理厂负荷，降低了污水的进厂浓度，影响了污水处理厂的正常运行；另一方面大量的外水涌入污水系统，使得污水干管长期处于高水位甚至满管运行，挤占了原本污水的转输通道，容易引发区域污水溢流问题，影响污水管网的正常运行。

2.2 影响下游水体水质

旱季时，合流渠箱内水量较少，尤其是无上游来水的合流渠箱，污水流速慢，导致污染物大量沉积，一到雨季需开闸时，积存的污染物随着雨水一起冲刷进河涌，严重影响了河涌的水质；同时，雨季河涌水位升高，虽然设置有拍门等防倒灌设施，但实际运行中效果并不好，经常出现拍门关闭不严或者损坏等问题，使得河水倒灌进截污系统，导致下游的污水被挤出污水管道，通过溢流口排入河涌，从而影响河涌水质，引发水体黑臭问题。

2.3 增加区域内涝风险

合流渠箱除了旱季作为污水的转输通道，雨季更是承担着行洪排涝的重任。旱季污水和污染物大量沉积在渠箱底部，还会进一步占据渠箱有效容积，减少渠箱过水断面，增加了区域内涝隐患，从而引发水安全问题。如在对广州市花都区松园方渠（断面尺寸为2.2 m×1.6 m）进行摸查时发现，渠箱内淤泥平均深度达50 cm，积存污水深度约为45 cm，基本侵占了渠箱一半的过水断面，严重削减了渠箱的雨季过流能力，影响了区域排涝。

3 广州市合流渠箱治理思路

合流渠箱作为重要污染源，已经严重影响到河涌长治久清和污水系统提质增效目标的实现。因此，自2018 年开始，广州市开始积极探索合流渠箱的治理模式，先后提出“沿渠截污”和“源头雨污分流”的治理思路。

3.1 “沿渠截污”治理思路

该模式是在现有广州市截流式合流制排水体制的基础上，借鉴前几轮河涌截污治理经验，对主渠箱及较大的支渠采取沿渠箱两侧敷设截污管道的方式（见图1），对沿线排入渠箱的污水及合流管进行截污，在渠箱末端接入下游涌边截污管或市政截污管，进而拆除末端截污闸，优先恢复渠箱的行洪排涝功能。该模式对于有山水、水库水等清水来源的合流渠箱，能一定程度上减少外水进入污水系统，对于现状污水系统高水位、低浓度运行有一定的缓解作用。以广州市植物园支涌为例，清污分流工程采取沿暗渠两侧敷设截污管道收集沿线污水，取消末端闸的治理手段，工程完成后污水管网外水水量减少36%，水质浓度提高47%，每年溢流污染量减少约177 t（以COD 计），对河涌污染的改善有很明显的治理效果［2］。

图1 标准明涌（渠箱）两岸敷设截污管示意

沿渠截污管的敷设方式需根据渠箱周边情况确定，一般沿渠箱两侧岸边敷设，若无条件实施时，也可采取沿渠箱内敷设截污管的方式，但需要注意的是，渠内设置截污管会一定程度缩减渠箱的过水断面，应考虑相应的补偿措施和管道抗浮设计，确保河道行洪不受影响。

合流暗渠（盖板涵）截污管敷设断面示意见图2。

图2 合流暗渠（盖板涵）截污管敷设断面示意

合流暗渠（钢筋砼箱涵）截污管敷设断面示意见图3。

图3 合流暗渠（钢筋砼箱涵）截污管敷设断面示意

“沿渠截污”本质上仍是一种“末端截污”的污水收集方式，虽然恢复了渠箱排清水和雨水的功能，但雨季溢流造成河渠水质反弹的问题依然严重。截污管在设计时关于截流倍数的选取也格外重要，截流倍数过小，溢流风险大且容易引发区域内涝；截流倍数过大，旱季污水在管道内流速过小，易产生淤积，影响污水的收集和转输。

3.2 “源头雨污分流”治理思路

由于广州市具有降雨频率高、降雨量大、水系发达等特点，现状截流式合流制排水体制暴露出来的河渠水质反弹问题、排水系统低浓度高水位运行问题、区域内涝问题等依然严峻［3］。因此，广州市在充分吸取前几轮治水经验的基础上，坚定控源截污是关键，先后提出在全市开展“排水单元达标”攻坚行动、合流渠箱“开闸”行动，明确以雨污分流为原则，落实污水源头收集，全面推进443 条合流渠箱整治工作。

“源头雨污分流”治理模式需要对广州市现有排水系统进行彻底的改造和优化，通过对排入渠箱内的污水或合流水进行溯源至排水单元，从建筑立管到市政管网进行全面雨污分流改造，从而实现污水入厂、雨水入渠（涌）的目标。这种治理方式确保了流域内雨水、污水系统的独立性，通过源头减量、沿程减压、末端减负、河涌减污多方面作用，不仅可以解决雨季污水溢流对渠箱及河涌水质造成的影响，也能避免雨水倒灌进污水系统增加污水系统的运行负荷。同时，独立的雨水通道有利于缓解区域水浸问题，提高片区的排涝能力。

以驷马涌渠箱清污分流工程为例，从水环境方面来看，工程实施完成后可消除雨季提闸导致3.7万m3积存污水及垃圾进入明涌，保证景观涌长治久清，改善明涌周边居民生活环境。从水安全角度来看，工程完成后可实现流域排涝设施正常运行，保证明涌的泄流通道、发挥流花湖的调蓄空间（16 万m3），能将驷马涌流域有效应对20 年一遇6 h 降雨195 mm提升到50 年一遇6 h 降雨237 mm，雨水管网重现期由不足1 年一遇提高到3 年一遇，有效减少大北立交、火车站片区的内涝风险［4］。

4 广州市渠箱清污分流工程设计审查要点

为进一步指导合流渠箱改造前期工作的开展，广州市水务局印发了《广州市合流渠箱清污分流摸查设计技术指引》［5］，明确合流渠箱现状摸查及设计要求，进一步强调了“源头收集、系统治水、分步实施”治理原则。目前，猎德涌流域、驷马涌流域等多条合流渠箱清污分流工程已进入施工阶段。结合上述工程在方案审查及施工阶段出现的问题，提出以下几点方案设计要点和注意事项，为后续相关工程的设计和技术审查提供参考。

4.1 工程范围的确定

合流渠箱清污分流工程的工程范围有别于渠箱流域范围，渠箱流域范围是以雨水为主体进行划分的，也指渠箱汇水面积。而渠箱清污工程主要目的是剥离排入渠箱的污水、实现流域的雨污分流，因此其工程范围是以污水为主体进行确定的。在方案设计时，应以合流渠箱两侧排污口（包含纯污水排口及合流排口）为对象，进行溯源摸查至单体建构筑物，由此框定的渠箱纳污范围即为清污分流工程范围。

4.2 现状排水系统的摸查

详尽且真实的现状摸查资料是进行渠箱清污分流方案设计的前提。在实际方案设计时，设计人员往往缺少对现状排水系统运行情况的摸查分析，导致设计方案采取的工程措施无针对性，表面上新建或改建市政污水管能满足排水单元污水的收集，但由于下游拟接入的现状污水管满管或者损坏严重，新建污水管收集的污水仍然会在下游溢流排放至渠箱或水体，不能有效转输至污水处理厂进行处理，无法实现渠箱清污分流的工程目标。因此，应严格按照《广州市合流渠箱清污分流摸查设计技术指引》落实渠箱流域现状资料的摸查与分析，明确现状排水系统存在的问题，有针对性地进行排水单元接驳、市政雨污水管完善、外水引入点清污分流、错混接点改造、管道修复等设计。

4.3 工程总体方案的设计

合流渠箱清污分流工程方案应遵循“溯源截污、系统设计、污涝同治”的设计原则，以沿线排污口溯源成果为基础，结合排水单元接驳需求、现状排水系统分布及运行情况、现状道路情况（地下管线、交通），合理构建污水管网系统，完善雨水排放系统，以实现流域雨污分流的工程目标。在具体设计时应注意以下几个方面。

4.3.1 雨污分流设计时应避免“逢路建管”

渠箱流域雨污分流并不意味着每条道路都必须有两套排水系统，而是应该结合排水单元的接驳需求，充分利用现状市政排水管网和周边水体进行设计，尤其是对老城区的合流渠箱进行雨污分流设计时，因其受区域建构筑物、道路交通、地下管线等条件影响，工程实施难度较大，通过优化排水单元内部至市政公共道路雨污水管设计路由，可以减少不必要的公共道路雨、污水管建设，不仅确保工程的可实施性，还避免了资源浪费。

4.3.2 污水收集系统设计要因地制宜

污水主通道的选择除了具备针对性、可行性及可实施性外，更应便于周边污水管的接驳和后期的清疏养护。尤其在对渠箱（河涌）两岸建筑物的污水收集方案进行设计时，应优先考虑将其污水接入市政道路污水管中，不宜排向涌边截污管，以提高污水收集效率。

除此之外，污水管道应确保其封闭性。在对截流式合流制系统进行雨污分流改造时，还应注意对现状截污设施的整改，避免工程实施后雨水继续通过现状截污设施倒灌至改造污水管中，影响污水系统的正常运行。

由于流域完全雨污分流的工作量较大，结合排水单元的实施条件，对于短期内不具备雨污分流改造条件的排水单元，可以采取保留合流制的临时处理方式，如广州的城中村单元。对于这类单元的污水进行收集时，应结合单元现状合流管纳污水量及下游污水管的过流能力合理设计限流管，限流设施的布设不应影响污水系统的正常运行。

4.3.3 雨水系统设计应遵循就近排放的原则

雨水排放方案应充分利用周边水系，结合海绵城市理念采用下渗、调蓄、边沟排水等措施，将片区雨水直接排入周边水体、风水塘或暗渠。部分区域如不具备新建雨水管的条件时，可利用道路坡度，采取地面散排或浅沟等方式将雨水就近排放至下游雨水系统。雨水方案设计除了理顺渠箱流域范围内雨水排放通道，还应该同步解决区域内涝问题。

4.3.4 渠箱排口溯源方案应有针对性

渠箱排口溯源方案应根据排口性质分类设计：针对污水排放口，通过新建污水管将污水改接至周边公共污水管网；针对合流排放口应向上溯源至单元排口，通过公共污水管网完善及达标单元改造等措施将其改造为雨水排口；针对有污水的雨水排口，通过上游市政管网错混接改造或达标单元改造等措施将其改造为雨水排口。通过渠箱排口的整治最终消除污水直排问题。

4.3.5 管线竖向标高设计应满足上下游衔接要求

老城区由于地下空间受限，新建市政道路雨、污水管线标高的确定不仅取决于上游排水单元支管的标高，还受限于下游现状雨、污水管的标高。所以在方案设计时，一方面，公共排水管网应与排水单元新建管线同步设计，确保单元雨、污水的顺利排放；另一方面，管线交叉点或衔接点处应落实各自的标高，确保流域内雨、污水通道的顺畅。有条件的情况下，可以通过调整污水分区及管线路由，优化管线竖向设计方案，确保污水重力流排入下游排水分区或者污水处理厂，减少提升泵站或泵井的建设，实现污水系统的节能减耗。

4.3.6 关键节点处应细化实施方案

由于渠箱清污分流工程工作量大，涉及范围广，关键节点的可实施性对管线路由的确定影响很大，如新建管线横穿河涌、渠箱、地铁、高速公路、铁路等重要位置时，应在设计阶段就加强与相关主管部门的沟通协调，明确新建管线与此类建构筑物的位置关系，细化此部分内容设计，落实节点施工方案及保护措施，确保管线路由的可实施性。

5 结语

合流渠箱作为高速城市化进程中的产物，其治理效果对于缓解城市内涝、河涌长治久清、污水处理提质增效等方面具有重要作用。广州市通过末端截污、沿渠截污、源头雨污分流多种治理思路的尝试，最终实现将污水收集入管进厂，还原渠箱清水、雨水通道。工程实施完成后部分现有的涌边截污管、渠箱边截污管可能会出现空管的情况，下阶段可考虑用于初期雨水的收集设计。