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        簡(jiǎn)陽(yáng)市舊城區(qū)沱江水環(huán)境治理與合流制截污箱涵設(shè)計(jì)的思考

        2020-03-09 12:59:34韋柳延
        四川水泥 2020年1期
        關(guān)鍵詞:合流制干管簡(jiǎn)陽(yáng)

        韋柳延

        (中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司, 成都 610081)

        1 項(xiàng)目背景

        2017年8至9月,中央第五環(huán)境保護(hù)督察組對(duì)四川省開(kāi)展了環(huán)境保護(hù)督察工作,并于2017年12月22日向四川省反饋了督察意見(jiàn)。簡(jiǎn)陽(yáng)沱江段、絳溪河段均在整改方案要求范圍。2018年四川省出臺(tái)《沱江流域水污染防治規(guī)劃(2017—2020年)》,明確到2020年,沱江流域納入國(guó)家和省考核的監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)優(yōu)良率(Ⅰ-Ⅲ類(lèi))達(dá)65%以上,全流域劣V類(lèi)水體基本消除。為保護(hù)沱江水環(huán)境,促進(jìn)城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,治理地方水環(huán)境污染,控制舊城區(qū)合流制管網(wǎng)溢流污染,沱江截污箱涵的建設(shè)迫在眉睫。

        2 國(guó)內(nèi)外截污箱涵建設(shè)情況

        我國(guó)深圳、廣州、英國(guó)倫敦等建成時(shí)間較長(zhǎng)的城區(qū),早期多采用合流制排水體制。隨著城市發(fā)展,為減少合流水對(duì)城市水體的污染,許多老舊城區(qū)大力開(kāi)展雨污分流制改造。由于舊城區(qū)建筑林立,導(dǎo)致城市內(nèi)部徹底的雨污分流改造工作進(jìn)展困難。這些地區(qū)沿河修建了截污管涵,很大程度上緩解了溢流污染。深圳市觀(guān)瀾河干流截污箱涵,開(kāi)建于2008年,2009年完工,總長(zhǎng)度22千米,箱涵尺寸2.5m×2.0m~5.0m×4.0m,建設(shè)3處分散調(diào)蓄池,總調(diào)蓄容積48萬(wàn)m3,觀(guān)瀾河截污箱涵建成后,極大改善了觀(guān)瀾河長(zhǎng)期以來(lái)的黑臭狀況。我國(guó)廣州市老城區(qū)大部分采用合流制排水系統(tǒng),雨季合流水溢流頻繁。2013年,廣州市在地下修建8條深層截污隧道,總長(zhǎng)86.4千米。該隧道主要解決老城區(qū)內(nèi)澇和合流溢流污染問(wèn)題,并相應(yīng)提高了截流倍數(shù),大幅度減少排入珠江的污染物。英國(guó)倫敦為改善泰晤士河道水質(zhì),倫敦市2007年啟動(dòng)建設(shè)泰晤士河深層隧道對(duì)合流水進(jìn)行收集截流。

        3 舊城區(qū)排水現(xiàn)狀

        簡(jiǎn)陽(yáng)舊城區(qū)目前排水體制為雨、污合流制。舊城區(qū)市政道路下方已建設(shè)雨、污合流管道(方溝),縱橫交錯(cuò),管道規(guī)格為d300~d1000,溝渠規(guī)格為400×400,600×300,700×800等。沱江右岸的截污干管管徑為d800、d1000、d1500;絳溪河右岸截污干管管徑為d800;絳溪左岸的為d600~d800。

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況及實(shí)測(cè)地形圖,沱江右岸現(xiàn)狀合流排出口:16處;現(xiàn)狀雨水排出口(目前無(wú)水):2處(均位于簡(jiǎn)州大橋以北段);沱江現(xiàn)狀截流溢流口:14處。

        簡(jiǎn)陽(yáng)舊城區(qū)沱江截污干管主要存在以下問(wèn)題:(1)截污干管全線(xiàn)處于滿(mǎn)水運(yùn)行;(2)截留溢流井全線(xiàn)普遍存在向河水中溢流的情況;(3)污水檢查井普遍存在淤塞;(4)沿線(xiàn)較多水下溢流口;(5)經(jīng)維修后的管道存在維修修補(bǔ)處出現(xiàn)較大漏點(diǎn);(6)變形縫普遍存在漏水情況;(7)沿線(xiàn)大型截留溢流井堰口較低;(8)正在修建地下車(chē)庫(kù)項(xiàng)目將截污干管破壞;(9)截流井與箱涵不恰當(dāng)交接處理。

        4 合流制截污箱涵規(guī)模設(shè)計(jì)

        4.1 總體思路

        舊城區(qū)人口密集,建筑林立,交通流量大,短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全雨污分流。項(xiàng)目在充分結(jié)合現(xiàn)狀的情況下,新建沱江右岸截污箱涵,在分流改造完成前收集合流水;分流改造完成后多余的調(diào)蓄空間用以截流舊城區(qū)初期雨水,進(jìn)而對(duì)合流制水體下河的污染物總量進(jìn)行削減。

        4.2 設(shè)計(jì)流量

        截污箱涵除了考慮收納旱季污水量,還考慮接納服務(wù)范圍內(nèi)的初期雨水量。其中,旱季污水設(shè)計(jì)規(guī)模可根據(jù)面積比流量來(lái)確定;初期雨水降雨量按4mm計(jì)算。經(jīng)計(jì)算,旱季污水量為738.2L/s,需要調(diào)蓄的初期雨水為16520.4m3。由于接納初期雨水量,截污箱涵的尺寸適當(dāng)放大,滿(mǎn)足初雨調(diào)蓄量,具體計(jì)算尺寸如下表:

        表4 .1 箱涵設(shè)計(jì)尺寸

        4.3 截流倍數(shù)校核

        上游段截污圓管涵實(shí)際輸水能力為2949.51L/s,下游段截污箱涵實(shí)際輸水能力7292.72L/s。根據(jù) Qj=(n0+1)Qdr,上游段截污箱涵截流倍數(shù)為:;下游段截污箱涵的截留倍數(shù)為:

        通過(guò)計(jì)算,設(shè)計(jì)截污箱涵的截流倍數(shù)高于國(guó)家相關(guān)規(guī)范取值2~5,可大幅度降低合流溢流水量對(duì)沱江的污染。

        5 箱涵斷面形式選擇

        箱涵一般采用矩形或方形斷面,項(xiàng)目沱江下游段箱涵尺寸為2.5m×2.5m??紤]到旱流污水量較少,流速小,容易出現(xiàn)淤積現(xiàn)象,項(xiàng)目擬對(duì)箱涵斷面進(jìn)行優(yōu)化。將2.5m×2.5m箱涵分為上部連通的兩格,隔墻采用現(xiàn)澆混凝土,其中臨堤防側(cè)作為旱季污水艙,內(nèi)部設(shè)置流槽,改善旱季時(shí)的水力條件;雨季水量大時(shí),則通過(guò)隔墻進(jìn)入臨河側(cè)的雨水艙。經(jīng)過(guò)優(yōu)化,旱流污水在污水艙內(nèi)通過(guò)流速為v=0.88m/s,設(shè)計(jì)水深h=0.73m,大于優(yōu)化前流速0.54m/s。

        圖3 截污箱涵斷面形式

        6 溢流方式的優(yōu)化

        目前簡(jiǎn)陽(yáng)舊城區(qū)采用在截污干管設(shè)置截流溢流井的形式, 每隔一定距離設(shè)置一處,旱季污水通過(guò)截污干管送至城南污水處理廠(chǎng),雨季超量合流水則直接溢出沱江。由于溢流井直接設(shè)置于臨河干管,河水挾帶的泥沙可進(jìn)入截留井,造成截污干管泥沙沉積,最終排水不暢,出現(xiàn)堵塞淤積現(xiàn)象。

        為了減少洪水期泥沙進(jìn)入截污箱涵,項(xiàng)目結(jié)合預(yù)埋雨水管,將溢流途徑改為由新建雨水管溢流的方式,雨季箱涵內(nèi)超過(guò)截流量的合流水通過(guò)溢流連通管進(jìn)入雨水管后排除。該方式可最大限度的減少洪水期合流泥沙進(jìn)入箱涵。

        7 截污箱涵的源頭攔截

        本項(xiàng)目截污箱涵除收集旱流污水,很大一部分用于收集初期雨水。盡管新建箱涵過(guò)流斷面較大,由于其本質(zhì)上仍為合流制管涵,超過(guò)其容納范圍的雨水依然會(huì)溢流進(jìn)入沱江。因此為進(jìn)一步減少溢流水對(duì)沱江的污染,項(xiàng)目中對(duì)同步改造的市政道路雨水口增設(shè)濾桶。通過(guò)濾桶的攔截,有效去除雨水徑流中的漂浮物、固體垃圾、油和油脂等污染物,減少雨水排水口出流的污染量。同時(shí),雨水口內(nèi)設(shè)防臭管,其管口朝下淹沒(méi)在水中,油脂和浮渣等被攔截在井體內(nèi)部,防止合流管道中的異味逸出。

        8 初期雨水典型污染物削減量

        通過(guò)上述技術(shù)措施,本項(xiàng)目對(duì)簡(jiǎn)陽(yáng)舊城區(qū)降雨的徑流污染物截流做以下粗略計(jì)算。項(xiàng)目中截污箱涵接納的初期雨水總調(diào)蓄量為16926m3,而城南污水處理廠(chǎng)約有1.4萬(wàn)m3/d的富余量,因此本項(xiàng)目收集的初期雨水約有82.7%進(jìn)入城南污水處理廠(chǎng)進(jìn)行處理。

        根據(jù)《簡(jiǎn)陽(yáng)市水資源綜合規(guī)劃》,可得到簡(jiǎn)陽(yáng)市1971-2016年多年平均降雨量數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算可得出舊城區(qū)降雨量及初期雨水調(diào)蓄水量。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7.1。

        表7 .1 簡(jiǎn)陽(yáng)市多年平均降雨量(1971-2016)及初期雨水調(diào)蓄水量

        由上表可知,本次設(shè)計(jì)截污箱涵調(diào)蓄并處理的雨量為每年247.2萬(wàn)m3,由于缺少當(dāng)?shù)爻跗谟晁廴疚餄舛认嚓P(guān)資料,故本次設(shè)計(jì)初期雨水污染物濃度參照現(xiàn)狀城南污水處理廠(chǎng)進(jìn)水濃度,初期雨水處理后濃度按一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。初期雨水徑流污染削減計(jì)算見(jiàn)表7.2。

        表7 .2 初期雨水處理對(duì)徑流污染削減成果

        根據(jù)計(jì)算可知,通過(guò)本次設(shè)計(jì)截污箱涵對(duì)初期雨水進(jìn)行調(diào)蓄并輸送至污水廠(chǎng)進(jìn)行處理后,徑流污染物中COD削減量為741.6噸/年,削減率為70.84%;BOD5削減量為346.08噸/年,削減率為77.14%;SS削減量為61.8噸/年,削減率為59.03%;總磷削減量為615.53噸/年,削減率為82.31%;總氮削減量為49.44噸/年,削減率為47.23%;氨氮削減量為98.88噸/年,削減率為73.46%。

        綜上所述,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的截污箱涵不僅能解決舊城區(qū)污水排放問(wèn)題,還能對(duì)雨水徑流所產(chǎn)生的面源污染起到較好的去除效果,為沱江流域構(gòu)建良好的水生態(tài)系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        9 結(jié)語(yǔ)

        本研究通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)陽(yáng)市舊城區(qū)實(shí)際情況的分析,優(yōu)化設(shè)計(jì)了符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的截污管涵,同時(shí)采取源頭攔截以及末端截流的措施進(jìn)一步有效地解決簡(jiǎn)陽(yáng)舊城區(qū)雨污水排放問(wèn)題,基本杜絕河道水體滲入截污干管以及污水滲出河道的現(xiàn)象,大大改善了沱江水體(簡(jiǎn)陽(yáng)段)質(zhì)量,為簡(jiǎn)陽(yáng)人民創(chuàng)造了美好的人居環(huán)境。

        雖然本項(xiàng)目截流式合流制箱涵減少了排入沱江的污染物,但仍然存在不足之處:中、小雨時(shí)雨水被截流至截污箱涵,流向城南污水處理廠(chǎng),增加污水處理量;大到暴雨時(shí)箱涵中的水量猛增,污水和初期雨水會(huì)一并溢流至雨水管,排入沱江,對(duì)水體造成一定的污染。因此建議相關(guān)部門(mén)加大資金投入和配套制度建設(shè),盡快完成舊城區(qū)雨污分流改造,保證從源頭上污水不進(jìn)雨水管,外水不入污水管;同時(shí)加強(qiáng)對(duì)管道的養(yǎng)護(hù),定期清運(yùn)管道內(nèi)部的沉積物,減少雨水排出口的出流污染物,早日實(shí)現(xiàn)“清水綠岸,魚(yú)翔淺底”的美好局面!

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