韓建設(shè)

（開封市城區(qū)黑崗口引黃管理處，河南 開封 475002）

1 前言

開封市古城區(qū)內(nèi)分布著龍亭湖、包公湖、廣濟河、利汴河等河流湖泊，水域面積約達220hm2，約占開封古城區(qū)建成區(qū)面積的1/10，素有“北方水城”之稱，承載了海綿城市、居民生活環(huán)境改善、國家級旅游風(fēng)景區(qū)、歷史文化傳播等重要功能。

2 存在問題

開封古城區(qū)建成時間早，水資源用水利用水平較低、河湖水體流動性差、常年未開展污染治理、內(nèi)源污染嚴(yán)重，由于市區(qū)特殊結(jié)構(gòu)性，雨污管網(wǎng)合流，大雨之后污水滿溢，對古城區(qū)環(huán)境帶來嚴(yán)重影響，淺層地下水也已受到不同程度的污染。水質(zhì)監(jiān)測歷年結(jié)果表明，開封古城區(qū)水系總體水質(zhì)較差，主要超標(biāo)因子為總磷、化學(xué)需氧量和氨氮，部分河段達到黑臭標(biāo)準(zhǔn)。古城區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)以旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)、餐飲業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)為主，居民生活因常年水污染超標(biāo)存在極大隱患。

3 截流整治思路

根據(jù)河道治理任務(wù)及截流整治水系選擇原則、排水口分布及水體污染情況，確定截流整治水系為龍亭湖、包公湖和鐵塔湖。結(jié)合區(qū)域現(xiàn)狀及規(guī)劃，外源減排截流管道沿湖路布置，截流初期雨水污染物經(jīng)市政污水管道入污水處理廠處理。見圖1。

圖1 初期雨水設(shè)計流程圖

4 初期雨水控制總體方案

4.1 截流方案比選

截流河道污水一般采用傳統(tǒng)截流、帶調(diào)蓄池高倍數(shù)截流及雨水泵站前池截流3種方式。

4.1.1 傳統(tǒng)截流

截流式合流制通常適用雨污合流制的區(qū)域，把截流干管設(shè)置在合流管排入河流前，旱季時污水和小雨量初期雨水全部截流至污水處理廠，超出管道負(fù)荷的大降雨量雨水通過溢流管排溢入河。截流倍數(shù)宜采用2～5；截流倍數(shù)偏低會造成截流效果不明顯，起不到治理污染河道作用；截流倍數(shù)偏大會造成截流管徑增加，并且增加污水處理廠負(fù)荷。

對于范圍較小且沿河狹長分布的棚戶區(qū)，大部分雨水以地面徑流方式排出，污水通過管道下河，此情況僅對區(qū)域內(nèi)合流污水進行截流，采用傳統(tǒng)截流方式。

4.1.2 調(diào)蓄池高倍數(shù)截流

相比傳統(tǒng)截流方式，除在截流河岸修建截流干管外，并修建雨水調(diào)蓄池，將合流污水及初期雨水截流至調(diào)蓄池，多余雨水溢流至河道，調(diào)蓄池內(nèi)污水通過泵提升或重力流緩慢釋放至現(xiàn)狀污水管道。本質(zhì)上看，調(diào)蓄池高倍數(shù)截流系統(tǒng)為傳統(tǒng)截流方式的升級版，主要優(yōu)點有：一是可以提高調(diào)蓄池進水管道（截流干管）截流倍數(shù)，從而減少降雨時進入河道的污水量；二是降低調(diào)蓄池出水管道截流倍數(shù)，降低下游污水處理系統(tǒng)負(fù)荷，從而可以充分利用現(xiàn)有污水管網(wǎng)富裕的能力將污水送至污水廠，無須專門修建較長下游截流干管，還可削減污水廠進水量峰值。但是需要修建體積調(diào)蓄池，投資較高，對管理要求也較高。

4.1.3 雨水泵站前池截流

對雨水泵站進行改造，在原有雨水泵站的基礎(chǔ)上增設(shè)污水泵站，非降雨期間及初雨階段，運行開啟污水泵，將合流水抽至污水管網(wǎng)，送至污水處理廠進行處理，雨量增大或長歷時降雨時運行雨水泵，抽排河水至外河。此方案改造量小，投資小，但是沒有從根源改變河道污染問題，相反，平時將大量河水抽送至污水處理廠，現(xiàn)有污水處理廠規(guī)模無法滿足要求，同時造成污水廠進水濃度偏低。初期雨水截流系統(tǒng)主要考慮內(nèi)河水質(zhì)改善，因此雨水泵站前池截流方案不適合。

根據(jù)以上3種方案比較，針對開封市現(xiàn)狀排水口收集情況、現(xiàn)狀場地條件分析，受限于現(xiàn)場場地條件，采用傳統(tǒng)截流方式對初期雨水收集處理。

4.2 管道敷設(shè)方案

4.2.1 方案1

包公湖、龍亭湖沿著湖岸現(xiàn)有市政道路，湖岸邊有寬度不等的人行游覽步道，鐵塔湖現(xiàn)狀雖未有市政道路，但有較寬的濱湖陸岸，故優(yōu)先考慮將排口截流管線設(shè)置在現(xiàn)有環(huán)湖道路或濱湖路岸上。

4.2.2 方案2

考慮到包公湖、龍亭湖現(xiàn)有市政道路較窄，地下管線資料不清，可能會對新增污水管網(wǎng)位置造成障礙，在現(xiàn)有濱湖路面無法滿足新增污水管網(wǎng)管線位置時，可將其截流管線設(shè)置于湖泊內(nèi)沿。管道敷設(shè)方案比選見表1。

表1 管道敷設(shè)方案比選表

考慮到古城區(qū)水系主要是旅游景區(qū)，湖泊水面面積不易縮小，且污水入湖后再截流，涉及防滲、抗腐蝕等問題，工程造價高，后期維護成本也高，故采用岸上截流方案，結(jié)合市政道路改造，在入湖前實現(xiàn)截流。

4.3 管材的選擇

考慮施工方式、經(jīng)濟因素、管線綜合交叉等各方面因素，管道采用HDPE通用增強型結(jié)構(gòu)壁管。

4.4 初期雨水截流相關(guān)參數(shù)

污水管道設(shè)計充滿度按不滿流進行設(shè)計，其關(guān)系見表2。

表2 管（渠）最大設(shè)計充滿度表

采用DN500的管道設(shè)計管徑，坡度為0.1 2%，充滿度按規(guī)范取值為0.70 ，管道輸水能力為142.28 L/s，流速為0.9 7m/s。

4.5 系統(tǒng)設(shè)計

4.5.1 鐵塔湖系統(tǒng)設(shè)計

鐵塔湖匯水面積約1km2，沿岸現(xiàn)有6個雨污合流制排水口，主要集中在湖岸西側(cè)沿線，設(shè)計截流水量約為22L/s，截流管道管徑考慮DN500，截流管長度約380m，根據(jù)現(xiàn)狀排水口高程、水體及岸上高程，截流管道起點設(shè)計底高程為68.3 0m，坡度為0.1 3%，終點設(shè)計底高程為67.8 0m，區(qū)間設(shè)置截流井?dāng)?shù)為6座。由于鐵塔湖周邊無排水管網(wǎng)系統(tǒng)，故考慮將其排口初期雨水截流后就地采用一體化處理設(shè)備處理后進入生態(tài)調(diào)蓄濕地處理，最后排入北支河，經(jīng)設(shè)置于北支河的水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)進行深度處理以增加水質(zhì)保障。

4.5.2 龍亭湖系統(tǒng)設(shè)計

龍亭湖匯水面積約2.70 km2，沿岸現(xiàn)有12個雨污合流制排水口，主要集中在龍亭東路湖岸沿線?？紤]沿著龍亭東路沿線排水口位置設(shè)置初期雨水截流干管，通過在排水口附近位置設(shè)置截流井，將污水和初期雨水轉(zhuǎn)接入龍亭東路500m處城東街排水管渠，設(shè)計截流水量約為31L/s，截流管長度約790m，截流管道管徑DN500，根據(jù)現(xiàn)有排水口高程，截流管道起點設(shè)計底高程為67.6 0m，坡度為0.1 3%，設(shè)計終點底高程為66.5 7m，區(qū)間設(shè)置截留井?dāng)?shù)為12座。

4.5.3 包公湖系統(tǒng)設(shè)計

包公湖匯水面積約4.60 km2，沿岸現(xiàn)有33處雨污合流制排水口，主要沿包公湖周圍，初期雨水量為420L/s?？紤]沿著包公湖環(huán)湖路設(shè)置初期雨水截流管道，截流管道分東西2個方向布置，自迎賓路向西向南側(cè)長度約1800m，自迎賓路向東向南側(cè)長度約1500m，總長度約3300m，截流管道管徑DN500，根據(jù)現(xiàn)狀排水口高程，向西側(cè)截流管道起點設(shè)計底高程為67m，設(shè)計坡度0.0 8%，終點設(shè)計底高程為65.3 0m，設(shè)置截留井11座，檢查井17座；向東側(cè)截流管道起點設(shè)計底高程為67m，設(shè)計坡度0.1 0%，終點設(shè)計底高程為65.3 0m，設(shè)置截留井20座，檢查井2座。東、西向截流管道在包公湖雨污水調(diào)蓄池北側(cè)匯合后向南進入調(diào)蓄池，穿越調(diào)蓄池管道長度約160m，設(shè)置檢查井2座，調(diào)蓄池末端管道底部高程為65.1 6m。最后在調(diào)蓄池內(nèi)經(jīng)現(xiàn)狀泵站抽排至護城河濱河路主干排水管渠（B×H=1800×1800）。

5 結(jié)語

根據(jù)建設(shè)海綿城市要求，控制與管理好城市雨水徑流的排放，提升城市排澇防洪能力，通過截流排水口，截流區(qū)域雨季初期雨水不入湖，從源頭減少入湖污染物量，從而減少雨季溢流量，提高污水收集率，有效消減徑流污染、高效利用雨水資源，促進改善水環(huán)境，建成生態(tài)和諧的北方水城具有重要意義。