劉茜茜，孫洪偉

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，廣東廣州 510225；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，廣東廣州 510225)

習(xí)總書記在“十九大”報(bào)告中提出“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”，要求鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人民脫貧致富的同時(shí)，更要實(shí)現(xiàn)生態(tài)宜居[1-2]。長(zhǎng)期以來，農(nóng)村的排水系統(tǒng)隨其居住區(qū)的發(fā)展而逐步形成，多為合流制，農(nóng)村的污水依靠管、溝、渠、涵等與雨水一起排入外部水體[3]。這種體制下，大量污水未經(jīng)處理直排使周邊水體受到嚴(yán)重污染，影響居民生活，對(duì)人體健康造成危害[4-6]。農(nóng)村污水處理工程是民生項(xiàng)目，旨在改善農(nóng)村水環(huán)境，對(duì)降低流域內(nèi)水體污染，保護(hù)人民身體健康均有重要意義[7-9]。因此，村鎮(zhèn)雨污分流工程的建設(shè)，是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村生態(tài)宜居的重要工程。

在村鎮(zhèn)雨污分流工程中，設(shè)計(jì)作為項(xiàng)目的五方責(zé)任主體之一，其費(fèi)用在投資中占比較小，然而其對(duì)整個(gè)工程的能效發(fā)揮至關(guān)重要[10]。與城區(qū)雨污分流項(xiàng)目相比，一方面，村鎮(zhèn)雨污分流項(xiàng)目污水量更小，不均勻系數(shù)更大，面臨的工況同城區(qū)有所不同；另一方面，村鎮(zhèn)居民密度遠(yuǎn)小于城市，污水管網(wǎng)的收集負(fù)荷小，單位管長(zhǎng)的收水效益低。以上情況均表明，農(nóng)村雨污分流項(xiàng)目并不能夠簡(jiǎn)單地用城區(qū)項(xiàng)目小型化的思維來考慮。另外，農(nóng)村項(xiàng)目普遍存在輕設(shè)計(jì)勘察重施工的問題。因此，有目的地對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，考察農(nóng)村雨污分流設(shè)計(jì)階段面臨的問題，不但有助于后續(xù)的施工以及全部工程效益的發(fā)揮，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其他地區(qū)的類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)還可起到借鑒作用。

本文以仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院鄉(xiāng)村振興服務(wù)團(tuán)隊(duì)(生態(tài)環(huán)境綜合治理)為依托，對(duì)廣東的村鎮(zhèn)雨污分流項(xiàng)目展開了研究。村鎮(zhèn)雨污分流項(xiàng)目是該地區(qū)水體污染整治工程的重要組成，長(zhǎng)期以來，區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村污水多就近直排至水體，這不但影響農(nóng)村的生態(tài)宜居，也給水體達(dá)標(biāo)帶來了困難。本文以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)為切入點(diǎn)，調(diào)研了相關(guān)的12個(gè)鎮(zhèn)、209個(gè)行政村的雨污分流圖紙，考察了設(shè)計(jì)的功能性保證、核心設(shè)計(jì)參數(shù)等，在歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，分析了設(shè)計(jì)階段存在的問題及解決策略，并結(jié)合農(nóng)村雨污分流數(shù)字化問題進(jìn)行了展望。本研究一方面提供了完善、深化設(shè)計(jì)工作的建議，對(duì)保障鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨污分流的工程效果和流域整治效果都具有積極作用；另一方面，相關(guān)解決策略可為同類型項(xiàng)目提供可靠的參照。

1 材料和方法

1.1 材料

本次研究收集了粵東地區(qū)的12個(gè)鎮(zhèn)、209個(gè)行政村的農(nóng)村雨污分流施工圖，各鎮(zhèn)街及村編號(hào)如表1所示，圖紙的格式統(tǒng)一要求為PDF。圖紙的來源為建設(shè)單位。

表1 研究范圍內(nèi)實(shí)施雨污分流的鎮(zhèn)村及編號(hào)Tab.1 Serial Numbers for Investigated Towns and Villages

1.2 研究方法

(1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研法?，F(xiàn)場(chǎng)走訪行政村，掌握水污染現(xiàn)狀與排水特點(diǎn)。

(2)圖紙閱讀法。對(duì)收集的施工圖紙進(jìn)行統(tǒng)一閱讀。根據(jù)規(guī)范、手冊(cè)和建設(shè)單位的文件要求，結(jié)合團(tuán)隊(duì)的技術(shù)力量，對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)文件完整性、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)等提出意見。

(3)歸納分析法。根據(jù)調(diào)研和讀圖，對(duì)農(nóng)村雨污分流中存在的需要注意的普遍問題進(jìn)行歸納整理，并提出解決策略。

2 結(jié)果和討論

2.1 實(shí)地調(diào)研

通過現(xiàn)場(chǎng)走訪，對(duì)研究所涉及的村污水現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在未進(jìn)行雨污分流項(xiàng)目的村中，雨污合流直排水體的現(xiàn)象比較突出，村莊中可見部分水體富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重影響周邊人民群眾的身心健康。

結(jié)合各村歷史、各村位置與市政排水管線的相對(duì)關(guān)系，將本研究所涉及的行政村分成3類(表2)，3類村中典型的排水現(xiàn)狀如圖1所示。

表2 各行政村的分類和特點(diǎn)Tab.2 Classification and Characteristics of Investigated Administrative Villages

圖1 研究區(qū)域農(nóng)村排水現(xiàn)狀Fig.1 Current Situation of Rural Drainage

2.2 施工圖紙分析

2.2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)原始資料的完備性

設(shè)計(jì)規(guī)范性主要考察設(shè)計(jì)圖紙會(huì)簽制度的落實(shí)情況。設(shè)計(jì)圖紙會(huì)簽制度是設(shè)計(jì)單位和人員對(duì)圖紙簽署名稱并承擔(dān)相應(yīng)設(shè)計(jì)責(zé)任的制度。本次圖紙的收集格式為PDF，故重點(diǎn)考察了圖紙中是否有清晰、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)單位名稱。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，仍有8.2%的行政村設(shè)計(jì)圖紙會(huì)簽不符合要求。不符合的具體表現(xiàn)為一套圖紙中少數(shù)幾張缺少設(shè)計(jì)單位名稱、極個(gè)別的一套圖紙中設(shè)計(jì)單位前后不一致等。

雨污分流設(shè)計(jì)中污水管線的線路選擇、管線埋深等，與設(shè)計(jì)區(qū)域的地物、地貌關(guān)系密切，因此，地形圖與管線勘察物探資料是設(shè)計(jì)的重要原始資料。然而，研究中發(fā)現(xiàn)仍有約47.8%的行政村設(shè)計(jì)未采用地形圖。在無地形圖的行政村中，絕大多數(shù)采用衛(wèi)星地圖(圖2)。衛(wèi)星地圖的優(yōu)點(diǎn)包括平面精度高、成本低、更新快。然而衛(wèi)星地圖中缺少標(biāo)高體系，導(dǎo)致污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，如管道坡度、埋深、走向等都無法確保。因此，當(dāng)必須使用衛(wèi)星地圖時(shí)，應(yīng)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保排水的通暢。研究中還發(fā)現(xiàn)所有設(shè)計(jì)均無詳細(xì)管線勘察物探資料，缺少擬收納污水及其他的管線(電力、電信等)信息。原始資料的缺乏，在施工階段會(huì)導(dǎo)致管道實(shí)際坡度低于設(shè)計(jì)值、部分管段起點(diǎn)埋深過小、設(shè)計(jì)路由不通、干支管標(biāo)高銜接不上，在運(yùn)行階段會(huì)導(dǎo)致污水排放不暢、個(gè)別管段因埋深過小且缺乏有效保護(hù)，會(huì)造成破損等一系列問題。因此，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段強(qiáng)化踏勘與標(biāo)高復(fù)測(cè)工作。

圖2 使用衛(wèi)星地圖代替地形圖Fig.2 Application of Satellite Maps Instead of Topographic Maps

2.2.2 污水收集保障

本研究著重對(duì)保障污水收集功能的各設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了檢查，各指標(biāo)情況如圖3所示。

圖3 收水保障情況Fig.3 Sewage Collection Guarantee

圖3(a)為設(shè)計(jì)排水體制的統(tǒng)計(jì)。各村現(xiàn)狀都有一套完備的合流制體系，故農(nóng)村雨污分流中多選擇保留原合流制系統(tǒng)為雨水系統(tǒng)，另新建一套污水系統(tǒng)達(dá)到完全雨污分流制(本次調(diào)研中，此情況占27.7%，主要集中在新建區(qū))。新建污水系統(tǒng)時(shí)，如遇管線敷設(shè)受限，無法直接連接污染源時(shí)，就會(huì)在局部采用截流制，形成混合制排水系統(tǒng)(本次調(diào)研占32.1%，主要集中在老城區(qū))。然而仍有40.2%的設(shè)計(jì)未提及設(shè)計(jì)排水體制，應(yīng)對(duì)該設(shè)計(jì)參數(shù)予以補(bǔ)充。

污水收集率是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵量化參數(shù)，可采用戶數(shù)、人數(shù)、水量、面積等統(tǒng)計(jì)；在實(shí)際操作過程中，考慮農(nóng)村以生活污水為主，通常以戶數(shù)作為統(tǒng)計(jì)口徑。一般地，污水收集率包括現(xiàn)狀收集率和設(shè)計(jì)收集率2個(gè)系列，本研究中統(tǒng)計(jì)了設(shè)計(jì)收集率的情況[圖3(b)]。結(jié)果表明，高達(dá)88.1%設(shè)計(jì)中沒有明確設(shè)計(jì)污水收集率。在設(shè)計(jì)收集率不明確的情況下，就無法概覽行政村全域的污水收集工作完成情況，對(duì)未收集污水的流量、區(qū)域等也無法有效統(tǒng)計(jì)，后續(xù)也會(huì)遺留標(biāo)高問題。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)單位應(yīng)補(bǔ)充此參數(shù)。

相關(guān)文件中已經(jīng)明確，調(diào)研區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村污水一般包括廁所產(chǎn)生的污水、廚房產(chǎn)生的污水、洗衣和家庭清潔產(chǎn)生的污水、農(nóng)村居民洗澡產(chǎn)生的污水等(簡(jiǎn)稱“四水”)。農(nóng)村“四水”全部收集是保證流域達(dá)標(biāo)的重要手段。圖3(c)為“四水”全部收集的統(tǒng)計(jì)情況。其中，在設(shè)計(jì)書中明確注明“四水”全部收集占42.1%；在設(shè)計(jì)說明書中未顯著標(biāo)明“四水”全部收集，但是在圖紙中給出了收集用戶房前屋后污染源的大樣圖。本次認(rèn)定為有提及但未明確“四水”全部收集，占42.1%；另外15.8%的行政村未在設(shè)計(jì)說明書或圖紙中表述“四水”全部收集，實(shí)際上應(yīng)予以明確。

圖3(d)為污水去向的統(tǒng)計(jì)情況。其中，69.8%的行政村污水由市政管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸至大型城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理，這些行政村一般距離城鎮(zhèn)中心區(qū)較近，臨近有可利用的市政管網(wǎng)。22%的行政村以單村、聯(lián)村集中建設(shè)污水處理站收集農(nóng)村污水。另有部分村莊因距離市政管網(wǎng)遠(yuǎn)、位置相對(duì)分散，采用化糞池等分散處理構(gòu)筑物，占8.2%。

圖3(e)為村內(nèi)污水與外部銜接的設(shè)計(jì)情況。結(jié)果表明，76.1%的行政村內(nèi)污水與外部銜接設(shè)計(jì)不合理。銜接不合理的表現(xiàn)為無標(biāo)高、流量校核(圖4)，建議補(bǔ)充并完善接入管和接納管的標(biāo)高、富余流量等。

圖4 村內(nèi)污水接入市政管網(wǎng)銜接設(shè)計(jì)不合理Fig.4 Unreasonable Design of Connection between Villages and Municipal Pipelines

圖3(f)為設(shè)計(jì)中注明閉水試驗(yàn)的情況。閉水試驗(yàn)是保障管道收水功能性的重要手段。農(nóng)村雨污分流項(xiàng)目中，閉水試驗(yàn)十分重要。研究中發(fā)現(xiàn)，14.4%的行政村設(shè)計(jì)中未提及閉水試驗(yàn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)中補(bǔ)充相關(guān)的要求。

2.2.3 其他技術(shù)細(xì)節(jié)

研究中還重點(diǎn)對(duì)管道的施工方式、大樣圖的繪制情況等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。污水管線施工方式有開挖、頂管、沉管、掛管等。研究中發(fā)現(xiàn)，83.7%的行政村選擇開挖；而16.3%的行政村未明確施工方式，應(yīng)在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中予以明確。在209個(gè)行政村中無一處提及開挖之外的施工方式；而事實(shí)上，華南地區(qū)農(nóng)村存在依水而建的情況，掛管在某些時(shí)候也是必要的施工方式。因此，設(shè)計(jì)單位應(yīng)對(duì)排污現(xiàn)狀做進(jìn)一步踏勘，深化管線施工方式。

研究中還對(duì)大樣圖的繪制情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)26.3%的行政村未設(shè)計(jì)檢查井大樣圖。

目前，村中均未進(jìn)行立管改造，導(dǎo)致天面雨水也會(huì)隨“四水”進(jìn)入到污水收集系統(tǒng)中。因此，合理的污水截流措施在現(xiàn)階段至關(guān)重要。調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，64.2%的行政村未設(shè)計(jì)截流井。

上述相關(guān)缺少的材料均應(yīng)補(bǔ)齊。

2.3 圖紙總體意見及完善建議

根據(jù)實(shí)地調(diào)研和圖紙閱讀兩相結(jié)合，歸納出對(duì)12鎮(zhèn)、209個(gè)行政村農(nóng)村雨污分流整體意見和完善建議如下。

(1)補(bǔ)充鎮(zhèn)級(jí)污水規(guī)劃

本研究發(fā)現(xiàn)，各鎮(zhèn)所轄行政村之間的互通工作有待加強(qiáng)，出現(xiàn)同一市政管線接納行政村過多的情況，這是因?yàn)楦餍姓逶O(shè)計(jì)時(shí)僅考慮設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)自身的需求，缺乏高位設(shè)計(jì)。因此，亟須補(bǔ)充鎮(zhèn)級(jí)污水規(guī)劃，就鎮(zhèn)域內(nèi)處理設(shè)施能力及缺口、污水管網(wǎng)的整體走向、收集率、建設(shè)規(guī)劃等進(jìn)行統(tǒng)一布局。

(2)加強(qiáng)設(shè)計(jì)階段的現(xiàn)場(chǎng)踏勘與標(biāo)高復(fù)測(cè)

建議設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選用地形圖等有標(biāo)高文件作為原始資料。如缺乏地形圖資料或地形圖久遠(yuǎn)、與現(xiàn)狀嚴(yán)重不符，只能借助衛(wèi)星地圖時(shí)，建議加大現(xiàn)場(chǎng)踏勘的力度，補(bǔ)充現(xiàn)場(chǎng)踏勘報(bào)告，并對(duì)設(shè)計(jì)的污水主線路、擬收納污水的管道進(jìn)行必要的標(biāo)高復(fù)測(cè)。

(3)量化工程目標(biāo)，完善污水收集保障參數(shù)

排水體制：應(yīng)補(bǔ)充完善設(shè)計(jì)排水體制。尤其注意的是，完全雨污分流制需考慮對(duì)農(nóng)戶原有的排水立管進(jìn)行改造，而相關(guān)內(nèi)容均未見；設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)此情況加以補(bǔ)充說明。

污水收集率：應(yīng)按照先整體后局部的原則，首先確定各鎮(zhèn)的污水收集率目標(biāo)，再確定各行政村的設(shè)計(jì)污水收集率。

“四水”收集：應(yīng)對(duì)“四水”全部收集進(jìn)一步明確并作為最終目標(biāo)。若現(xiàn)階段存在立管改造等困難，也應(yīng)結(jié)合近遠(yuǎn)期，制定近期的過渡方案，并探討遠(yuǎn)期達(dá)到“四水”全部收集的可行性。

污水與外部銜接方面：應(yīng)補(bǔ)充外部接收管的管徑、標(biāo)高。校核村內(nèi)管與外部接收管的標(biāo)高、流量等參數(shù)。

(4)圖紙細(xì)化

根據(jù)實(shí)際情況細(xì)化管道施工方式，補(bǔ)充檢查井及截污井的大樣圖。

3 結(jié)論與展望

本文通過對(duì)華南地區(qū)12鎮(zhèn)、209個(gè)行政村進(jìn)行雨污分流圖紙的查閱和現(xiàn)場(chǎng)走訪，結(jié)合農(nóng)村水務(wù)技術(shù)信息化的發(fā)展，得到如下結(jié)論。

(1)作為民心工程，農(nóng)村雨污分流工程勢(shì)在必行。農(nóng)村雨污分流可使農(nóng)村水體得到有效改善，為鄉(xiāng)村生態(tài)宜居奠定基礎(chǔ)。

(2)農(nóng)村雨污分流設(shè)計(jì)仍需完善和加強(qiáng)。調(diào)研中的農(nóng)村雨污分流設(shè)計(jì)在原始資料和設(shè)計(jì)規(guī)范性、收水保障性(排水體制、設(shè)計(jì)收集率、“四水”全部收集、污水去向、與污水處理終端銜接設(shè)計(jì)、管道閉水試驗(yàn))、施工方式和大樣圖方面均存在不同程度的問題，應(yīng)在后續(xù)的工作中有針對(duì)性地加以完善。

(3)重視農(nóng)村雨污分流設(shè)計(jì)工作，推動(dòng)農(nóng)村污水處理數(shù)字化。設(shè)計(jì)成果是農(nóng)村污水?dāng)?shù)字化的關(guān)鍵基礎(chǔ)資料，設(shè)計(jì)者們要秉持對(duì)農(nóng)村負(fù)責(zé)的態(tài)度，做出精品雨污分流設(shè)計(jì)，助力農(nóng)村污水事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。