城市排水系统存在的问题及解决方案

城市排水系统存在的问题及解决方案1、存在问题近年来，城区规模不断扩大，城区不透水地面增多，排水量大大增加，原有的区域局部规划不能 满足现代化生态城市发展的要求，也成为目前城市环境，城市安全建设的紧迫课题之一。造成城市排水系 统的许多问题。例如：（1）现状管线常有雨污混接现象，降雨时污水量增加，造成污水溢流，环境污染。同时大大增 加了污水处理厂的处理费用。（2）部分现状管线管径不合理，大多是根据经验估算所得。雨水管径普遍偏小，过水能力不足， 导致汛期常常出现溢水现象；污水支管管径偏大，主干管管径偏小，难以充分发挥管渠系统的工程效益。（3）部分管线覆土厚度偏小，导致两侧街坊管难以接入；另外现状管渠普遍淤积严重，管渠过 水能力得不到充分利用。（4）雨水污水排水系统，没有统一的规划设计，各区域排水系统不能形成一个有机的整体。（5）大范围的雨污水排水系统，国内没有很好的水力计算软件，难以做到整个系统的优化设计。 事实上，设计院目前大都是采用经验估算方式进行设计，造成水力流态不好，管道淤积严重，建设泵站过 多。这都大大增加了系统的运行管理费用。（6）雨污排水系统、灌溉渠、城市防洪系统、水景湖面各自独立，没有协调规划，系统间不但 不能相互补充利用，反而存在矛盾。2 目前设计方面存在的问题目前国内没有专业的排水系统设计软件，对于大规模的有几千乃至上万条管段的排水系统，由于 雨水管渠、污水管道和给水、煤气、供暖等管道以及河流的交叉处理，雨水管渠与河道的衔接，需要进行 大量的高程优化调整，排水系统是重力流，每一点的高程调整，都会影响其下游管渠的高程，实际上人工 计算操作是很困难的，国内有的排水绘图设计辅助软件，虽然有简单的计算功能，但对十几条以上的排水 管道难以自动计算，往往靠人工设定高程经验估算，结果造成埋深及上下游坡降安排不合理，泵站设置过 多，增加了建设费用和日后的运行管理费用。3 解决方案本公司与日本CSD公司合作，开发了先进的雨水污水管道设计软件PipeRapid，能对大范围的排水系统，按照埋深最低；不同管径的标准坡度；指定最小流速；上下游管底的落差最小等不同条件，进行灵活设定优化设计。通过设计规划可以达到以下效果：（1）整理分析现状资料，汇总绘制统一的现状管线图，便于今后的管理。（2）计算分析现状管渠，提出分期改造的实施方案。（3）将不同时期敷设的管线纳入到新的统一的排水系统中。（4）对新的雨污排水排水系统进行优化设计。（5）协调雨水、污水、排洪、灌溉、湖面景区，使之形成有机整体，降低工程费用。我们以城市的综合安全和排水系统的良好的运行为目标，根据城镇环境生态、洪水危害、维护管 理等多方面的要求，用我们的一流技术，为您提供可实现环境友好型的、可持续发展的远期排水系统设计 方案。实例 引言南山区位于深圳特区的西部，东临深圳湾，西濒珠江口，北靠羊台山，南至大铲岛和内伶仃岛，与香 港元朗隔海相望，全区总面积151km2。目前拥有长约40km海岸线，为深圳拥有海岸线最长的城区，是 典型的滨海城区。经过多年的发展，南山区已成为深圳市最重要的港口基地、高新技术产业基地、教育基 地、旅游区，并拥有相对特区其它辖区较多的城市用地储备，对深圳经济的可持续发展起着举足轻重的作 用。然而，南山区日益被污染的水环境和年年发生的内涝严重阻碍着城区乃至整个特区的发展。据不完全统计， 沿岸约有 6.37 万 m3/d 的污水未经处理便区内唯一一条河流大沙河，约占大沙河旱季流量80%，导 致该河严重污染，水质超过内陆V类地表水水质标准。自1997年以来南山区受洪涝灾害直接经济损失为： 1997 年 3500 万元，死亡2 人，受伤2 人；1998 年 1100 万元；1999 年 3800 万元；2000 年“4.14”暴雨受 损 3500 万元，死亡 8 人，受伤 3 人。造成以上水灾的洪水频率多为 5 年至 20 年一遇的洪峰，只有 2000 年 4 月 14 日发生的洪水是深圳市 8 年实测资料中发生的最大洪水，当时 24 小时内降雨达 331 毫米，以致 造成了严重的经济损失和人员伤亡。1 现状雨水系统存在问题及分析历经数月的调研，我们掌握了南山区现状雨水系统的第一手资料，找出了 目前雨水系统存在的问题及产生症结的原因。1.1 雨水系统现状南山区北高南低,北靠羊台山，南濒临蛇口港及深圳湾，整个城区排水自然条件较好。区 内的河流仅有大沙河一条，属海湾水系，集水面积90.69km2,河长18.0km，自北向南穿过南山城区再注 入深圳湾，为南山区主要泄洪通道，也是南山区北部、中部及东部城区最终城市排水咽喉。流域面积小于 10km2 大于 1km2 的主要小溪流有金鸡干渠、郑宝坑渠、桂庙路干渠等3 条，均属珠江口水系，西南横穿 城区下注珠江口的前海。这三条干渠为南山区西部城区主要城市排水要道。现状河道防洪标准皆为 100 年 一遇。由于靠近海湾，前、后海地区及蛇口片区、赤湾与妈湾的城市排水主要由管渠收集后分段就近排入后海及 蛇口港。南山区的排水系统经过多年的规划建设，已形成了以麒麟路南油大道大小南山为雨水分水岭的 几大较完善的排水系统：深圳湾排水系统、前海排水系统及港湾排水系统。每个系统均有自己独立的排水 管网，一般地面雨水由小区管网收集后通过市政道路雨水系统排入河道或直接排海。在具有较完善排水系 统的表面下，每逢暴雨，仍有部分城区面临着受淹的困扰，而且原本清洁秀丽的大沙河和整个海岸线等水 体都遭到不同程度的污染。1.2 存在的主要问题目前南山区雨水系统主要存在城区经常发生洪涝灾害和雨污合流、混流两大类问题， 主要表现在以下几方面：（1）局部地势低洼的城区长久以来一直受到潮洪威胁形成内涝。目前南山区内涝 区主要集中在沙河片区、白石洲地区、南头检查站、南头旧村、南油旧村及工业区、蛇口片区局部地段。（2）部分地区在开发建设初期没有充分考虑防洪问题，存在一定洪水灾害的隐患。如龙珠个别旧村、蛇口 西片区。（3）部分地区雨水系统极不完善且雨污合流或混流严重，合流废水排入河道或近海，严重地破坏了城区的 生态水环境。目前存在雨污合流现象的地区主要分布在旧村和老工业区。(4) 部分地区雨水串接到污水管，加重了污水厂运行负荷。这种现象为分散点状况，并没有集中在某一片， 但每片区都或多或少存在有这种问题。1.3 原因分析城区内涝及作为受水体的河道与近海受污染的原因有其自身地形特点的因素，也有雨水系统 规划设计原因。(1) 部分地区地势低洼，极易发生内涝某些地区地势低洼，通常比四周市政道路路面低1m左右，导致区 内低洼地段每逢25年一遇的雨洪时便不能自排接入市政雨水系统，极易形成雨洪倒灌。如位于城区中西 部的南头、南油片区部分地面标高低于深圳湾5年、100年一遇的潮水位2.32m和2.79m,个别旧村局部 地方地面高程甚至还低于2年一遇的潮水位2.08m。而大沙河沿岸区域部分地面标高也低于现状大沙河入 海口处50年、100年一遇的洪水位3.0m和3.5m。(2) 原设计的潮水位标准偏低原来城区雨水管道的规划设计是以0.99m多年平均高潮位作为管道计算的 出海口标高，这一数据小于一年一遇的潮水位1.82m。当外水洪、潮水位大于0.99m时，排水干渠受洪、 潮水位顶托，抬高了水位线，导致上游地面积水。同时部分排水管渠设计没将地形特点和洪潮水位结合考 虑，虽符合城市排水标准，但由于管径偏小，水力坡降远大于地面坡降，抬高了管渠水位线，导致上游受 淹。(3) 部分现状排水管渠断面偏小，尤其是低洼地段部分管渠设计未能达到城市排水标准。 如地处大沙河流域的沙河白石洲地区，局部地势低洼，承担着上游塘朗山部分排洪，现状排洪渠总排水能 力为35.5m3/s,小于片区暴雨重现期P=1年的洪峰流量49.9m3/s，更达不到20年一遇和50年一遇的洪 峰流量 57.6m3/s 和 73.1m3/s。(4) 在城市飞速建设过程中，破坏了原有的雨水排放系统城市建设中人为的填沟占道，破坏了原有的雨水 排放系统。一些老区改造后，下游管渠没有及时配套修建。同时城市发展使植被减少，不透水地面增加，造成径流量 的增加，雨水管渠个别地方因此成为排水瓶颈，致使雨水排水不畅。(5) 区内旧村和老工业区排水系统不完备由于历史遗留等原因，南山区的所有自然村和部分老工业区排水 体制均采用雨污合流，没有严格意义上的排水系统，大部分雨污废水通过道路边沟排放。雨水管渠容易被 各种垃圾淤积堵塞，而清淤工作又不及时，人为减小了管渠的过水断面，导致一下雨地面就积水。(6) 建设初期缺乏统一的规划由于区内华侨城、蛇口工业区及南油工业区等工业区早期拥有较大的规划建 设自主权，导致南山区城市及其配套设施建设各自为政，雨水系统在总体上不协调。2 雨水系统改造规划对策通过对目前南山区雨水系统存在的各种问题产生的原因进行分析，拟订合理的工 程措施与解决问题对策。2.1 原则(1)在整治河道的基础上完善城市排水设施，提高城市排涝、排洪能力，逐步消除市区的雨涝灾 害；(2)选择合理的排水、排洪、防潮方案。用最经济的手段充分利用地形，结合城市防洪标准，严格遵 守高水高排，低水低排，分散就近排入受水体；(3)在经济、合理、可行的前提下，城区的雨水排放尽量 采取“平时自排为主、汛期电排为辅”的方式合理布置排水管道和设施。(4)整个城区雨水系统的改造规划应结合城区的土地利用规划，做到以近期为主，近远期相结合，避免在 短期内进行二次改造。2.2 设计标准根据南山区自然地形特点与社会经济地位，确定城区雨水系统的设计标准。(1) 根据深圳市城市总体规划规定：一般城区雨水管(渠)设计降雨重现期T取1年，低洼易涝城区T 取采用2年，特别重要地段如铁路、桥梁T采用5年。(2) 雨水地表综合径流系数屮老城区取0.60.65,新区取0.7。(3) 设计降雨历时t取1015min。(4) 排洪按照深圳市城市总体规划确定：城区主要大型排洪道按100年一遇设计，如大沙河；已整 治和已暗渠化的按50年一遇复核，达不到此标准，则按100年一遇标准改造。(5) 排涝采用 10年一遇24小时雨水24小时排干的标准。( 6)洪潮遭遇按以下两种情况组合，比较计算各干渠水力线。第一种组合：设计频率洪峰径流与汛期平均高潮位遭遇。 第二种组合：设计频率最高潮位与多年平均最大洪峰径流遭遇。(7) 城区雨水管渠的水力计算，一般采用设计频率暴雨量与平均高潮位0.99m遭遇，并用设计频率暴雨 量与汛期平均高潮位2.08m遭遇进行校核。对于抽排区泵站下游管渠水力计算，采用设计频率暴雨量与5 年一遇高潮位2.32m遭遇。2.3具体对策(1)尽量利用已有的排水设施，局部增加现有管渠容量。对于成片现状地势低洼区(主要集 中在旧村)，由于集体改造代价太高，而且也不现实，建议近期设临时泵站，同时对合流管渠进行截流改 造。远期在旧村改造的同时，逐步提高现状地面标高，重新设置分流排水管渠。( 2)尽快完善管道建设，坚持排水管道与设施建设和交通道路建设同步进行。加强排水管理，健全管理机 构，做好水土保持工作，及时进行管渠、河道清淤，保证雨水排放系统的畅通。(3) 城区雨水系统规划应将城市排水、防涝、防潮统一考虑，鉴于南山区特殊地理位置，建议将以后规划 填海区的雨水管(渠)设计标准提升为重现期1.5年，低洼区提升为重现期3年。(4) 全区雨水系统应统一规划，统筹考虑，统一标准。规划要有系统性、综合性和超前性。规划市政配套 设施用地时应考虑扩建、改建的可能，适当留有余地，避免出现类似目前郑宝坑渠排水泵站选址困难的情 况。(5) 考虑海床由于年年淤积，海底不断上升，而且受海潮顶托的影响，对填海区做好地面竖向规划，并尽 可能地抬高雨水入海口标高。3 结论由于沿海城市有其地理的特殊性，其雨水工程的规划改造也很有特色，通过深圳市南山区的雨水现 状分析，可得出如下结论：（1）沿海城市普遍有地势低洼，雨水干管（渠）极易受海潮顶托的地形特点，建议适当提高雨水管（渠）的 设计标准。（2）采取高水高排，低水低排；自排为主、抽排为辅；以近期为主，近远期相结合等排涝原则，用最经济 可行的手段解决城市排水需求。（3）考虑海床由于年年淤积，海底不断上升，而且受海潮顶托的影响，对新区做好地面竖向规划，并尽可 能地抬高雨水入海口标高。在实际规划设计中应因地制宜，充分吸收各地的先进经验，有针对性地采取切 实可行的措施，使沿海城市雨水规划更趋于合理化。