城市老旧小区雨污分流改造的探究与设计

 

 

 

 

姓名： 苏昱同 

指导教师 ： 董婷婷 

学校 ： 一中本部

日期 ： 2023年1月 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

城市老旧小区雨污分流改造的探究与设计

一中本部          学生：苏昱同

指导教师：

【摘要】雨污分流，是一种排水体制，是指将雨水和污水分开，用独立管道输送，进行排放或后续处理的排污方式。雨水可以通过雨水管网直接排到河道或利用，污水需要通过污水管网收集后，送到污水处理厂进行处理，水质达标后再排到河道里，这样可以防止河道被污染。徐州市众多老旧小区由于历史原因，排水多为雨污合流，市区建成区目前尚未分流区域占44%，造成徐州市区主要水体水质污染。对城市老旧小区雨污分流改造进行探究与设计的意义，在于希望通过研究可以提出可行有效的建议，改善徐州水环境，提升居民幸福指数。

【关键词】雨污分流、改造

 

一、研究背景

（一）现状城市水体水质

1、地表水环境质量概况

根据收集的资料，徐州市地表水49 个评价断面（垂线）中，超标断面3个，达标断面46 个，达标率93.9%。所有参评断面中，达到地表水Ⅱ类水质的5 个（10.2%），达到Ⅲ类水质的35 个（占71.4％），达到Ⅳ类水质的6 个（占12.2％），达到Ⅴ类水质的2 个（占4.1％），劣Ⅴ类水质的1 个（占2.1％）。其中9 个国考断面水质全部达标，24 个省考以上断面水质达Ⅲ类以上占比达83.3%，无劣Ⅴ类水断面。

 

 

图2-2 地表水环境质量比例分布图

徐州市地表水出境断面达标率为100.0%；入境断面达标率为66.7％。

2、市区主要水体水质现状

京杭运河（徐州段）：京杭运河（徐州段）监测断面全部达到地表水Ⅲ类标准。污染指数评价等级为轻度污染。整体水质较前无明显变化。

废黄河：废黄河（市区段）断面均达到其功能区划地表水Ⅳ类的要求。污染指数评价等级为轻度污染。整体水质较前无明显变化。

奎河：奎河断面均达到其功能区划地表水Ⅴ类的要求。整体水质较前无明显变化。

云龙湖：云龙湖西湖中心、东湖中心均达到其功能区划要求的地表水Ⅲ类标准。污染指数评价等级为轻度污染。使用湖泊综合营养状态指数（TLI）法进行富营养程度评价，东湖中心、西湖中心均为轻度富营养状态。整体水质较前无明显变化。

3、南水北调东线重点控制断面水质

徐州市涉及南水北调东线重点控制断面共计6 个，分别为：京杭运河的蔺家坝、张楼，复新河的沙庄桥，沿河的李集桥，房亭河的单集闸及徐沙河的沙集西闸。6 个控制断面均能达到各自功能区划的要求， 6 个断面达标率为100%。影响水质的主要污染物为总磷、化学需氧量、氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数。

4、主要出入境水体

徐州市入境断面水质达标率为66.7％，出境断面达标率为100％。南水北调3 个断面全部达标。

（二）管网存在的主要问题

1、管网密度低

由于城市建设长期重地面轻地下，排水管网建设较为滞后，徐州市区管网密度约4.5km/km2，远低于江苏省平均水平9.5km/km2，尚存在管网覆盖空白区。

2、雨污分流进展缓慢

徐州市区建成区目前尚未分流区域占44%，新建小区存在雨污管网混接、错接、乱接现象；老小区阳台污水纳管基本未实施。

3、管网渗漏严重

徐州市第一批截污管网建成运行至今已30 年，超过钢筋混凝土管正常使用年限，管道腐蚀老化；此外由于施工质量差、人为破坏等原因，部分管道破裂、沉陷、脱节；加之徐州地区黄泛区粉砂地质，地下水丰富，管道渗漏严重。

4、外水进入量大

徐州市近年城市建设日新月异，地铁、高架、片区开发相继开工，大量施工降水进入污水、合流管道，给污水处理系统带来巨大压力，初步测算，仅地铁施工降水入污水、合流管道量达7 万吨/日。为保证景观效果，市区河道常年保持高水位，河水易倒灌入网。

二、研究目的

（一）研究老旧小区存在的主要问题；

（二）针对不同情况，提出解决方案或建议。

三、研究方法

（一）文献研究法

文献研究法主要指搜集、鉴别、整理文献，并通过对文献的研究形成对事实的科学认识的方法。

文献研究法的一般过程包括五个基本环节，分别是：提出课题或假设、研究设计、搜集文献、整理文献和进行文献综述。文献法的提出课题或假设是指依据现有的理论、事实和需要，对有关文献进行分析整理或重新归类研究的构思。研究设计首先要建立研究目标，研究目标是指使用可操作的定义方式，将课题或假设的内容设计成具体的、可以操作的、可以重复的文献研究活动，它能解决专门的问题和具有一定的意义。

（二）观察法

观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中，观察法具有如下几个方面的作用：①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。

（三）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法，它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，从而为人们提供规律性的知识。

四、调查

调查的内容主要包括排水口类型、标高、尺寸、排水来源和水质，河道水位、排水口出流形式等情况；排水管网存在的污水直排、雨污混接、溢流污染、地表水倒灌、外水入渗等问题；管道及检查井的结构性缺陷和功能性缺陷；排水户接管情况。

（一）雨水管网调查

应同步调查管道运行状况、雨污混接状况、外水入渗、检查井缺陷情况等。

1）运行状况

对管道晴天水位、水流及淤积情况进行调查。检查井内淤积深度调查可用测杆测定，管道内淤积深度应使用管道潜望镜、声纳等设备调查。

2）雨污混接状况

雨污混接通常出现在检查井处，应结合运行状况调查同步进行。

雨污混接应通过人工目视、必要时配合管道潜望镜、闭路电视等设备进行调查。对接入管道判断其属性。若为污水管道或合流管道接入的则判定为混接点，并填写混接点调查表和管道混接统计表。对具备即查即改条件的问题按照即查即改流程实施。

3）检查井、管道及雨水口缺陷

调查时应通过人工目视，管道潜望镜等设备进行调查，应调查检查井井盖缺失、破损、错盖、埋没，无防坠落设施，井室（含井底）破损渗漏情况，井壁与管道连接情况等。

管道调查时应通过闭路电视系统或潜望镜等设备进行调查，应调查管道淤堵、开裂、错口等结构性缺陷及功能性缺陷。

雨水口调查时应通过人工目视进行调查，应调查雨水篦子缺失、破损、堵塞等情况。

（二）污水管网调查

应同步调查管道运行状况、雨污混接状况、外水入渗、检查井缺陷情况等。

1）运行状况

对管道水位及淤积情况进行调查。淤积深度调查应在低水位时进行，检查井内可用测杆测定，管道内应使用管道潜望镜、声纳等设备调查。

2）雨污混接状况

雨污混接通常出现在检查井处，应结合运行状况调查同步进行。

应通过人工目视，必要时配合管道潜望镜、闭路电视等设备进行调查，可通过降低管道水位，判断接入管道其属性。若为雨水管道接入的则判定为混接点，并填写混接点调查表和管道混接统计表。

排查居民小区或单位庭院等排水户内部排水管网雨污混接时，可先用气囊封堵排水户污水管节点井，在用水高峰期一段时间内观察排水户雨水节点井处水流状态的变化情况；或在非用水高峰期向污水管道注水至管顶以上，并在一定时间内保持水位不变，观察排水户雨水节点井处水流状态的变化。如发现雨水节点井处有明显水流变化，则判定排水户内部排水管网存在雨污混接。为准确找到雨污混接点，可沿排水户雨水节点井向上游进行排查，逐个打开井盖后通过目视或设备辅助检测，确定混接点具体位置。

3）外水入渗

在用水低峰期用封堵上下游检查井，尽可能抽空封堵段，现场观测管道内水位变化，以此判断管道入渗程度。如发现入渗异常，则抽干管段内水后，用电视检测设备或人工观察入渗点位。

（三）检查井缺陷

调查时应通过人工目视,管道潜望镜等设备进行调查，应调查检查井井盖缺失、破损、错盖、埋没，无防坠落设施，井室（含井底）破损渗漏情况，井壁与管道连接情况等。

五、解决方案

（一）雨水管道

对小区内雨水管道管径进行校核。若雨水管道不满足地块雨水接入，对现状雨水管道进行改造。对混接至污水管道的雨水口改造，接入就近雨水检查井。

（1）设计标准:

 1）管道设计重现期:P=3（年）

 2）各种屋面、混凝土和沥青路面径流系数：0.90

      绿地径流系数：0.10

      景观带综合径流系数：0.15

      其余综合径流系数：0.65

 3）雨水设计流量按下列公式计算：Q=ψqF，q=167i

 式中  Q-----雨水设计流量，L/s；

       ψ----径流系数；

       F-----汇水面积，ha；

       q-----设计暴雨强度，L/(s·ha)。

 暴雨强度公式：i=（16.007+11.48lgT）/（t+17.217）^0.7069

径流系数ψ的确定：

径流系数是一项综合参数，影响其大小的因素很多，严格地说是一个动态变量。在目前的雨水管渠设计中，径流系数通常采用《室外排水设计标准》中所规定的数值，综合径流系数则按汇水面上各种性质的地面覆盖，通过面积加权平均求得。随着云龙区区本身城市建设步伐的加快，城市下垫面较之过去几十年有了极大的变化，建筑物的高度密集亦促使了城市小气候的形成，加之排水设计工作者各自经验的差异，往往对同一个生活、工业或商业小区的雨水，会得到不同数值的综合径流系数，有时这种差别可达30％以上。上述一切，不仅影响着雨水系统设计标准的客观性，而且直接关系到整个雨水系统建设工程总投资的大小，因此客观、正确地确定各功能区的综合径流系数，具有十分重要的现实意义，同时也包涵着广泛的社会效益和经济效益。

《室外排水设计标准》GB50014-2021已对各种地面种类之径流系数给出了明确的推荐数值，具体见下表：

径流系数表1

 

径流系数表2

 

区域综合径流系数是根据所选区域的不同下垫面覆盖，由单一地面种类的径流系数，按面积加权计算而定，其计算方法如下式所示：

 

——区域综合径流系数

Si——单一地面种类的面积

——单一地面种类的径流系数

S——所选区域的面积

i——地面种类序号

雨水设计重现期：

确定雨水设计重现期的因素主要有排水区域的重要性、功能、淹没后果严重性、地形特点和汇水面积的大小等。如果在雨水排水管网的设计中使用较高的设计重现期，则设计流量就较大，排水顺畅，排水管网系统工程的规模也相应增大，但该排水系统的建设投资就比较高；反之，则投资较小，但安全性差。

《室外排水设计标准》规定：中心城区为2～5年，非中心城区为2～3年；中心城区的重要地区一般为3～10年，中心城区地下通道和下沉式广场等为10～50年。雨水管渠设计重现期应根据汇水地区性质、城镇类型、地形特点和气候特征等因素，经技术经济比较后按下表的规定取值，并明确相应的设计降雨强度的重现期范围见下表。

雨水管渠设计重现期（年）

根据实际设计经验，当重现期从0.33年增加至0.5年及1年时，工程费用分别增加13％和37％；当重现期从1年增加至1.5年及2年时，工程费用分别增加8％和6.5％。因此设计重现期取1～2年在工程费用增加有限条件下设计标准却有大幅度的提高。同时国内有的城市在考虑设计重现期的时候采用将城市地区分为城市绿地、地形平缓的居住区、坡度较大的地区及规划的工业区和城市中心商业密集的地区及城市主干道区分别加以考虑。由于全球天气变化较大，我国部分一线城市，例如北京等，都出现较大洪涝，由此可见目前雨水管设计标准可能偏小，因此应综合考虑诸多因素，同时考虑本次招投标区域的具体情况。

（二）污水管道

对小区内污水管道管径进行校核。若污水管道不满足周围地块污水接入，对污水管道进行改造。小区内混接室内污水的立管进行改造，就近接入附近污水检查井。

1）根据现状用水量测算

由自来水公司提供设计范围内的现状用水量数据，污水量按用水量的80％~90％考虑，地下水渗入量按上述污水量的10％考虑，由此计算出污水总量。

2）根据用水定额测算

用水定额法测算达标区污水量可按以下公式计算：

Q = nq×ψ ×(1+α)/1000

式中：

Q ——污水总量（m³ /d）；

n ——人数（人）；

q ——综合生活用水定额；

ψ——污水排放系数，取 0.8~0.9；

α——地下水渗入量，取 10％。

以用水定额进行初步计算后，以现状用水作为校核，并最终确定合理的污水量。

3）污水管网污水量测算

结合最新《徐州市城市总体规划》、各行政区总体规划及控制性详细规划，采用城市单位建设用地用水量指标进行测算。

不同类别用地用水量指标（m³ /hm²·d）

 

注：1、类别代码引自现行国家标准《城市用地分类与规划建设用地标准》（GB50137-2011）。

2、本指标已包括管网漏失水量。

3、超出本表的其他各类建设用地的用水量指标可根据所在城市具体情况确定。

4、污水排放系数取 0.8~0.9。

5、地下水渗入量取 10％。

（三）小区内及周边商户雨污分流改造

1）餐饮污水。餐饮污水（农贸市场、小餐饮、小食品经营及加工单位、夜排档）必须与其他生活污水分开收集，并经隔油设施预处理后排入市政污水管道。

2）生活污水。生活污水经化粪池预处理后接入污水管道。对于漏底、破损、未设置掏粪口或者其他不符合规范要求的化粪池，必须进行改造或废弃新建。化粪池容积根据人数确定，不宜小于2.0m³，水面到池底深度不应小于1.3m，池长不应小于1m，宽度不应小于 0.75m。一般设计为三格，第一格容积占总容积的50%-60%，第二格容积占20%-30%，第三格容积占20%-30%。水力停留时间不宜小于12-24h。

3）洗发洗浴类污水。洗发洗浴类场所，污水接入污水管网前端应有效安装毛发收集器，并定期清理。

4）阳台污水。住宅、办公楼等阳台污水须经污水立管接入污水管道，不得直排地面或接雨水立管。

5）用水点污水。住宅、庭院、企事业单位等室外用水点的污水需接入污水管道，不得排入雨水管道。用水点上方应当搭设雨棚，防止雨水进入污水管道。

6）洗车场洗车污水。洗车场应按要求设置沉砂池等预处理设施，并做好日常维护管理，确保设施通畅和运行有效。室外洗车场应搭设雨棚、防止雨天大量雨水进入污水管道。

（四）关键性问题的解决方案

根据调查，发现城市老旧小区住户家用洗衣机多设在阳台，新建小区也存在此类问题。这些小区建设时并没有考虑阳台污水管的设置，从而使洗衣机排水通过阳台雨水排水立管排至小区雨水管或合流管中，最终流至附近河道，对河道造成污染。

老旧小区阳台污水收集系统一般采用如下三种方案：

阳台立管改造方案比较表

 

 

住宅阳台洗衣机排水立管可由小区结合建筑出新及出户管改造同步实施。另外部分老旧小区内部违建情况严重，雨污分流实施前需对小区违建进行拆违，以便施工顺利进行。