【摘要】丘陵地带因地形、地势既同于平原地区又有山区的特点,设计需灵活掌握。本文通过对天目湖景区污水管网设计总结,对污水管网布置、提升泵房的设置及对已有管网改造进行了一些分析、研究,提出了一些观点及做法以供设计人员参考。
【关键词】污水管网;系统;提升泵房;改造;规模
1.天目湖镇行政中心区概况
天目湖位于苏、浙、皖三省交界处的江南历史名城-溧阳市境内,是国家AAAA级景区。本次设计的是天目湖镇行政中心附近区域(以下简称天目湖镇中心区)污水管网,含都市商业区、度假别墅区、天目湖大酒店游客接待区、游客服务中心、迎宾广场等,占地面积约12平方公里。该片区属于天目山余脉,原为农业区,地形起伏较大,区域内主要有中干渠、西干渠两条南北向的灌溉渠道,一条排洪渠道-溢洪河,已建道路有:中心大道、天目路、迎宾路(西段)、东麻路、西麻路等。
2.排水现状
该片区原排水系统为雨、污合流制,已建道路及宾馆等设施只配套设置排水管道系统一根,并将污水就近排至附近水体。目前区域内已建污水厂一座,位于该片区的东北角、中心大道北侧,一期建成规模为3.0×104m3/d;已实施完成了进入污水厂横穿中心大道d1000污水主干管一根;已设计道路(东西大道、迎宾路(东段)、纵五路、纵六路等)含雨、污水管道。
根据天目湖镇中心区建设现状,针对该片区的地形特点(山区,地形起伏较大)及污水厂的位置,通过各方面综合分析,关于排水方面(污水管网)所存在的问题主要有:
(1)缺少排水专项规划,道路路网竖向设计没有和排水专业设计相结合,道路局部高程不够合理,现有的污水管网设计没有结合片区地形进行,导致有的道路下管道覆土过浅(≦0.5米);而有的道路下又埋深偏大(东陵路下,长约2.0公里的管道其埋深≧9.0米),致使管道采用大开挖施工困难,且该片区地下多为岩石,采用顶管施工法进行施工也困难重重。
(2)雨水管线已施工完毕,设计高程上并没有考虑污水管线的布置,因此给污水管线的设计及施工增加了一定的难度。
(3)污水管线设计滞后,虽有部分设计图纸但缺少总体考虑;全方位考虑,系统过于分散,一味强求重力流排放,致使管道埋深不够合理;已实施的污水管道部分,污水未经处理直接排入附近水体,水体遭受严重污染,片区水环境质量较差;中途提升泵房设置依据不足;且污水管径偏小,不能满足片区的发展。
针对上述情况分析,本次污水管网设计任务主要包括两方面的内容:(1)根据路网、场地竖向、污水厂的位置并充分考虑地质条件的影响,重新对污水管道系统进行优化设计,增设污水提升泵房,使管道埋深更合理、更经济更加符合片区实际;(2)对局部已形成的污水管道系统(水庐宾馆、水阅山庄污水管道系统)依据片区规划进行改造,对管道走向、管径、高程等重新设计、复核、增加汇水面积,就近接入污水管网。
3.设计指导思想
依据相关资料,污水管网设计应按以下原则进行设计:
(1)统一规划,合理布局、总体设计、分期实施;减少工程量,尽量保持自然景观,原则上对路网及场地竖向不做大的调整;充分利用原有设计资料,处理好雨、污水管线的交叉,减少对已建道路的开挖;结合地形条件,尽量减少管道埋深,少建中途提升泵站,一般情况下,根据片区地质及施工条件,干管起点埋深控制在2米左右,管道终端埋深控制在6.0~7.0米,当埋设深度超过7.0米时考虑设置污水提升泵站。
(2)设计年限与城市总体规划基本一致。
(3)设计范围:溧阳市天目湖镇中心区总规划面积12平方公里,本次污水管网设计,根据天目湖镇区的实际情况,主要进行已开发部分污水管网的优化设计,即与总体规划相一致,北、西至中心大道、南至天目湖、东至新241。
(4)排水系统的选择:
溧阳市天目湖镇行政中心附近区域属于新建工业及居住小区。目前该区域内道路已部分形成,雨水管线也已施工完毕,但道路两侧的人行道及绿化部分还没有实施,进驻该区域的企业还不够多,因此完善排水系统并进行污水管道的设计及施工无论从经济上、还是从技术上都是可行的。故国家AAAA景区范围内排水体制全部采用雨、污分流制系统。
(5)生活污水全部收集并输送至城市污水厂集中处理。
(6)对于已有的污水管道,结合新设污水管网对其系统按规划重新进行复核,对局部需穿越的道路采用管道牵引技术,取消不必要的污水提升设施。
4.排水布局
污水排水系统的划分,主要根据城市用地的布局、河道情况和地形条件等因素。
根据污水厂的位置,针对天目湖该区域区内地形北低南高,东西两端低中间高、局部地区地面标高过低的情况,将该片区自然划分成两个区域:以天目路为界分东片区及西片区,西片区污水总干管位于纵五路下,污水汇水面积为650ha,东片区污水总干管位于新S241西侧,污水汇水面积为550ha(包括部分西片面积)。西片区污水管采用重力流从南向北布置至中心大道南侧污水总干管内;东片区污水管采用重力流从南向北至迎宾路附近后至提升泵房,污水经提升后沿新S241从南至北排入中心大道南侧污水总干管内,污水汇总后,横穿中心大道至污水处理厂。
5.污水管网工程设计
污水处理系统由设计区域内的收集系统和污水处理厂及排放管线组成。根据城市总体规划、城市规模、水系和地势等因素。天目湖污水处理厂位于中心大道北侧,已实施完成规模3.0万立方米/日,该部分设计不属本次设计范畴,本次设计范围为污水收集系统,以下对污水收集系统设计阐述如下:
污水管网系统设计
5.1污水量计算:
因天目湖原为溧阳市内的一个小镇,因自然风光优美而闻名,无系统的规划,基础设施薄弱,不确定因素很多,这就给污水量的确定带来了很大难度。根据景区总体规划区域内企业及住宅布局图,参照相似地区污水指标标准,污水设计参数按工业企业类、居住类、及公共设施类分别进行取值如下述。工业企业类:地均用水指标取80立方米/日.公顷;居住区:地均综合生活用水指标取60立方米/日.公顷;供水普及率100%,用水量日变化系数取1.30;污水集中处理率:工业企业类取100%,其它取85%;城市污水排放系数取0.80;市政及其它污水量取生活、工业污水量和的10%。
污水厂按平均日污水量设计,污水管道按最高日最高时污水量设计。根据片区用地性质规划,经测算,各类面积组成为:工业企业类面积:240公顷;居住区类面积:500公顷;公共设施及其它类面积:460公顷,总计服务面积:1200公顷(12平方公里)。经计算片区总计污水量:3.0万立方米/日(其中:工业企业类污水量为11815立方米/日、居住区污水量为15692立方米/日、公共设施及其它类污水量为2750立方米/日)
5.2污水管道设计。
(1)管径:由设计流量Q、初选管径D,计算坡度及流速V,并考虑最大设计充满度,最大设计流速,最小管径与最小坡度等因素确定管径D。 http://wWw.gWyoO.Com
(2)管网布置:天目湖属于天目山余脉,局部地形起伏较大。因此污水收集管网布置既要遵循平原地区一般设计原则,又要结合地形特点按山区地形特点灵活进行布置。合理划分片区布局,污水主干管一般沿规划道路布置,局部地段垂直等高线布置,这样可使其管道长度最省,并根据需要适时设置跌水设施。
5.3污水提升泵站设置:当污水管道跨越较大河流障碍以及管道埋深较大时应设置污水提升泵站,根据景区汇水区域划分,应设置污水提升泵站一座,东部(1#泵站),服务面积约3.0平方公里,其中工业企业类和住宅占地为1.2平方公里,公共设施及其它类占地1.8平方公里。经计算设计流量Q1=0.2升/秒。
5.4管网改造。
原天目湖水阅山庄片饭店位于天目湖岸边,饭店污水收集后通过提升泵房提升后穿越天目湖堤坝路与水芦宾馆污水相接,最终排至水芦宾馆后的排水沟内。目前新设污水管网已将污水管引致排水沟边,为使两处污水管对接更为合理,本次设计根据原两处饭店所在位置,通过现场踏探及对污水管走向及高程进行整理后发现,水阅山庄片区地面高程为19.00米左右(黄海高程)而水芦宾馆片区地面高程为18.00米左右。虽然堤坝路面高为23.00米,但总体趋势是污水管道起点处的水阅山庄地面标高高于污水终点管道处的地面标高,可采用重力流输送,可不设提升泵站。至于如何穿越堤坝路,设计通过察看现场发现,本工程需穿越堤坝路段实际是天目湖堤坝的顺延段,完全可以从堤坝路下部穿越而不会影响天目湖水库的防洪安全。
根据以上情况分析,经过核对该堤坝路的地质情况,征得有关部门的同意,设计确定采用牵引法进行拖拉管(DN400)施工方法,牵引法管采用HDPE实壁管,管材的物理性能应符合下列要求:质量密度:0.94~0.96g/cm。短期弹性模量:Ep≥800MPa;抗拉强度标准值tkf≥20.7MPa;抗拉强度设计值tf≥16.0MPa;管材环刚度≥12.5KN/m2;管材拉应力按不大于12MPa控制。现场实施顺利,目前污水提升泵房已废除,管道运行情况良好,大大减少了日常维修及运转费用。
6.设计总结
通过天目湖污水管网优化设计,设计认为:地区的发展,基础设施建设很重要,污水系统的建设要和道路、雨水等建设同步进行,以免再建污水处理系统时造成不必要的麻烦及浪费;位于丘陵地带污水管网布置,既要遵循平原地区布置一般规律,又要借鉴山区污水管道布置基本原则,一般情况下应先划分地势变化区域,地势平坦区按常规布置原则布置污水管网,地势变化大的区域按山区一些特点布置污水管网;地势平坦区域道路下的污水管道一般采用最小设计坡度布置污水管,根据需要可做部分倒坡,过河处一般采用倒虹管的形式过河;地形变化大的道路下的污水管道走向要与道路纵坡一致,坡度可适当放大,但流速不宜过大,穿越箱涵及桥梁处一般可从上方通过;充分利用新技术,穿越已建道路等障碍物可采用牵引法进行施工;泵站设置情况需根据地形特点灵活掌握,尽量利用地形变化,不设提升泵房。总之要对地形、地貌充分研究、分析、才能使设计的管网系统更为合理。