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河网地区排水管网提质增效对策和实践
——嘉兴案例的体会与思考
更新时间:2021-03-04 来源:王贤萍创新工作室 作者:王贤萍

城市的水环境差,根本原因不是污水处理厂的出水标准一级A太低,而是还有那么多的污水没有收集到污水处理厂处理到一级A排放。所以,排水管网的提质增效显得那么重要。

王贤萍应邀在12月18日在第十五届中国城镇水务发展国际研讨会作了“河网地区排水管网提质增效对策和实践 ——嘉兴案例的体会与思考”的报告,希望对关注王贤萍创新工作室的设计师们有些许帮助。

一、河网地区排水管网的建设特点

嘉兴是典型的江南水乡,全市域水面率7.9%,河网密度3.5KM/平方公里。嘉兴的地坪标高基本在2.0~3.0m之间,地下水位1.2m左右。嘉兴有个有名的景点叫“三步两爿(pan)桥”,就很体现了小桥流水的风貌。

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嘉兴的管道基础主要位于淤泥质粘土层上,原始地基承载力仅为60KPa,为了达到管道基础承载力大于80KPa的要求,经常需要采取打桩、固体加固、换填等方式来提高地基承载力。

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二、河网地区排水管网存在的问题

基于上述河网地区的排水管网建设条件,也就相应得出现一系列的问题。

首先,不均匀沉降、沟槽回填难,造成管道破损、接口错位,渗漏现场层出不穷。

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其次,河水很容易进入排水管网。这是因为嘉兴的雨水管都是重力式淹没出流,局部地方还有沿河截污的,污水管质量达不到要求,反而成了河水倒灌的通道。

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最后,因为地下水位高,所以若管道有沉降、破裂现象,就会导致管道直接和地下水连通。通过对嘉兴的污水泵站污水采样检测,发现污水的BOD浓度均在80mg/L以下。另外,嘉兴的污水泵站流量和降雨量相关性非常强,这说明污水管道和雨水、河水、地下水已经融为一体。

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早在2011年9月份起,我公司在嘉兴市政府的布置下,对嘉兴中心城区245平方公里的中心城区污水系统情况展开了调查,市政主管网采取了测量方式,主要是测量管道直径、标高、出路等。小区等区块污水系统采用人工调查方式,主要是调查是否雨污分流、污水出路等。

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污水调查范围

通过近3个月的调查,发现有八条道路污水管网为孤立系统,其污水直接排河。雨污合流未入网区域达到500多个,雨污分流未入网区域达到60多个 ,雨污合流入网区域 达到80多个 ,雨污分流入网,但雨污串管区域 :6个 。

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雨污合流未入网

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雨污串管

2020年,王贤萍团队因研究的需要,委托检测单位对某公共建筑区块排水管网进行了CCTV检测。结果显示,有问题管道的数量占比28%。

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三、河网地区如何建设高质量的排水管网

河网地区要建设高质量的排水管网,要从这三方面展开。

首先,必须管头,就是管好设计。

设计要选择更适合河网地区的管材。按照王贤萍团队20年的设计经验,离心制作玻璃钢管道、植物纤维混凝土管道、球墨铸铁管比较适合使用。PVC-U实壁管、实壁PE管比较适合区块里小管道使用。不管哪种管道,橡胶圈采用内置式式必须的,可以保证管道连接处不会漏水。

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离心制作玻璃钢夹砂管

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植物纤维混凝土管

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实壁PE管

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PVC-U实壁管

可惜现在国内厂家尚未生产下面这种异型管,就是管道断面下小上大。这样可以保证小流量小断面,有利于提高小流量的流速,渐少淤积的可能性。厂家们赶紧行动起来,生产这种管道吧,未来可期。(注:这段是从上海城建院唐建国总工那里学到的)

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异型管

此外,选择和管道同材质的成品检查井,有利于管道的整体稳定性,在平原河网区也可以有效降低污水渗漏的情况。

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成品井

平原河网区的管道回填常常采用中粗砂,但是中粗砂容易流动不易密实,打钢板桩进行基坑围护时,拔钢板桩的这一行为容易造成密实的中粗砂重新松动,从而导致管道变形。因此,回填材料方面可尝试采用液体材料(回填时是液体,几小时之内固化,强度不高,容易二次开挖)。管道基础可采用管枕,有利于液体材料和管身紧密结合,管土一体、天下无敌。(注:这段也是从上海城建院唐建国总工那里学到的)

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源头的低影响开发设施是极其重要的,可以有效降低雨水径流量,从而减少雨水进入污水管网、雨水管网。减少污水溢流的风险和雨水管网、河道的淤积。根据王贤萍团队十年的研究,嘉兴的低影响开发设施可以控制所服务的汇水区范围20mm降雨不产生径流,年径流污染削减率COD和SS均可达90%以上。

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嘉兴建成的低影响开发设施

在平原河网区,提高出水口标高(保证自由出流)、构建地表径流通道很重要。一方面可以保证河水不倒灌,另一方面,构建地表径流通道到河道这一举措,可以保障超标降雨时雨水可以自然排放,减少城市内涝的风险。

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沿河的径流通道要打开(不能把土堆高到蓝色线的位置)

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可以采用排水沟代替排水管

其次,要管好尾巴,就是管网竣工验收阶段。在平原河网地区,竣工验收用闭水试验简直是在开玩笑,地下水不进入管道就不错了。所以嘉兴在2013年就要求所有工程包括区块开发方案设计时要含排水管网的方案专篇,竣工验收要求实测实量和CCTV报告,这也十分有利于管线的智慧平台管理。

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最后,全生命周期的排水管网管理也很重要。强烈建议所有区块(包括住宅小区、公共建筑、厂区)的雨污水排放都要纳入排水许可证的管理。一旦发现污水浓度不达标、旱季雨水管道排污水等现象立即取消排水许可。要让全社会的人们把对地上建筑、景观的关注转移到地下来,那个时候,我们就离社会主义现代化不远了。

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