陆天友
（中筑工程设计有限公司，贵州 贵阳 550081）
摘要：针对贵州山区乡镇污水管网的特点，从排水体制选择、最大设计流速、最小设计管径、特殊管段管材选择、一体化预制泵站选型等方面对贵州山区乡镇污水管网设计中存在的问题进行了探讨，介绍了一些工程实践的做法和体会。
关键词：排水体制；流速；管材；预制泵站
中图分类号：TU992.2 文献标识码：A
1 前言
“十三·五”以来，贵州省城市及乡镇污水管网建设工作得到各级政府的重视，取得了较快的发展。但相对其他经济发达省份而言，贵州省乡镇污水管网工程建设起步较晚，而且地处经济不发达的山区，尚无十分成熟的建设、运行与管理经验，乡镇污水管网工程建设方案有自己的一些技术特点。
为了使贵州山区乡镇污水收集及输送管网工程能够更好的为污水处理厂服务，发挥更大的投资效益、环境效益和社会效益。因此，结合工程实践经验针对贵州山区乡镇污水管网工程设计中存在的若干问题进行一些探讨。
2 设计体会
2.1贵州山区乡镇污水管网的特点
①乡镇污水管网普及率低，基本上都没有形成完整的市政污水管网系统，而且由于历史的原因，大部分管网仍然采用明沟或暗沟。
②排水体制仍以直泄式合流制为主，仅有少部分乡镇逐步改成了截流式合流制。绝大部分乡镇生活污水直接排入河流、湖泊等地表水体。
③原有污水管网设计标准低，管道管径小、排水能力不足。
④管渠施工质量差，且运行管理技术力量薄弱导致疏于养护和管理，造成经常排水不畅。
⑤乡镇地形复杂、地势起伏较大、道路坡度较大，管网的坡度也较大。
2.2排水体制的合理选择
根据省内外其他城镇的实际经验，完全建成理论上的雨污完全分流制或将现有合流制改为完全分流制系统的工程投资较大、工程实施难度较大、建设周期较长。国内较多大城市在老城区基本上都或多或少保留了原有合流管道并被改造成截流系统。而且国外英、法等国家的大部分城市仍保留了合流制体系，其主要河流莱茵河和泰晤士河的水体都得到了很好的保护，主要举措是控制面源污染并保证排入河流之污水的处理率[1]。
从以上事实可以看出，在排水体制的选择上应改变观念，不必一昧的强求实现分流制，对于一些实施分流制改造难度较大的老城区，如镇远县城关镇、仁怀市茅台镇、花溪区青岩镇等历史古镇。这些城镇的排水体制应长期保留原有的合流制，污水管网设计的重点应放在截流系统上，将原来的直泄式合流制排水体制改造成截流式合流制，以减少初期雨水及溢流污水排放对水体的污染。
2.3最大设计流速
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）的规定，室外排水管道最大设计流速的取值:金属管道为10m/s,非金属管道为5m/s。贵州山区小城镇由于地形起伏较大，部分市政道路的坡度达到了9％，这样顺坡敷设的污水管网的坡度也达到了9％。按照污水管网的实际坡度推算污水流速会发现，实际的污水流速远远大于《室外排水设计规范》（GB50014-2006）的规定，将达到规范限值的3倍以上。而在贵州山区小城镇有大量类似污水管网在常年使用中，运行实践经验表明并没有出现异常问题。
相反的，这些较大流速的污水管网具有以下优点：①相同管径的排放能力增大,相应可以节约管材投资和施工费用；②管道流速较大,可以增强水流的清淤功能，减少淤积的机会；
③污水的挟气能力增强，减少积聚有毒有害气体的可能性；④具有消能的作用[2]。
工程实践经验表明，污水管网最大设计流速在规范基础上增加30-50%是完全可行的。
2.4 最小设计管径
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）的规定，污水管道布置在室外街道下时最小设计管径为DN300,由于山区小城镇的街区面积较小，污水量较小，所以通常采用最小设计管径即可满足污水量的输送要求。
但工程实践经验表明，由于污水管网不完善、雨污混流等原因，导致污水中的大块杂质比较多，采用DN300管径的管道非常容易堵塞，维护和管理非常困难。
同时考虑到DN400管径和DN300管径的工程造价差别不大，因此在山区乡镇污水管网设计中可以将最小设计管径由规范规定的DN300调整为DN400，但同时必须对最小设计流速和充满度进行认真复核，以避免产生低流速所造成的淤积现象。
2.5特殊管段管材选择
由于贵州山区城镇的地形起伏坡度较大、现有建筑的布置较凌乱、住户排水系统不规范、征地拆迁投资及难度大等实际情况，乡镇污水管网布置中通常会面临一些特殊管段，如架空过河管段、河底倒虹管段、崖壁悬挂管段、拐点深埋段等。
特殊管段的管材选择会更多的考虑施工、运行维护和造价因素，如架空管道通常会选用自身刚度较好的排水专用球墨铸铁管、玻璃钢夹砂管等管材，以有效减少架空用支墩的数量和工程量；河底倒虹管施工时通常会遇到河床底地质条件不好的情况，可以选择自重较小的玻璃钢夹砂管；管道埋设深度较大时（5m以上），由于管材产品质量控制的原因，不建议选择常见HDPE双壁波纹管。可以考虑采用纳米改性高密度聚乙烯（MUHDPE）合金排水管等新型管材。
2.6一体化预制泵站选型
由于一体化预制泵站具有施工周期短、施工方便、运行全密闭，无异味产生、高度集成、不污染周围环境的特点，近年来在乡镇污水管网工程中得到了广泛的应用。但设计中应重视一体化预制泵站的选型，以提高一体化预制泵站在实际应用的合理性、可靠性。
为了减少一体化泵站的容积、直径和造价，通常一体化泵站内的调节容积很小，对来水不具备一定的水量调节功能，加之乡镇污水管网的变化系数较大，导致实际运行中一体化预制泵站的启停次数较多，对泵站内电气设备及后续管道的长期稳定运行造成一定的影响，因此应结合具体情况，对泵站的调节时间、调节容积进行合理的考虑。
同样是为了减少一体化泵站的容积和直径，同时便于泵站的运行管理，一体化预制泵站的格栅通常选用了手动提篮格栅或电动粉碎性格栅。手动提篮格栅的工作强度较大、拦渣效果不好、对水泵的保护效果不佳；粉碎性格栅的工作强度低、对水泵的保护效果也佳，但是由于一体化泵站经常处于间歇运行状态，后续管道也处于间歇运行状态，当水泵停运时，污水中被粉碎的杂质也会随着水流静止而沉积在管道中，日积月累将会加剧管道堵塞的程度。因此应选用常规的格栅清污机，应具备捞渣和排渣功能，同时泵站站区平面设计时应妥善考虑栅渣的堆放场地和清运道路。
2.7污水中杂质的去除
贵州山区乡镇污水管网在实际运行中经常发生堵塞和淤积的现象，增加了维护和管理的工作量，经过大量的现场调查发现造成污水管网堵塞的主要直接原因是污水中含有大量体积较大的悬浮物，如塑料袋、饭盒、树枝等。在工程实践中可考虑在主要污水支管接入市政干管处均设置了由钢筋焊制的简易格栅以从源头上避免悬浮物进入市政污水管网，格栅的清污工作由小区物业管理人员或市政管理人员定期完成。
污水管网中造成淤积的原因主要是污水中所挟带的无机砂砾，为了尽量减少无机砂砾在污水管网和污水提升泵站集水井内的沉积，除了在泵站内设置足够的搅拌设备外，通常在截流干管上和污水泵站前设置一定的简易沉砂井，沉砂井的做法与常规检查井的做法类似，仅仅是把常规检查井的井底下沉30-50mm，沉淀下来的砂砾由人工定期清除。
长期的运行实践表明，上述方式很好的去除了污水中的悬浮物和无机砂砾，大幅度的减少了市政污水管网堵塞和淤积的次数，提高了污水管网运行的效率。
2.8 检查井间距
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）的规定，对于DN200-DN400管径的管道而言，检查井在直线管段上的最大间距一般宜为40m[3]。因山区乡镇排水管道的维护管理能力有限、维护设备的技术水平和普及率均比较低，为了减小日常维护管理的难度，提高污水管网检修清通的效率，长期的运行实践证明，检查井在直线管段上的最大间距一般宜为20m。为了减少检查井数量过多而带来的对道路行车条件的不利影响，设计时应尽量将污水管网布置在人行道下，有条件时可对检查井井盖进行美化装饰处理。
对于污水泵站后的压力管道，不宜设置常规的重力式检查井，但也应设置压力式检查井以便于管道堵塞时便于清通，压力式检查井的做法可参考清室内排水管道清扫口，压力式检查井的间距按照20m为宜。
3 结束语
随着贵州省乡镇建设的逐步深入和发展，污水管网的建设也显得越来越重要，污水管网设计需要考虑的因素很多，设计工作的好坏直接影响基建投资和运行管理。因此，在具体的管网设计过程中，不要盲目模仿、生搬硬套设计规范、设计手册和常规做法，而需要结合工程实际的具体条件，经充分技术经济比较确定。
参考文献
[1] 奉桂红，刘世文，胡永龙．深圳市实施排水系统分流制的探讨[J]．中国给水排水，2002,18(10):24-25
[2] 王国宪．山区排水管道的设计流速探讨[J]．中国给水排水，2004,20(10):59-60
[3] GB 50014-2006,室外排水设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2016.