摘要：根据三峡库区城市污水处理工程可行性研究工作的体会，就库区排水管网规划与设计的特殊性以及在具体设计中应考虑的因素提出建议。
关键词：三峡库区 排水管网 污水处理 排水体制
1 背景情况
举世瞩目的三峡工程于2003年6月开始蓄水，库区水环境性质将发生很大的变化。湖库型水体决定了库区水环境承载能力有限，水污染防治问题已迫在眉睫。现实情况是，库区绝大多数城市经济相对落后，市政设施和污染防治设施的建设大大滞后于现实要求。大量未经处理的生活和工业废水沿江直接排入，将对即将形成的三峡库区生态环境带来十分不利的影响。这一问题若解决不好，必将使库区水环境遭到严重的破坏，最终也将阻碍库区城市乃至下游城市的可持续发展。为了保护三峡库区水质和库区下游人民的身体健康，同时促进城市经济建设迅速发展，在三峡库区建设处理厂已经成为十分紧迫的任务，管网工程也是其中重要的内容。
目前，库区绝大多数市县没有完善的排水系统，管道系统零星分散，且多为雨污合流。甚至大多数街区未设任何排水设施，、雨水随街漫流。包含生活、生产废水和雨水的合流从多处出水口未经处理直接排入长江，使长江岸边带水质下降，严重影响了人们的生活质量。
库区城市属于山地城市，地形地貌和地质条件比较特殊，因为历史的原因造成街区布置杂乱，城区道路狭窄，使得排水系统规划和建设十分困难，整个排水管网的投资巨大。由于管网造价高，管网规划和建设较为复杂，直接影响到整个处理工程方案的确定，因此在工程的可行性研究中必须慎重考虑。
2 城市处理工程可研中必须考虑排水管网的建设要求
排水管网规划在整个城市处理工程规划和建设中是十分重要的环节。规划的正确与否直接影响到处理厂的数量、厂址和规模，影响到整个工程的投资和运行费用，关系到工程和投资效益的发挥。前一时期我国一些中小城市处理厂的建设中存在对管网系统考虑较少或根本未加考虑的问题，一些平原城市甚至依靠过境的农用灌渠收集。没有完善的排水系统，得不到有效的收集，使处理厂的水质水量得不到保证，达不到预期的效果，造成资金浪费。究其原因，我们认为一方面是由于城市总体规划与建设需要脱节，规划的可操作性较差，有的地方总规与分规甚至在原则问题上自相矛盾，这就无助于城市管网的建设；另一方面，管网建设一般由地方财政负担，资金缺口较大，使得管网建设滞后。出现这些问题，最根本的原因是没有把管网与处理厂作为一个整体系统加以考虑，人为地割裂二者的统一关系。因此，在城市处理工程的可行性研究中，必须同时考虑排水管网的规划和建设要求，理清城市总体规划的思路，协调好规划与建设的关系；同时，排水管网工程资金（至少是主干管部分的资金）必须纳入整个工程的投资估算中，以确保建设资金的充足；建成后的管网的维护管理费用宜计入处理工程的运行费用中。这一点对山地城市更为重要，这是由于山地城市的排水管网工程费用占城市排水工程建设费的比例相当大。排水管网规划设计是否科学合理，一方面关系到其作用的发挥，另一方面可为国家和地方政府节省大量资金和日常运行费用。表1是以三峡库区部分区县为例的排水工程费用分类列表。可以看出，管网投资占整个城市处理工程投资的60%，甚至更高。
3 三峡库区城市排水管网规划设计的特殊性
表1 库区几处市县排水工程费用分类
| 县市名称 | 规模
(万m3/d) | 工程投资(万元) | 管网投资
(总投资%) |
| 处理厂投资 | 管网 | 地基处理 | 总投资 |
| 涪陵 | 8 | 5641.00 | 12312.5 3 | 756.25 | 21709.75 | 56.7 |
| 万州 | 3 | 2329.70 | 6561.24 | 1800 | 10908.94 6 | 0.1 |
| 2 | 1905.67 | 4270.88 | 720 | 7156.55 | 59.8 |
| 忠县 | 3 | 2272.07 | 6803 | 1370 | 10625.07 | 64.0 |
| 巫山 | 2 | 1933.04 | 866.25 | 983.8 | 3783.09 | 22.9* |
| 巫溪 | 1 | 1182.32 | 1653 | 786.6 | 3681.89 | 44.9 |
注：先期建设的排水管网费不计入其中。
3.1 排水体制
由于三峡库区城市中老城区街道一般较狭窄，坡度较大，交通拥挤，短时间彻底将老城区合流制排 水系统改造成分流制系统是非常困难的。通常情况下，新区按分流制规划建设管网。老城区按规划同时结合旧城改造逐步将不完善的合流制系统改造成一个分流不完全的分流制系统。在收集系统中，在收集总量不变的情况下，雨水比例会逐渐递减，比例会逐渐递增。例如涪陵区在一级截流干管一次性建成后，近期的截留倍数n0取2，远期n0取1。而忠县老城区规模相对较小，在确保环境评价可行的前提下，考虑到节省投资，其截流倍数n0取1。
3.2 厂的数量和厂址受管网定线的制约
一般情况下，主干管的数目和走向取决于处理厂的数目与位置，因此处理厂的数目和位置常常先于管网定线。绝大多数中小城市处理厂只设一个，且位于城市下游，管网易于定线和敷设。而库区城市地处山地，多为旧城加新城的组团结构，由于各城市的地形及地质情况均十分复杂，管道敷设困难，造价高。考虑这些因素，因而往往是处理厂的数目和位置受管网的限制。因此，在考虑处理厂的数量和厂址时，必须结合管网建设的特点，按照相对集中、适当分散的原则设置处理厂。在对处理管网进行定线规划时，要仔细考虑诸多因素，必须反复进行现场踏勘，以使管网定线切实可靠达到最优化设计，满足远期需要。
（1）定线要充分考虑到城市各组团相互间的功能关系和高程关系。在条件允许的情况下，尽可能兼顾各个组团，减少处理厂的数量。按规划巫溪处理系统为两厂方案，经过反复踏勘现场，发现巫溪的地形较特殊，老城区在大宁河上游，赵家坝和马镇坝沿柏杨河分布，三个组团呈V字型。规划在大宁河和柏杨河交汇处马莲溪布置一座处理厂，处理老城区和赵家坝的，而在马镇坝单独设置一座处理厂。这样两厂方案不仅通不过环评，而且运行费用也大大高于一厂方案。尽管大宁河、柏杨河两岸地形、地质情况很复杂，但通过恰当的选线和采取一些特殊的工程措施，是能够将老城、赵家坝和马镇坝的全部重力流收集到大宁河和柏杨河交汇处马莲溪处理厂。所以，一厂方案更为合理。
（2）要充分考虑山地城市地形地貌和地质的特点，合理划分排水区域，并根据管网建设难易，合理确定处理厂数目。例如忠县最终推荐是采用两厂方案。如果将忠县集中于一座处理厂处理，如表2中方案1，拟在苏家组团下游设集中的处理厂，接纳整个州屏组团和苏家组团的城市，处理厂规模为3万m3/d。为将全部输送至处理厂，管网将从西山一直敷设到苏家组团下游，中途需跨越两江，并在白桥溪设中途加压泵站，提升高度达15 m，还需在干井桥西桥头设提升泵站和两根长500 m的倒虹管。可见此方案由于流量的大量转输，使得下游管线的投资大大增加。方案2同属一厂方案，处理厂拟建于州屏组团白桥溪，管网系统同样有上述问题。将一厂方案改为两厂方案，即方案3在苏家组团和州屏组团分别建处理厂，各组团管网只负责本组团输送。由于采用适度分散处理，减少了下游管线的转输流量，使得该方案不仅在总投资上较为节省，而且运行费用大大降低，同时更便于采用成熟简便的施工技术，因而更合理。这一点从表2中可以更明确地看出。在万州由于江河阻隔，经过反复踏勘和经济比较，最后采用三厂方案。
（3）采用各种与地形相适应的管道敷设方式，尽量利用先进、合理的施工技术，减小施工难度，降低造价。如忠县管网采用绕山布管，避免了高扬程提升，从而节省了提升费用，虽然管线长度有所增加，但总的费用还是降低了。有时由于城市的布局特殊，可能无法布置主干管，需要沿江河架空设置主干管。例如巫溪老城区，沿大宁河西岸建设的2 km的截流干管，由于地形影响，主要采用管桥形式架空敷设，大宁河东岸部分管段也是采用管桥形式架空敷设。
表2 处理厂方案比较
| 方 案 | 管 网 | 处 理 厂 | 合 计 |
投资
(万元) | 运行费用
(万元/a) | 投资
(万元) | 运行费用
(万元/a) | 投资
(万元) | 运行费
(万元/a) |
| 方案1 | 8095 | 146.74 | 2594.84 | 333.51 | 10689.84 | 480.25 |
| 方案2 | 7595 | 97.84 | 2588.13 | 314.63 | 10183.13 | 412.47 |
| 方案3 | 6983 | 37.84 | 3240.73 | 330.26 | 10223.73 | 368.10 |
（4）尽量少拆迁，在布管顺畅、经济的基础上，减少对于企事业单位正常的生产、工作和居民生活的影响。
3.3 存在穿越江河和翻山的问题
虽然一般说来尽量不过江，但有时也存在特殊情况，过江方案反而比不过江在经济上更有优势，套用一般原则往往会作出错误判断。例如涪陵区，在对江南灌溪沟和江东横梁子两厂址方案比较中，虽然灌溪沟厂址方案可以节省过江倒虹管和江东压力箱涵的投资，但是由于灌溪沟厂址位于江南主城区，征地费用高，且对于环境、景观影响较大，与城市规划相背离。同时远期需建设第二个处理厂处理江东。虽然近期灌溪沟厂址方案在投资上较为经济，但从远期分析，灌溪沟厂址方案与横梁子厂址方案相比，其投资方面的优势并不突出。同时，从运行费用方面分析，两个方案运行费用也相差不大，再考虑卫生防护技术措施的要求，则横梁子厂址方案在经济上优于灌溪沟厂址方案，在这里如果套用一般原则会作出错误判断。两方案具体经济比较见表3。
4 库区市县排水管网工程规划设计的体会
通过参加三峡库区部分市县城市处理工程可行性研究，我们充分感觉到，要想得到一个科学合理的工程方案，设计者必须脚踏实地。
（1）现场调研获得第一手资料十分重要，应给予高度重视，设计人员要有认真负责的精神，反复从技术和经济上作出比较选择。
（2）库区情况远比平原城市复杂，是胆略和科学决策的考验，需要灵活多变地处理实际问题，不能照搬和教条，要有灵活应用规范的能力。
表3 涪陵两厂址的简单经济比较
| 厂 址 | 近期（8万m3/d） | 远期（14万m3/d） | 合 计(万元) |
| 项目 | 投资(万元) | 项目 | 投资(万元) | 近期 | 远期 |
| 横梁子 | 管网 | 10556.7 | 管网 | 1755.8 | 11231.7 | 2130.8 |
| 征地 | 675 | 征地 | 375 |
| 灌溪沟 | 管网 | 3777.7 | 管网 | 1755.8 | 7377.7 | 3935.8 |
| 征地 | 3600 | 征地(4万m3/d)
征地(2万m3/d) | 2000
180 |
（3）需要有丰富工程经验的人来承担重任，不仅需要有本专业的知识，还要有丰富的路桥工程建设方面的知识。
5 结语
（1）库区市县城市工程必须强调城市排水管网和处理厂建设的协调统一。
（2）现场踏勘工作十分必要，而且应多次反复，对每次踏勘的感受应及时做好总结，这是做好以后工作的前提。
（3）应用科学技术原理，大胆灵活地处理新问题。
（4）抓住重点和关键，工艺和管道工程师密切配合。
（5）从可研、初设到施工运行管理都离不开现场第一手真实资料，应用多学科专业知识和工程经验，认真地去解决问题才能把工作做好，达到使工程满意的目的。
参考文献
1 孙慧修主编.排水工程上册.第二版.北京：中国建筑工业出版社，1987
2 张自杰主编.排水工程下册.第三版.北京：中国建筑工业出版社，1996
3 邓荣森，等.库区有关市县的处理工程可行性研究文本.2001
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