给排水工程规划的可持续发展动向研究.pdf

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1、?!给排水工程规划的可持续发展动 向研究王永【摘要】十二五”以来可持续发展理念在给排水工程规划中得到越来越充分的体现,本文结合实际工程,从取水上移 与水源开辟、分区供水与节能降耗、水质预测与消毒管理、供水安全与应急调度、现状水厂 的改 造 利 用、污水集中与分散处理、污水规划 与现状结合、污水规划的误区规避、山洪防 治与雨洪模 拟、雨水规划的功能协调等#!个方面对该动向进行分析,总结归纳了给排水工程规划中可持续发展理 念的创新特点,结合给排水科学与工程的实践,引 用工程规划实例揭示了给排水工程规划向”以人为本、持续发展方向进展的 必然性,并提出近期给排水工程规划理念创新的可行 立足点,对于推动

2、给排水工程规划中落实“科学发展、统筹协调”的指导思想,体现经济效益、社会效益和环境效益的和谐统一均具有一定的参考价值。%关键词&给排水工程规划可持续发展#引言城 市给水工程规划是指根据城 市总体规划,预测城市用水量,并进行水资源与城市用水量之间的供需平衡分析选择城市供水水源并提出相应的给水系统布局框架确定给水枢纽工程的位置和用地提出水资源保护以及开源节流的要求和措施%(。城市排水工程规划则是指根据城市总体规划,划定城市排水范围、预测城市排水量、确定排水体制、进行排水系统布局原则确定处理后污水污泥出路和处理程度确定排水枢纽工程的位置、建设规模和用地。伴随着社会经济的发展,给排水工程规划的理念和

3、思路也在与时俱进,其 中很重要的一个动向特点就是城市给排水工程建设的可持续发展性%)&。所谓的可持续发展,是指既满足当代人的最大需求,又不影响后代人需求的一种尊重自然规律的发展模式。就给水工程规划而言,就是考虑在一定的规划年限内,对于某一地区的水资源进行合理的时空分配,使得近期、远期、远景年均能取用到足够的水量,同时又不会影响水资源的长期稳定性排水工程规划则是考虑在一定的规划年限内,及时将经过人类社会活动污染过 的污水收集起来处理达标后再进行排放,从而满足水环境质量要求,防止对水 资源水质安全造成损害此外排水工程还考虑在规划年限内能够有效地防止雨水造成洪涝灾害,保护人类生命财产安全等。因此给排

4、水工程规划本身就蕴含了深刻的可持续发展思想,而随着现代社会经济的迅猛发展,工业化、全球化更是推进了可持续发展的思路在给排水工程规划 中的体现,本文将结合笔者参与的一些给排水工程规划实例,针对其中的可持续发展这一动向特点的具体体现,拟从给水和排水两大类中共分#!个方面做简要探究分析。?给水工程规划可持续性动向?#取水上移与开辟水源进入“十二五,以来,城 市化和工业化的进程不断加速,许多城镇规模迅速扩大,而充足的资源供应则为城镇发展必不可少 的条件,其 中最重要资源因素之一就是水资源 的承载能力,因此几乎所有城镇从地理位置上来看均依水而建,因为一条穿城而过的河流不仅能够提供城镇居民生活用水和城镇工

5、业生产用水的水源,而且通常也作为其生产生活污水排放的受纳水体,并且在雨季还承担排泄雨洪、保护城镇的安全功能。然而城镇人口的迅速膨胀和 工业的迅猛发展,必然会对水环境造成严重污染,而许多水源也难逃一劫在城市化进程中因规划的缺乏造成部分工业分布在作为河流饮用水源的上游,城市居住区也在不断地往上游延伸,因此许多河流原有的饮用水源水质己很难满足标准要求。因此许多城市在新一轮给水工程规划中均根据各地具体情况,基本采用两种模式,即水源取水口上移或开辟新水源多为长距离引水+。例如浙江省遂昌县石练镇,原石练水厂直接采用流经镇区的练溪作水源,取水口就在河流的镇区中心段,而城镇工业的发展导致镇区水质受到影响,故进

6、行新一轮总体规划调整时虽仍采用练溪作水源,但水厂和取水口均上移至练溪上游的石坑坪水库附近,处理后清水进行重力供应,.至镇区%/&。又如浙江省龙泉市中心城区,原南大洋水厂采用龙泉溪作水源,取水口就在宏山村水厂附近,而进行新一轮给水专项规划时,南大洋水厂水源采用从岩樟溪上游水库引水重力供应,引水距离约/.同时龙泉溪作为备用水源,但取水口上移至豫章村,距离 中心城区 约/.%0&。再如浙江省常山县中心城区,原后坊水厂采用常山港作水源,新一轮给水专项规划则采用芳村溪上游的芙蓉水库作水源将原水重力供应引至磐岭水厂供水,引水距离约?1.同时近期、远期采用常山港作备用水源,并在远景龙潭水库修成后 以其与常山

7、港一起作为备用水源%1&。?分区供水与节能降耗我国国土幅员辽阔,但总体仍以山 区地形为主,即使东南沿海也不例外。对地势起伏较大的城镇,其供水方式的方案选择必然涉及分区供水的问题。可持续发展中讲求资源能源的有效利用,而对供水而言按地势高差合理分区分压供水,能够最大程度地节约输配水能量损失。例如龙泉市 中心城区给水专项中,规划南大洋水厂出水采用不 同的的加压扬程从而形成两个分 区2高区加压,3.供应溪南片、工业园片、塔石片?个区块低区加压?!.供应大沙片、河村片、宏山片、炉田片、溪北片1个区块%0&。又如常山县中心城区给水专项 中亦采用分区分压供水2规划新建磐岭高区水厂在#4!.的高程上重力供应辉

8、埠产业园、街州产业园常山片区、新都工业园?个片区,以及周边的青石、招贤、大桥头、东案、同弓、何家4个乡镇规划现状磐岭低区水厂在#?1.的高程上重力供应老城区、城东新区两个片区%1&。为促进节能降耗,实现可持续发展,给水工程规划 中一般除分区分压供水外,还采用重力供水、变频供水等措施促使供水能量得到最大 的节约。例如常山县中心城区给水专项规划中,磐岭水厂借助芙蓉水库 的能量取消了取水泵房,且输水时利用地势将水厂出水采用重力流形式送出而避免设置送水泵房,同时在供水规划中采用重力式输配水方案而无需在管网中设置增压泵站,因此最大程度地节约 了 电耗,节能效果和经济效益非常显著。此外在管道管径的确定过程

9、中,选用按经济流速辅助确定,减少水头损失从而节约输水耗能管道定线 时亦尽量走捷径,避免迂回且可减少管配件。这些措施均可达到节能降耗 的目的,促进给水工程建设的可持续发展。?水质预测与消毒管理给水工程规划中目前基本对水力计算采用计算机电算模型进行模拟计算,通常包括最大时、消防时和事故时的校核。伴随着社会经济的发展,为体现以人为本、关注人体健康从而实现社会的可持续发展,必须重视饮用水水质传统的给水工程规划在管网水质预测计算方面基本处于一片空白,建议今后可在该层面开展给水工程规划创新尝试。由于给水水质预测涉及到余氯衰减规律以及水质特性等,许多资料收集难度较大,实际工作中要想建立一个完整的供水管网水质

10、模型常常显得困难重重,因此可考虑从最简单的水龄分布预测方面着手,以水龄即管网中饮用水的水力停留时间来衡量水质的优劣。水龄长的管段一般其流水的余氯含量较难保证,而水龄短的管段其流水从水厂送出到使用之间的间隔时间较短,其余氯含量基本满足要求,即水比较新鲜。水龄分布 的计算需要的参数较少,而且计算准确度较高,且可利用一些成熟的软件如5 678 5 9等即可完成计算%4(。例如浙江省常山县中心城区的给水系统经过水龄计算后,对管网布置进行了必要的调整,最终基本控制规划期内绝大部分区块的管网饮用水水龄在?,:以内,保证了饮用水安全%1&。对于管网水质控制的另一个重要方面是中间补氯,补氯可根据具体情况采用各

11、种方式,包括增压泵站内设置加氯机,受条件限制时也可采用简易消毒器。如龙游塔山地区从街州引水供应,因其为处理后清水引水约#;.的距离,为保证管网末梢余氯含量,规划设置加氯机补氯而浙江省千岛湖葛岭村庄整治规划中,村庄居民用水为山溪水引至一 山顶#!.“高地水池,消毒可采用漂精片浮筒缓释器进行%?+进行处理%3(。而浙江省苍南县江南平原的钱库镇、金乡镇以及临港产业新城污水则涉及到集中处理可排海,分散处理要排河,且其河流水环境容量极为有限的情况因此当采用分散处理时污水需要处理至一级7标准,而采用集中处理时只需处理至 一级标准,同时考虑当地污水厂管理水平要控制出水达到一级7标准时控制8、6的出水水质指标

12、技术难度较大,因此集中处理排海的环境安全性更高一些此外分散和集 中处理的经济性差别 并不大,仅仅是近期 启动性上集中处理要 差一些,所以最终确定采用大集 中、小分散的方式,即对距离较远 的炎亭组团进行分散处理后单独排海炎亭组团地势低于其他区块,单独收集也节省提升能量费用+,其他均纳入统一收集系统进行处理%&。图4苍南县江南平原污水系统规划图?污水规划与现状结合污水工程规划中,往往出现现状污水处理厂位于城镇规划区的中心地段,若为滨水城市则出现在河流城区段 的中游而非下游,出现这种情况 的原因多是当初规划选址未能充分正确地考虑城镇扩张的速度与方向。而污水处理厂处理尾水排放一般应选在城镇下游,同时其

13、散发 的恶臭也会 对居民健康造成影响,尤其 当现 状污水厂 附近还 分 布着居住、商业等生态敏感区时更是如此因此 在这种 情况下进行 污水工程规 划时,一般均要考 虑污水厂的搬迁问题,而为体现规划与现状结合的可持续发展规划思路,对现状污水厂的何去何从也要引起充分重视,基本以现状污水厂改造为提升泵站的居多。例如浙江省常山县中心城区排水专项规划 中将现状污水处理厂远期改为提升泵站,而在常山港下游青石镇新站村新建污水处理厂%?(。又如浙江省龙泉市排水专项规划 中将现状大沙污水处理厂近期 即改为提升泵站,在下游龙渊街道沙潭新建溪北污水处理厂%0&。为了达到节约资源、减少浪费以实现可持续发展的目的,在进

14、行污水工程规划时往往要避免大拆大建,结合现状在现有污水管网的基础上进行规划污水管网建设。而原有管网常因当初建设规划与后来发展实际情况不符,可能会出现管道过流能力和承担污水量不匹配的问题,即或者管径太小难以负担其接纳的污水量,或者按后续建设造成原有管道承担污水量很小显得管径过大,为充分发挥现状污水管道的过流能力,需在管道规划时采取一定的措施使其尽量 匹配。例如浙江省永康市中心城区排水专 项规划编制时,对华溪北岸 的现状?#!污水主管,原设计规模较大,开发区提升泵站达到?4万.?,而新一轮规划则将城东片区的污水转由华溪南岸 的?#=!一?!污水主管输送,造成原北岸的污水主管?#!=污水主管输送能力

15、不能充分发挥,因此在南岸和北岸之间规划建设一条?3!的连通管,可以起到近期南岸下游污水主管 尚未建成时可将南岸部分污水 向北岸转输,以及远期南岸下游污水主管事故时将南岸部分污水 向北岸分流的作用%?(。此外,污水工程规划 中还会出现原有污水主干管管底标高太高,新规划的污水管道难以接入 的问题。仍以永康市为例,在东永二线附近,近期由酥溪东岸开发区产生的污水沿东永二线输送到东永二线与溪心路交叉口时,管底标高己降落至较低的高度,其收集的污水难以接入溪心路现状?3!管,而溪心路规划的?#!=管短期实施难度极大故为尽早将开发区污水纳入管网送至污水处理厂处理,规划在东永二线与溪心路交叉口建一规模为1!.?

16、的临时污水泵站,近期沿东永二线?3!管收集的污水经提升后排入溪心路己铺的?3!管远期溪心路加铺的?#!=重力管建成后,东永二线临时泵站即可取消%?(。?污水规划的误区规避污水工程规划对后续污水系统建设起着重要的指导作用,可充分发挥环境效益因而造福公众,但其投资般多由政府承担,故 因涉及公众利益而需要广泛征求公众意见,包括政府部门、专家和相关居民等。在规划方案的制定中,须从可持续发展的基本点出发推选最优方案,而这一过程常会受到多种影响,诸如长官意志、急功近利等,因此规划中需要注重甄别不同意见,以便规避一些规划误区。如污水处理系统的大小问题,在一些村庄整治规划及规模较小的乡镇采用地埋式无动力一体化

17、污水处理设施足以满足需求,若不切实际地盲目上马建设污水处理厂只会造成资源浪 费和设备闲置,一般又因污水管网造价较高很难同步实施造成进厂污水量严重不足,同时雨污分流工作也往往难以有效跟进亦造成进厂污水=、=等水质指标过低而不能满足处理要求,所以污水处理设施的大小 需要根据实际情况,切不可认为越大越好,适合的才是最好的。在污水系统规划时,还会发现部分城镇则一方面建设的污水处理厂苦于进水 的可生化性严重不足=过低+,而另一方面又在每个居民小区出口均设置化粪池将生活污水好氧处理之后才排入市政污水管网,这种 自相矛盾 的做法 多半缘于要想达到污水管道 中的水质也无恶臭、无深色的空想 目标,因此需要普及污

18、水处理的环保知识,让公众对于治理污染、改善水环境能够有一个更加全面客观 的认识。此外在污水管网规划时,会产生盲目放大规划管道管径、将现状管道可以承受的污水量主观地进行分流、认为污水收集时现状管道和规划管道分流效果必好无疑,但这其实严重忽视了污水管道的运行管理问题,当污水管径过大而流量过小时会造成流速过小,甚至低于不淤流速,往往造成污水管道淤积,给后期运行管理造成严重不便。?,山洪防治与雨洪模拟对山区性城镇的雨水规划而言最为人关注的无疑是山洪防治 了,不论城镇规模大小,一般经过城市化进程的快速发展后地面硬化率都大大提高,因此一 旦有暴雨降临,往往产生严重的洪涝灾害,对人类生命财产安全形成严重的威

19、胁。为贯彻可持续发展观念,在雨水工程规划 中多采用工程措施与非工程措施相结合,遵从自然规律从而实现防治洪涝灾害的最优效果。可适当采用一些新理念如建造低冲击式的排水系统,即降低地面的硬化率,将一些广场、停车场等做成渗水地面,降低地面径流系数从而减轻雨水管网的排水压力。在实际雨水工程规划 中,对山区性城镇的工程性措施则以建造截洪沟为主,将山洪从城镇规划区外围引至较大河流,减轻洪水对城镇规划区的威胁,规划区内则建设重现期相对较高的雨水管网。在规划中需注意暴雨强度公式的降雨重现期与洪水计算中的洪水重现期是有所区别的,在一场降雨产生地面径流再到管网汇流直至排入江河等地表水体 的过程 中,其暴雨重现期单纯

20、从数值而言是低于洪水重现期的,而这两个概念往往被混淆,不仅在一些媒体报道中曾经发生此类情况,甚至在一些规划评审过程 中相关职能部门的工作人员也将其混为一谈,需引起高度重视。此外,由于传统的雨水管道计算均采用极限暴雨强度公式和推理公式法,按照静态的最大流量计算确定雨水管径,而忽略了雨水的动态演化,因此对雨洪过程进行动态模拟就成为当前雨水工程规划的热门话题,一些规划己尝试将该理念引入实践中,如笔者在龙泉市中心城区排水专项规划中采用软件工具对其雨水管渠以及截洪沟系统进行了动态延时模拟,提出了截洪沟和雨水主管的改造与建设方案,并且优化了部分主要管渠的设计断面尺寸%,(【#,&?1雨水规划的功能协调在雨

21、水工程规划时,现在越来越多的水体不仅承担了防洪排涝功能,还具备着环境景观功能或旅游通航等功能,均需在规划中加 以全面考虑。规划建设一条渠道的目的可能不仅局 限于将雨水产生的汇流尽快排入河流,而且在晴天也要能够保证渠中有水以作为景观水体。例如浙江省开化县大棚坞地块的中心规划一条渠道,设计河道泄洪断面为?火?1一?1火?.即可将山洪尽快排入芹江,而另一方面又要考虑河道作为景观水体常年流水不断规划提出可采用两种方案2若要仅靠 自然条件保证其水不断流,因河道天然坡度较陡约为巧!,则需将景观河底做成复式断面,底断面#火!?可的断面,并分段设置溢流阻力堰板,使晴天流水的实际水力坡度保持在!1!,则流速可控

22、制在!#3.以下,再考虑蒸发、渗透等因素,则其上游景观湖的来水与去水可基本保持平衡即复式断面大断面为泄洪用,底断面为景观用或采用方案二靠水泵循环将河道做成人工跌水水景,此方案允许水流速度提高,以防水体水质变差,也可省去堰板等施工投资,但需增加水泵常年电耗%1(。,结语随着社会的可持续发展,给排水工程规划的理念也 日新月异,而一些生态环境方面的问题如地下水枯竭、地面沉降、海水入侵也莫不与给排水工程规划息 息相关。结合笔者从事给排水工程规划的工作经验,预计即将出现的一些可行并易于推广的创新动向包括2?给水方面,对于管网水质进行预测和模型计算,可借助于类似于?!?#等的延时模拟软件完成。污水方面,的

23、模拟计算,对污水 的水质%&(、)(指标使用类似于+,工具进行雨天、旱季促进污水处理厂提高处理效果。加强水力水质模拟软件与地理信息系统./+0雨水方面,实现雨水洪涝淹没的三维表达,工具的集成。因为这些模拟计算的技术己经成熟,只是将其推广至规划设计人员的日常工作习惯中尚待以时日1相信随着科学设计计算工具的普及,以及规划设计人员的可持续发展观念 的及时跟进,未来的给排水工程规划将会更加符合可持续发展的趋势,产生更好的经济效益、社会效益和环境效益。参考文献【2 3中华人民共和国国家标准 城市给水工程规划规范%.)4 5 6 76一8 79中国建筑工业出版社288 8【6 3中华人民共和国国家标准 城

24、市排水工程规划规范%.)4 5:27一655 59中国建筑工业出版社加5 2【:3浙江省城乡规划设计研究院遂昌县石练镇总体规划9加2 5【;3浙江省城乡规划设计研究院龙泉市 中心城区给排水专项规划9加2 5【4 3浙江省城乡规划设计研究院常山县给水专项规划9加2 2?!9 9?!?#6?39,(&+?!,655 59【3浙江省城乡规划设计研究院千岛湖乡村旅游葛岭示范点整治设计965 25【7 3浙江 省城乡规划设计研究院余姚市陆埠镇总体规划9加2 5【8 3浙江省城乡规划设计研究院建阳市城市总体规划9加2 5【25 3浙江省城乡规划设计研究院长兴中心城区空间协调规划及李家巷镇、洪桥镇、夹浦镇、小浦镇总体规划965 25【22 3浙江省城乡规划设计研究院苍南县舱糟 片污水收 集系统规划96 52 2【26 3浙江省城乡规划设计研究院常山县排水专项规划96 52 2【2:3浙江省城乡规划设计研究院永康 市中心城区排水专项规划96 52 5?24!9 9+,?%?95 39,(&+?!,65 589【24 3浙江省城乡规划设计研究院开化 县大棚坞及 上茨地块控制性详细规划965 22作者简介娃名王永性别男出生年月287 4年6月最高学历硕士工作单位浙江省城乡规划设计研究院职务无职称助理工程师、注册公用设备 工程师