席旭軍

(1.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092;2.上海浦東建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 201204)

規(guī)劃設(shè)計是建設(shè)的龍頭，一個科學(xué)的、合理的、連續(xù)的、操作性強(qiáng)的城市排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃將會為城市排水設(shè)施合理、有序建設(shè)和穩(wěn)定運營奠定堅實的基礎(chǔ)［1］。常規(guī)而言，排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃的編制應(yīng)包括:(1)規(guī)劃相關(guān)區(qū)域資料搜集;(2)確定規(guī)劃范圍和研究范圍;(3)確定排水體制;(4)確定雨水排水模式和規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn);(5)區(qū)域污水量預(yù)測和平衡;(6)排水系統(tǒng)布局等內(nèi)容。

1 規(guī)劃區(qū)域概況

六灶社區(qū)地處浦東新區(qū)中部地區(qū)，為六灶港、規(guī)劃吉秋路、焙灶港、南六公路圈圍的區(qū)域。社區(qū)的功能定位為:居住和生活配套功能的承載區(qū)，承擔(dān)迪士尼項目城鎮(zhèn)生活配套功能的重點地區(qū)之一。社區(qū)規(guī)劃范圍總用地約214.23公頃(1公頃 =10 000 m2)，規(guī)劃居住建筑量約165萬m2，規(guī)劃區(qū)總?cè)丝跒?.5萬人。

2 規(guī)劃的基礎(chǔ)資料

城鎮(zhèn)排水與污水處理規(guī)劃的編制，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、水污染防治規(guī)劃和防洪規(guī)劃，并與城鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)、道路、綠地、水系等專項規(guī)劃相銜接［2］。從系統(tǒng)工程的角度，城鎮(zhèn)社區(qū)的排水專業(yè)規(guī)劃編制時亦需搜集城市、城鎮(zhèn)等上位的排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃，一般上位排水專業(yè)規(guī)劃對城市的排水體制、污水收集和處理等內(nèi)容進(jìn)行了明確。同時，還需收集規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的已建排水設(shè)施資料，為盡可能利用現(xiàn)有排水設(shè)施提供依據(jù)。六灶社區(qū)排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃是在社區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃、水系規(guī)劃、供水規(guī)劃的基礎(chǔ)上開展的，編制時搜集了上海市、浦東新區(qū)等各級相關(guān)排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃及社區(qū)內(nèi)已建、在建雨污水排水管道資料，這為規(guī)劃的編制打下堅實的基礎(chǔ)。

3 確定規(guī)劃范圍和研究范圍

一般排水系統(tǒng)規(guī)劃范圍須與地塊控制性詳細(xì)規(guī)劃相一致。但雨、污水排水方式不完全一致，雨水排水往往遵循“短接快排”的原則，經(jīng)管道收集后直接就近排入水體或經(jīng)過泵站提升后排入水體;而污水須經(jīng)管道收集后送往污水處理廠處理后集中排放。故常將包含規(guī)劃地塊的最小的河道圍合區(qū)域、規(guī)劃主干路、規(guī)劃快速路等作為雨水系統(tǒng)研究范圍，將包含規(guī)劃地塊的區(qū)域污水收集干管服務(wù)范圍作為污水系統(tǒng)研究范圍。

據(jù)此，六灶社區(qū)排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃中雨水系統(tǒng)研究范圍為:北至六灶港、東至吉秋路東側(cè)紅線外100 m、南至焙灶港、西至紅三港，面積約2.49 km2。區(qū)域污水屬于南匯污水處理廠之機(jī)場高速污水總管之六灶污水支線服務(wù)范圍，故污水規(guī)劃研究范圍亦與六灶污水支線范圍一致:北至六灶港、東至浦東運河、南至 S32、西至 S2，面積約21.55 km2。兩者均大于規(guī)劃范圍。

4 確定排水體制

城市排水管道系統(tǒng)的體制包括分流制和合流制。合流制是將生活污水、工業(yè)廢水和降水混合在同一個管渠內(nèi)排除的排水系統(tǒng)。分流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個以上各自獨立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)［3］。一般新建污水收集、處理設(shè)施比較完善或新建地區(qū)采用分流制排水系統(tǒng)。規(guī)劃六灶社區(qū)所在區(qū)域的污水處理廠、收集總管等均較完善，且地塊為新建排水系統(tǒng)，故選擇雨污分流制。

5 確定雨水排水模式和規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

5.1 雨水排水模式

根據(jù)《上海市城鎮(zhèn)雨水排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃》，城市化地區(qū)目前較多采用的排水模式有兩種，即城市小區(qū)強(qiáng)排水模式和城市自流排水模式。

城市小區(qū)強(qiáng)排水模式適用于水面率低、水系不發(fā)達(dá)的地區(qū)，市中心城基本上都采用這種模式。強(qiáng)排模式排水標(biāo)準(zhǔn)高，安全性強(qiáng)，但系統(tǒng)泵站和總管往往須同步建成，一次性投入高，后期運營養(yǎng)護(hù)費用也較大。城市自流排水模式則適用與河面率較高、河網(wǎng)分布均勻、臨江臨海、地面與河道最高水位的落差能夠滿足雨水自排，地面高程要求相對較高的地區(qū)。自流排水模式往往“化整為零”，就近直排水體，因此可與地塊開發(fā)分片同步建設(shè)，一次性投入和養(yǎng)護(hù)成本均較低，但排水安全性較差。

本次規(guī)劃地塊雨水采用自排，主要原因有以下2點:

(1)根據(jù)水系專業(yè)規(guī)劃，六灶社區(qū)內(nèi)有規(guī)劃保留河(湖)9條(個)，分布均勻，間距約200～500 m，規(guī)劃水面積率較高，約11%，雨水自排條件較好。

(2)社區(qū)內(nèi)絕大部分地塊現(xiàn)狀地面高程4.4～4.70 m，如圖1所示，區(qū)內(nèi)河道最高控制水位為3.75m，滿足自流排放條件。

5.2 規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

雨水管渠采用滿流設(shè)計，設(shè)計管徑由雨水設(shè)計流量確定。采用推理公式法計算雨水設(shè)計流量:

式中:Q—雨水設(shè)計流量，L/s;

F—匯水面積，hm2;

Ψ—徑流系數(shù);

q—設(shè)計暴雨強(qiáng)度，L/s·hm2。

上海地區(qū)設(shè)計暴雨強(qiáng)度公式:

式中:P—設(shè)計重現(xiàn)期;

t—降雨歷時，min。

式中:t1—地面積水時間t1=10～15(min);

t2—管內(nèi)雨水流行時間，min。

因此與雨水管徑相關(guān)的參數(shù)主要為:暴雨重現(xiàn)期及徑流系數(shù)。

(1)徑流系數(shù)計算

匯水面積的綜合徑流系數(shù)應(yīng)按地面種類加權(quán)平均計算。根據(jù)六灶社區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃，社區(qū)內(nèi)用地以居住用地為主，輔以公共設(shè)施、道路廣場、綠地、水域等用地。徑流系數(shù)計算如表1所示。

表1 六灶社區(qū)徑流系數(shù)計算表Tab.1 Table Liuzao Community Runoff Coefficient

經(jīng)加權(quán)平均計算，綜合徑流系數(shù)采用Ψ=0.599，取 0.60。

(2)暴雨重現(xiàn)期

根據(jù)最新修訂的《室外排水設(shè)計規(guī)范》(2014版)，雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期，按表2規(guī)定取值。

本次規(guī)劃的六灶社區(qū)位于上海外環(huán)線以外區(qū)域，屬于非中心城區(qū)。綜合考慮匯水地區(qū)性質(zhì)、城鎮(zhèn)類型、地形特點和氣候特征等因素，暴雨重現(xiàn)期取2年。

表2 雨水管渠設(shè)計暴雨重現(xiàn)期［4］Tab.2 Rain Water Pipe Design Rainfall Recurrence Interval

6 區(qū)域污水量預(yù)測和平衡

6.1 污水量預(yù)測

污水量預(yù)測方法有按用水量折減預(yù)測法、分類預(yù)測法和城市單位建設(shè)用地綜合污水量指標(biāo)法等。本規(guī)劃分別按用水量折減預(yù)測法和按分類預(yù)測法預(yù)測污水量(如表3)。

(1)按用水量折減預(yù)測法

根據(jù)《浦東新區(qū)川沙新鎮(zhèn)六灶社區(qū)供水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃》，該地區(qū)規(guī)劃最高日給水量為12 500 m3/d，按日變化系數(shù)1.3折算規(guī)劃平均日給水量為9 615.38 m3/d，扣除12%管網(wǎng)漏失，規(guī)劃平均日給水量為8 585.16 m3/d，規(guī)劃平均日污水量按平均日給水量的90%計，約為7 726.64 m3/d。另考慮10%的地下水滲入量，則污水量為7 726.64×1.1≈8 500 m3/d。

表3 按分類法預(yù)測的污水量表Tab.3 Quantity of Sewage According to the Classification Prediction

(2)按分類預(yù)測法

根據(jù)兩種計算方法預(yù)測的規(guī)劃污水量取較大者，為 8 500 m3/d。

6.2 區(qū)域污水量平衡

常規(guī)污水管道分級原則為:污水總管←污水支線←污水收集干管←污水收集支管。污水的最終出路是通過城市污水總管納入污水處理廠處理后排入水體。因此，如何納入城市污水收集總管是污水排水規(guī)劃需要解決的問題之一。由于缺乏各地塊控制性詳細(xì)規(guī)劃，城市污水總體規(guī)劃僅能明確某一地塊大致預(yù)測污水量及所屬污水總管、支線、干管等。而地塊用性質(zhì)、容積率等指標(biāo)發(fā)生變化，前期預(yù)測往往不能滿足新的需求，特別是污水量。因此，地塊污水規(guī)劃編制時須對原支線或收集干管服務(wù)范圍內(nèi)的污水量進(jìn)行復(fù)核。若新的污水量超出城市污水總體規(guī)劃中的污水量，則須進(jìn)行區(qū)域污水量的重新平衡。

根據(jù)《浦東新區(qū)污水處理系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃(報批稿)》(2013)，浦東新區(qū)污水系統(tǒng)由四個片區(qū)組成:竹園污水系統(tǒng)、白龍港污水系統(tǒng)、南匯污水系統(tǒng)和臨港新城污水系統(tǒng)(如圖2)。區(qū)域污水處理系統(tǒng)總體布局為“4片、4廠、8總管、72支線”。根據(jù)新區(qū)污水處理系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃，川沙新鎮(zhèn)六灶社區(qū)位于南匯污水系統(tǒng)中北部，屬于南匯污水片區(qū)中機(jī)場高速污水總管之六灶污水支線服務(wù)范圍。

圖2 南匯片區(qū)現(xiàn)狀污水總管示意圖Fig.2 Sketch Map of Nanhui Area Status of Sewage Main

六灶污水支線服務(wù)范圍東至浦東運河，西至滬蘆高速S2，北至周祝公路，南至機(jī)場高速，服務(wù)面積約24.2 km2。支線的兩條污水收集干管均已建成，分別位于南六公路和大川公路。位于南六公路的污水收集干管管徑為φ600～φ800，經(jīng)六灶泵站提升后按納入機(jī)場高速污水總管，污水泵站規(guī)模1.4萬m3/d;位于大川公路的污水收集干管管徑為φ600～φ1 000，重力流直接接入機(jī)場高速污水總管。上述兩條已建收集干管最大排水能力約5.98萬m3/d，數(shù)據(jù)表4所示。

表4 現(xiàn)狀六灶污水支線最大排水能力Tab.4 Current Situation of Sewage Drainage Capacity of the Largest Liuzao Extension

六灶污水支線原規(guī)劃污水量約3.7～4.0萬m3/d，根據(jù)最新污水量計算標(biāo)準(zhǔn)污水量規(guī)模約7.89 m3/d。故需對區(qū)域污水量進(jìn)行重新平衡，為多出的1.91萬m3/d污水尋求新的出路。根據(jù)《浦東新區(qū)污水處理系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃》，六灶污水支線服務(wù)范圍以南為三灶污水支線、東為遠(yuǎn)東大道污水支線、西為橫新污水支線、北為南六污水支線度假區(qū)分支線及七灶分支線。但區(qū)域污水向南需穿越機(jī)場高速(S32)、向東需穿越浦東運河、向西需穿越滬蘆高速(S2)，均不合理。因此，規(guī)劃考慮將部分區(qū)塊劃入北側(cè)南六污水支線之度假區(qū)分支線，該支線尚未建成，有接納不同區(qū)域污水量的能力。

結(jié)合區(qū)域內(nèi)河道分布、已建污水收集干管管底高程，將原六灶污水支線服務(wù)范圍以宣六港、縱二河分為三個地塊，如表5、圖3所示。宣六港以西區(qū)域污水經(jīng)六奉公路向北納入六灶污水支線度假區(qū)分支線，宣六港、縱二河間污水就近排入南六公路污水收集干管;縱二河以東地塊污水排入大川公路污水收集干管。

表5 各地塊污水量及出路Tab.5 Each Block Sewage Quantity and the Way Out

圖3 區(qū)域污水量平衡示意圖Fig.3 Regional Water Balance Diagram

7 排水管線布局

雨水管渠的布置應(yīng)充分利用地形，就近排入水體;管道布置時應(yīng)充分考慮規(guī)劃地塊地面高程、規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的河道常水位、最高控制水位等。根據(jù)最不利水位標(biāo)高，地面高程控制應(yīng)遵循有水力坡降線形成的規(guī)劃最大暴雨時的水位等高線，從離河道最遠(yuǎn)處(若四面臨河，最遠(yuǎn)處為地塊中部)依次向河道遞減，也即從河邊向地塊中間逐步抬高地面高程，而不需全面抬高(如圖4、圖5)。六灶社區(qū)河道常水位為2.50 ～2.80 m，預(yù)降水位2.0 m，最高控制水位為3.75 m。規(guī)劃的六灶社區(qū)內(nèi)共有7個河道圍合地塊，河道間距為200～950 m。規(guī)劃最長雨水管道長度為470 m，經(jīng)計算，建議最不利點處地面高程應(yīng)控制在4.30 m以上。

圖4 管道水力坡降圖Fig.4 Pipeline Hydraulic Gradient Map

圖5 雨水管線布置圖Fig.5 Water Pipeline Layout

污水管網(wǎng)定線時，應(yīng)充分利用地形，盡可能順坡排水，減少管道埋深，還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀與規(guī)劃路網(wǎng)情況，如圖6所示。

圖6 污水管線布置圖Fig.6 Sewage Pipeline Layout

8 結(jié)語

隨著《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃》的發(fā)布，各地城鎮(zhèn)化步伐將逐步加速。在現(xiàn)代城市整體規(guī)劃中，排水系統(tǒng)規(guī)劃是一項十分重要的工作內(nèi)容。城市排水規(guī)劃是否合理、完善，直接關(guān)系著城市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民的基本生活需求。在規(guī)劃與設(shè)計城市給排水系統(tǒng)時要善于發(fā)現(xiàn)問題，并妥善處理好城市發(fā)展中可能面臨的排水問題。高質(zhì)量地編制好城市給排水規(guī)劃，不僅是排水工程規(guī)劃與設(shè)計自身的需要，而且是城市面向未來，走上可持續(xù)發(fā)展之路的保障。

［1］董力.新型城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計研究［J］.科技咨詢，2012，13(4):36.

［2］《城鎮(zhèn)排水與污水處理條例》(國務(wù)院令第641號)［Z］.2013.

［3］孫慧修，郝以瓊，龍騰銳.排水工程(上冊)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［4］GB 50014—2006，室外排水設(shè)計規(guī)范［S］.