（环境工程专业论文）重庆三峡库区排水管网设计研究.pdf

重庆人学硕士学位论文 中文摘要 摘要 三峡水库蓄水后，长江流域的水流速度将变慢，稀释、扩散能力下降，库区 水污染防治问题己追在眉睫，兴建城市污水处理工程刻不容缓。排水管网作为城 市污水处理工程的藿要组成部分，在促进三峡库区经济建设发展、保护库区环境 免受污染、保障库区人民健康方面起着至关重要的作用。 重庆三峡库区绝大多数城市市政设施建设大大滞后，远远不能满足污染防治 的需要。加之地形复杂，绝大多数市县属于山地城市，排水管网规划建设存在很 大困难。本论文在对国内外城镇排水管网的设计资料的大量分析的基础上，结合 重庆三峡库区的实际特缸和作者的工程经验，对三峡库区排水体制选择、管网设 计特点和难点进行了分析，并提出了建议。 在排水体制的选择中，对于旧城改造，通常情况下，新区按分流制规划建设 排水管网，老城区根据目前三峡库区城镇的地理条件、经济实力、居民素质等实 际因素推荐采用截流式合流制排水系统，在旧城改造中，逐步将合流制排水系统 改造成一个分流不完全的分流制排水系统。对于新建城区，由于三峡库区的特殊 性，必须采用分流制排水体制，污水分区收集后经污水处理厂处理达标排放，雨 水经雨水系统收集后靠重力流就近排入水体。实际设计时，可以结合当地特点选 择不同的排水体制或者两种排水体制并存。 库区污水管网系统设计时，须考虑山地城市地质地貌特点，应采用与地形相适 应的管道敷设方式，以达到近远结合、布局合理、投资少、建设快的目的。同时， 对合理预测污水流量，确定污水管管径和埋设深度进行了一系列分析。并且阐述 了淤积污泥的组成，以及泥沙颗粒大小的与流速的关系，确定合适的最小流速。 对库区雨水管网的设计，本文提出了较为准确的重庆暴雨强度公式，并且对主 城区、待开发区和半开发区的径流系数的确定提出了一些可行性建议。由于重庆 很多地方存在不良地质，本文也分析了排水管涵布置与不良地段的预防、处理。 本论文探讨的适合重庆排水管网设计与施工的措旋，对今后重庆小城镇排水管 网的建设具有参考意义。 关键词：三峡库区，排水管网，排水体制，合流制排水系统，分流制排水系统 重鏖查堂巫主里堡垒壅 茎茎塑至 a b s t r a c t a f t e rt h r e eg o r e sr e s e r v o i rs l u i c e s ，w a t e rv e l o c i t yo fy a n g t s er i v e rw i l ls l o w d o w n ，d i l u t i o na n dd i f f u s i o na b i l i t yw i l ld e c l i n e ，t o o i t i s u r g e n t t o p r e v e n tw a t e r p o l l u t i o na n d c o n s t r u c t m u n i c i p a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o j e c t a sa ni m p o r t a n tp a r to f t h i s ，t h ec o n s t r u c t i o no fd r a i n a g ep i p e n e t w o r ks y s t e mi nt h r e eg o r g e sr e s e r v o i ra r e ai s t a k i n g a l l i m p o r t a n t r o l ei n p r o m o t i n g e c o n o m i c d e v e l o p m e n t ，p r o t e c t i n g w a t e r p o l l u t i o na n ds a f e g u a r d i n gp u b l i ch e a l t h m a j o r i t yo f c i t i e sa n dt o w n si nc h o n g q i n gf l e es ow e a ki nm u n i c i p a lf a c i l i t i e st h a t c a n tm e e tt h en e e do fw a t e rp o l l u t i o na n dc u r e i na d d i t i o n ，t h ec o m p l e x i t yo fl a n d f o r mg i v e st h ep r o g r a m m i n ga n dc o n s t r u c t i o no f d r a i n a g ep i p e l i n e sg r e a td i f f i c u l t i e s t h i ss t u d yi sb a s e do nag r e a td e a lo fd o m e s t i ca n df o r e i g nd e s i g nm a t e r i a l s ，c o m b i n e s t h e p r a c t i c a l c h a r a c t e ro fc h o n g q i n gt l l r e e g o r e sr e s e r v o i r a n dw r i t e r sw o r k e x p e r i e n c eo f m a n yy e a r s ，a n a l y z e st h ec h o i c eo f d r a i n a g es y s t e m ，t h ec h a r a c t e r i s t i ca n d d i f f i c u l tp o i n to f p i p e l i n ed e s i g na n dg i v e ss o m e s u g g e s t i o n s w h e n c h o o s i n g t h ed r a i n a g es y s t e m ，t h e r ea r et w os i t u a t i o n s o n ei st h ea l t e r a t i o n o fa no l dt o w n s e p a r a t es y s t e m ss h o u l db eu s e di nn e wz o n e s ，a n di n t e r c e p t e d c o m b i n e ds y s t e m sf l e er e c o m m e n d e dt ob eu s e di no l dz o n e s ，b e c a u s eo f t h eg e o g r a p h y , t h ee b r r e d te c o n o m ：t c s t r e n g t h ，d 虹硪q u a l i t y a n do t h e r 舯c t i c a lf a c t o r s f a u l t y c o m b i n e ds y s t e m ss h o u l db ec h a n g e dt o i n c o m p l e t es e p a r a t es y s t e m sg r a d u a l l y t h e o t h e rs i t u a t i o ni st h a ts e p a r a t es y s t e m ss h o u l db ei n t r o d u c e di nab r a n dn e wt o w n w h e n d e s i g n i n g w ec a nu s e o l eo ft h et w os y s t e m so rb o t ho ft h e ma tt h es 锄et i m e a c c o r d i n g t ol o c a lc h a r a c t e r i s t i c s w h e n d e s i g n i n gs e w a g e p e l i n e s ，i n t h e p u r p o s e o fn e a r - r e m o t ef u t u r e c o m b i n a t i o na p p r o p r i a t el a y o u t ，l o wi n v e s t m e n ta n dr a p i dc o n s t r u c t i o n ，w es h o u l du s e d i f f e r e n tl a yw a y st oa d a p tt od i f f e r e n tl a n df o r m s ，i nt e r m so f t h et r a i t so f m o u n t a i n o u s r e g i o n s t h ep a p e ra l s od i s c u s sh o wt oa n t i c i p a t es e w a g er a t e ，h o wt o d e c i d ep i p e d i a m e t e ra n dt h ed e p t ho f b u r y i n g s i m u l t a n e o u s l y , i ta l s od i s c u s s e st h ec o m p o s i t i o no f m u da c c u m u l a t i o n t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h es i z eo fs a n dg r a i na n d v e l o c i t ya n d h o w t od e c i d ea p p r o p r i a t em i n i m u m v e l o c i t y w h e n d e s i g n i n gr a i n w a t e rp i p e l i n e s ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dr e l a t i v ea c c u r a t es t o r m i n t e n s i t y f o r m u l aa n dg i v es o m ef e a s i b l ea d v i c ea b o u tt h ed e c i s i o no f r u n o f fc o e f f i c i e n t i i 重庆犬学硕士学位论文 英文摘要 t h e l a y o u to f p i p ec u l v e r t sa n d t h e p r e v e n t i o na n dt r e a t m e n to f b a d l a n ds e c t o r sa r ea l s o d i s c u s s e d t h em e a s u r e sa b o u t d r a i n a g ep i p e n e t w o r kd e s i g ni n c h o n g q i n g w h i c ha r e d i s c u s s e di nt h i sp a p e rm a yb ec o n s u l t e di nt h ec o n s t r u c t i o n o f d r a i n a g ep i p en e t w o r k i n c h o n g q i n g t h r e eg o r g e sr e s e r v o i ri nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：t h r e eg o r g e s r e s e r v o i r , d r a i n a g ep i p en e t w o r k ，d r a i n a g es y s t e m ， c o m b i n e d s y s t e m ，s e p a r a t es y s t e m m 重庆大学硕士学位论文 h 吾 刚看 随着三峡库区开始蓄水，库区水环境性质将发生很大的变化，水体从急流水体 变成缓流水体，三峡也将变成湖泊。而湖库型水体决定了库区水环境承载能力非 常有限冰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污水 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，在三峡库区建设污水处理厂已经成为十分紧 迫的任务，但是，污水量收集不完全、会使雨水系统b o d 、c o d 、大肠杆菌等大量 超标，污水多截雨水，是处理费用昂贵，收集污水的管网工程仍是决定三峡库区 水环境保护的成败关键， 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。污水、雨水随街漫流，重庆、涪陵、万 洲等大中城市也仅仅是在逐渐完善中，包含生活污水、生产废水和雨水的合流污 水从多处出水口未经处理直接排入长江，目前三峡库区已形成低水位，如此排放， 使长江岸边带水质下降，严重影响了人们的生活质量，威胁水库的生态环境。 因此在重庆三峡库区规划和建立合适的排水管网是非常有必要的。而三峡库 区因其复杂的地形、地貌特点和历史原因，使得排水管网的规划、设计和建设尤 为困难。由于设计手册中的许多参数都不能直接运用于库区的排水管网的设计中 来，而且在旌工中还存在着诸多的难题。因此这就要求设计人员在排水管网设计 过程当中，应该针对其具体情况，应用科学技术原理，灵活而有原则地处理实际 问题。 本论文通过收集大量的国内外的城镇排水管网的设计资料，结合重庆三峡库 区的实际特征和自己多年来的实际工作经验，对三峡库区小城镇排水管网的的规 划与设计提出了一系列的对策，为今后的小城镇排水管网的设计、建设提供参考。 v i i 重壅盔堂堡圭堂堡笙塞! 一型一童 1 引言 1 1 重庆三峡库区概况 1 1 1 自然环境概况 地理位置 重庆位于中国西南部，长江上游。她跨东经1 0 5 。1 7 一1 1 0 。i i ，北纬2 8 。1 0 + 一3 2 。1 3 之间，东西长4 7 0 公里，南北宽4 5 0 公里，幅员面积8 2 4 万平方公里。东邻湖北 省、湖南省，南靠贵州省，西连四川省泸，t 1 , l 市、内江市、遂宁市，北接四川省广 安地区、达川地区和陕西省。 重庆三峡库区横贯整个重庆市域，东部与鄂西交界，西南部与川黔接壤，西北与 川陕相邻，长江干流自巫山县与湖北省交界的碚石镇至水库汛后回水末端江津花红 堡，全长5 6 7 千米。三峡库区共1 6 个单元2 2 个区县，包括江津市、渝北区、巴南 区、长寿县、涪陵区、武隆县、丰都县、石柱县、忠县、万州区、开县、云阳县、 奉节县、巫山县、巫溪县等1 5 个区县( 自治县、市) 和主城7 区( 渝中区、大渡 口区、江北区、沙坪坝区、九龙坡区、南岸区、北碚区) 。 如图1 1 所示。 地形地貌 重庆境内山脉连绵起伏，地貌结构复杂，展示出四大特点：一是地势起伏大， 二是地貌类型多样，三是地貌形态组合的地区分异明显，四是喀斯特地貌分布广 泛。重庆三峡库区地形复杂，地貌以山地、丘陵为主，河谷平坝约占总面积的4 3 ， 丘陵约占2 1 7 ，山地占7 4 。 气候条件 重庆三峡库区属中亚热带湿润季风气候，热量丰富，冬暖夏热，春早秋短， 四季分明，无霜期长，雨量充沛，云雾多，日照少，风力小。年平均气温1 7 o 。c 1 8 8 。c ，1 月气温最低( 6 9 ) ，8 月气温最高( 2 7 - 2 9 c ) ；常年降水量为1 0 0 0 1 4 0 0 毫米，主要降水时段在5 月至9 月；年平均日照总时数为1 0 0 0 1 4 0 0 小时，是全 国日照最少的地区之一；全年平均风速为o 9 2 米秒；年平均相对湿度8 0 左右。 水文条件与水资源 地域内江河纵横、水系发达，长江干流自西向东纵贯全境，在重庆境内流程 6 6 5 公里。以长江干流为轴线，汇集起嘉陵江、乌江、綦江、大宁河及其他大小支 流上百条，在山地中形成众多峡谷。库区水资源丰富，境内各类水资源总计4 6 2 4 4 2 亿m 3 ，多年平均当地地表水资源量5 1 1 4 4 亿i n 3 ，地下水水资源1 3 1 6 6 亿m 3 ，入 境水水资源3 9 8 1 3 2 亿1 - 1 1 3 ，人均水资源量1 6 8 2 m 3 。在空间分布上，西部丘陵相对 重庆大学硕士学位论文 较少，东部山地相对较丰；在季节分配上，夏秋多、冬春少。 图l i 重庆三峡库区示意图 f i g 1 ，l s k e t c hm a po f c h o n g q i n g1 h g r o g e sr e s e r v o i r a r e a 长江和嘉陵江是生产、生活的主要水源。两江的特点是流量大，流速快，水 资源丰富，水上交通方便。据重庆市水文水资源局资料，2 0 0 1 年，长江朱家沱晟 高水位2 1 1 2 9 米( 警戒水位2 1 1 米) ，流量3 7 6 万米秒；寸滩最高水位1 7 8 1 9 米 ( 警戒水位1 8 0 米) ，流量4 3 4 万米秒；沱口最高水位1 2 6 5 7 米( 警戒水位1 2 9 米) ，流量4 2 7 万米秒；奉节最高水位1 1 1 8 米( 警戒水1 1 7 米) ，流量4 1 2 万米 秒。 l i 2 社会经济文化概况 重庆是座有着悠久历史和灿烂文化的名城，在历史上曾三次建都( 巴国首 都、夏国国都、抗战陪都) ，三次设立中央直辖市。现已发展为中国西部的最大城 重丛奎堂堡圭堂篁竺苎 一 l 型二曼 市，氏江上游的经济中心。 至2 0 0 0 年末，重庆三峡库区总人口1 9 6 6 4 4 万人，人口自然增长率为4 - 2 ， 其中农业人口1 4 6 1 0 6 万人，非农业入口5 0 5 3 8 万人，城镇化水平2 5 7 。全市国 内生产总值1 5 9 0 亿元，人均g d p 为5 1 5 9 元，远低于全国平均水平。2 0 0 0 年，重 庆三蛱库区实现国内生产总值1 0 1 2 7 6 亿元。重庆是中国著名的旅游区，以峡谷风 光为代表，集山、水、林、泉、瀑、峡、洞为一体，融巴渝文化、民族文化、移 民文化、三峡文化、“陪都文化”、都市文化、美食文化于炉，其中以三蛱库区内 的长江三峡黄金旅游线尤为著名，旅游业已成为重庆发展新的增长点。 1 2 重庆三峡库区水环境现状与预测 1 2 1 水环境现状 由于环境保护工作基础比较薄弱，环保投入很少，三峡库区面临比较严重的 水环境污染问题。 水质现状【l j 据2 0 0 0 年水环境监测评价结果，长江、嘉陵江、乌江干流有粪大肠菌群、总 磷、非离子氨、化学需氧量和石油类等9 项指标出现不同程度的超标。长江城市 江段水质以i i i 类为主，部分江段超过i i i 类水质；嘉陵江以i i i 类为主；乌江在涪 陵城区断面为i i i 类，但连续几年春季出现藻类水华现象。库区次级河流污染严重， 据对三峡库区和影响区6 8 条次级河流1 6 0 个监测断面的监测评价，6 3 1 的断面 不能满足水域功能要求，部分河流出现v 类及劣v 类水质断面。重庆主城区、万 州、涪陵城区江段已经形成明显的岸边污染带。 a ) 废水排放量大，城镇污水、垃圾处理率低 2 0 0 0 年，重庆市废水排放总量为1 2 8 3 亿吨( 工业废水为8 4 亿吨，生活污水4 4 亿p q x ) ，其中三峡库区废水排放量为9 9 亿吨，占总量的7 7 ：影响区废水排放量为 2 6 5 亿吨，占总量的2 1 。全市城市污水处理率仅7 4 。 全市c o d 排放总量为2 6 9 万吨( 工业c o d 排放量1 2 2 万吨，生活c o d 排放量 1 4 7 万吨) ，其中三峡库区为2 0 4 万吨，占总量的7 6 ；影响区为5 9 3 万吨，占总量的 2 2 。 全市城市生活污水氨氮排放量为1 4 5 万吨，其中三峡库区占总量的7 4 ，影响 区排放量占总量的2 5 。 全市城市生活污水总磷( t p ) 排放量为2 5 4 9 3 吨，其中三峡库区占排放总量 的7 1 5 ，影响区占排放总量的2 5 - 2 。 全市城市生活垃圾产生量2 6 2 万吨，其中三峡库区占7 0 以上。由于垃圾无 害化处理率仅7 3 ，大量垃圾未能得到合理处置而污染环境。据初步调查，库区 重盎查兰堡主兰垡堡壅l 旦一互 17 5 米水位下沿江堆存垃圾量约3 0 0 万吨。 b 1 工业污染仍然严重 2 0 0 0 年，全市工业废水排放量8 4 亿吨，近五分之一未达标排放；三峡库区 工业固体废物年产生量约8 0 0 万吨；危险废物年产生量约4 0 万吨，其中工业危险 废物年产生量3 9 4 万吨；库区历年难存工业固体废物1 5 0 0 多万吨，对水体造成很 大影响。 c ) 农业面源和船舶污染严重 ， 库区农药化肥污染，水面集中养殖污染，乡镇企业污染等也较为突出，加大 了库区水质的污染负荷。 长江三峡库区河流通航3 0 0 0 多公里，各类运输船舶9 0 0 0 余艘，年产生垃圾 4 2 万吨，生活污水约1 5 0 0 万吨，含油废水1 0 0 万吨，排放石油类1 0 0 余吨。特 别是近2 0 0 艘危险化学品运输船，有时出现海损事故，严重影响库区水质安全。 1 2 2 生态环境现状 三峡库区生态环境恶化的趋势未得到有效控制，主要表现在以下方面： 一是水土流失严重，河流合沙量高。库区是全国水土流失最严重的地区之一。 水土流失面积占幅员面积的5 0 以上，年土壤侵蚀量1 3 7 亿吨，平均土壤侵蚀模 数4 4 8 4 吨平方公里年，中度以上水土流失面积占水土流失总面积的7 9 8 。每年 入江河泥沙总量达0 9 亿吨，对三峡工程的安全运行构成严重威胁。库区约6 5 的 土壤侵蚀量来自坡耕地。每年随泥沙带入1 6 万吨氮、磷、钾物质，对库区水质富 营养化构成隐患。 二是森林覆盖率低。由于乱砍滥伐森林覆盖率低。库区森林覆盖率仅为2 2 3 ， 低于长江上游地区2 7 8 的平均水平，与国家要求“用2 0 年左右时间，森林覆盖率 达到4 5 以上”的目标差2 2 7 个百分点【1 o 1 2 3 三峡库区水污染预测 根据国民经济和社会发展趋势和有关行业标准，在假设目前不进一步治理的 情况下，可以测算出污染物排放量。 水污染预测 1 】 污水排放量：全市污水排放量将由2 0 0 0 年的1 2 8 亿吨增加至2 0 0 5 年的1 7 8 1 亿吨，2 0 1 0 年将达到2 1 3 5 亿吨。其中，工业废水将由2 0 0 0 年的8 4 亿吨增至2 0 0 5 年的l o 0 4 亿吨和2 0 1 0 年的1 0 9 7 亿吨；生活污水将由2 0 0 0 年的4 4 亿吨增至2 0 0 5 年的7 7 7 亿吨和2 0 1 0 年的1 0 3 7 亿吨。 库区污水排放总量，将由2 0 0 0 年的9 9 亿吨增加到2 0 0 5 年的1 3 4 9 亿吨和 2 0 1 0 年的1 6 ，1 0 亿吨；影响区污水排放量将从目前的2 7 亿吨增加到2 0 0 5 年的4 1 4 亿吨和2 0 1 0 年的5 亿吨。 4 萤庆大学硕士学位论文 1 引言 生活垃圾产生量：全市城市生活垃圾产生量由2 0 0 0 年的2 6 2 万吨增加到2 0 0 5 年的4 1 1 2 万吨；2 0 1 0 年将达到5 4 1 6 9 万吨。其中，库区垃圾年产生量将从2 0 0 0 年的1 9 6 万吨增加到2 0 0 5 年的2 8 7 万吨和2 0 1 0 年的3 7 4 1 万吨；库区影响区将从 2 0 0 0 年的6 5 万吨增加到2 0 0 5 年的1 1 6 2 万吨，2 0 1 0 年将增至1 5 6 4 9 万吨。 c o d 、t p 、氨氮排放量：全市c o d 排放量由2 0 0 0 年的2 6 9 0 万吨增加到2 0 0 5 年的3 3 2 5 万吨和2 0 1 0 年的4 3 7 7 万吨。其中库区c o d 排放量由2 0 0 0 年的2 0 4 万吨增加到2 0 0 5 年的2 4 7 9 万吨，2 0 1 0 年达到3 2 4 5 万吨；影响区c o d 排放量将 由2 0 0 0 年的6 万吨增加到2 0 0 5 年7 9 6 万吨和2 0 1 0 年的1 0 7 8 万吨。 全市氨氮排放量由目前的1 4 5 万吨，2 0 0 5 年增加到2 4 9 万吨，2 0 1 0 年将增 加到3 4 9 万吨。其中库区将从2 0 0 0 年的1 1 2 万吨增加至2 0 0 5 年的1 8 1 万吨和 2 0 1 0 年的2 4 7 万吨：影响区将由2 0 0 0 年的0 3 0 万吨增加到2 0 0 5 年的o 6 3 万吨和 2 0 1 0 年的0 9 5 万吨。 全市t p 排放量，将由2 0 0 0 年的2 5 5 2 吨增加到2 0 0 5 的3 9 0 0 吨，到2 0 1 0 年 将增加到5 2 5 2 吨。其中库区t p 排放量将由2 0 0 0 年1 9 7 3 吨增加到2 0 0 5 年的2 8 0 8 吨和2 0 1 0 年的3 7 3 5 9 吨；影响区t p 将从2 0 0 0 年的5 7 8 吨增加至2 0 0 5 年的1 0 2 2 吨和2 0 1 0 年的1 4 1 5 6 吨。 水质预测 随着库区经济、社会的发展以及三峡工程库区移民的大量安置，若不采取强 有力污染防治措旌，工业和生活的排污量还将大量增加：随着三峡工程蓄水，库 区水文条件发生变化，对三峡库区水环境造成很大影响。据国家环保局批复的长 江三峡水利枢纽环境影响报告书预测，在长江、嘉陵江、乌江上游来水进入重 庆江段水质达到i i 类水域水质标准的前提下，如果不对库区和影响区入库水污染 进行综合治理，库区河流水污染将会恶化，具体变化为： 长江干流。三峡工程蓄水成库后，水体稀释自净能力减g 目，水环境容量 降低。在相同的排污负荷条件下，水中污染物浓度增加，城市取水控制点的浓度 将大幅度上升，主城区较成库前上升3 4 5 ，长寿上升11 7 ，万州和涪陵江段增加 5 7 3 。城市岸边污染带长度将达2 0 多公里，宽至几十米至上百米不等。干流城市 江段水质均将超过i i i 类水质标准，干流其余江段水质超过i i 类水质标准。经蓄水 和排水后，库区岸边消落带积存的污染物将形成水体内源污染，并形成新的环境 问题。 嘉陵江、乌江。嘉陵江重庆主城区江段污染物浓度将有大幅度的增加， 超过地表水i i i 类水质标准，岸边污染带规模将进一步扩展。乌江河口地区受三峡 水库回水顶托的影响，水污染将有所加重。 其它次级河流a 受水库回水项托的影响，库区次级河流河口江段污染将 垩壅奎堂堡! ：堂篁堕茎 l 三! 互 严重加剧。影响区的次级河流如不采取积极防治措施，其污染也将有所加重。 此外，受经济条件的限制和生活习惯的影响，库区及其主要支流沿江城镇的 生活垃圾，历年来都是沿岸堆放，每年长江涨水就被冲至江中。三峡工程蓄水前， 若不采取有效措施控制沿江城镇生活垃圾的随意倾倒并妥善处置历年堆存垃圾， 这些垃圾将对库区生态环境和电站的正常运行造成极大的威胁。 1 2 4 库区排水管网现状 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。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，污水、雨水随街漫流。包 含生活污水、生产废水和雨水的合流污水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。 三峡库区城镇大都具有山地城市特点，即依山傍水，被分成许多组团，地形高差 大，沿江成条形分布。由于这种地形特点和历史上的经济因素，三峡库区城镇排水管 网极为不足，且相对老化 2 】。重庆市九区一五”至六五”期间下水道情况见表1 1 。 表1 1 重庆市九区五”至“六五”下水道统计表1 4 t a b l e1 1s e w e rs t a t i s t i c so f9d i s t r i c t so fc h o n g q i n gf r o mt h ef i r s tf i v e - y e a rp l a n t ot h es i x t hf i v e - y e a rp l a n 九区城市人口下水道总长人均下水道长 时间 ( 万)( k m )( m 人) 五”1 6 11 8 30 1 1 “二五” 1 6 62 3 60 1 4 调整 1 6 9 2 5 70 1 5 “三五” 1 6 62 5 70 1 6 “四五” 1 6 62 9 90 ，1 8 “五五” 1 8 63 1 60 1 7 “六五” 2 0 33 4 50 1 6 在1 9 9 9 年目前重庆市( 包括1 6 区、4 县级市) 排水管道总长1 4 9 0 k r n 5 ”，人均 管网长度约为0 4 8 m 人，管网面积覆盖率为o 0 7 m m 2 ，大都是合流制管道或管渠 旺j 。万县、涪陵等地老区大都采用雨污合流排水管渠，新区仅主管在实施，欠帐过 大。老城区前几年都是采用砌在街道两旁下面的砖石结构暗渠排水，据了解到，石 柱县南宾和西沱两镇管网系统为合流制，年久失修，缺少应有的更新和维护，管径普 遍偏小，已不敷使用，这种情况在库区城镇相当普遍。在库区的很多城市，街道 6 重庆火学硕士学伉论文 1 引言 边沟、小溪或冲沟常被用作污永和雨水的排水沟。 1 3 课题的提出 1 3 1 库区城市污水处理刻不容缓 据1 9 9 9 年重庆市环境状况公报，全市废水排放量为1 3 2 亿吨，其中生活 污水排放量4 2 5 亿盹：废水中化学需氧量( c o d ) 年排放量2 9 5 5 万吨，其中生 活污水c o d 排放量占4 8 8 。排放废水大部分未经有效处理就直接排入水体，导 致水环境严重污染。长江重庆段有9 顼水质检测项目超标。嘉陵江出现超标的项 目有8 项；与1 9 9 8 年相比，“三江”( 长江、嘉陵江、乌江) 水质类别为i i 类的断 面数减少，出现类的断面数增多。市域范围内6 4 条次级河流1 5 3 个监测断面中， 5 8 8 的断面不能满足水域功能要求，与1 9 9 8 年相比，上升了1 8 6 。说明重庆 市的水环境污染在加剧，超标项目中总磷、大肠菌群、生化需氧量、非离子氨等 污染物主要由生活污水排放所致。水污染加剧了水资源短缺，直接威胁着饮用水 的安全和人民的身体健康，影响工农业生产和农作物安全，与洪灾、旱灾相比， 受污染的水通过多种方式作用于人体和环境，其影响范围大、历时长，但其表现 却相对轻缓，使人失去警觉，因而其危害更为严重。 根据长江三峡水利枢纽环境影响报告书的资料，三峡库区现有工矿企业 三千多个，年排放的废水量达1 0 亿立方米。预计2 0 1 0 年三峡库区城市污水年排 放量将达到8 9 l 亿立方米( 2 4 4 0 3 万立方米天) ，比1 9 9 9 年增加4 5 l 亿立方米。 三峡建坝后，水库比降变小，流速变小，将会导致复氧能力减小，库区接纳b o d ， 污染负荷能力下降，水环境容量会降低。而扩散能力的降低，又会增加库区沿江 城市江段污染带的污染物浓度。三峡水库建成后，达到正常蓄水位1 7 5 0 米时，总 库容3 9 3 亿立方米，库容系数为8 9 ，属于调节性能小的不完全年调节水库，从 地形地貌上看，三峡水库属典型的河道型水库，成为半封闭性水体，容易发生富 营养化。 因此，对城市污水进行治理是保护三峡库区水环境的迫切需要，目前库区城 市特别是二期淹没城市( 1 3 5 米水位以下) 均在积极筹建城市污水厂，目前，三峡 库区已有1 9 个小型污水处理厂已建或在建中。 1 3 2 库区排水管网规划设计不容忽视 排水管网规划设计在整个城市污水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污水处理厂的数量、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。前时期我国一些中小城 市污水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污水。没有完善的排水系统，污水得不到有 效的收集，使污水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 里鏖查堂堕圭堂丝笙奎一一j j ! 二羔 浪费。 究其原因，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，在进行城市污水处理工程的可行性研究时就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污水处理工程的运 干于费用中。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，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。 1 3 3 库区排水管网规划设计的特殊。畦 库区城市一般说来地形地貌比较特殊，绝大多数市县属于山地城市，难得有 可利用土地供建造城市污水处理厂使用，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。因此，整个排水管网的投资巨 大。表1 2 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 投资占整个城市污水处理工程投资的6 0 ，甚至更高p l 。 表1 2 库区几处市县排水工程费用分类 t a b l e1 2 e x p e n s e sc l a s s i f i c a t i o no f d r a i n a g ee n g i n e e r i n gi ns e v e i a c i t i e sa n d c o u n t i e so f r e s e r v o i ra r e a 规模工程投资( 万元)管网投资 县市名称 ( 万i n 3 d )处理厂投资管网地基处理总投资( 总投资) 涪陵 85 6 4 1 o o1 2 3 1 2 537 5 6 2 52 1 7 0 9 7 55 6 7 32 3 2 9 7 06 5 6 1 ，2 41 8 0 01 0 9 0 8 9 46o 1 万州 21 9 0 5 6 74 2 7 0 8 87 2 07 1 5 6 5 55 9 8 32 2 7 2 0 76 8 0 31 3 7 01 0 6 2 5 0 76 4 0 忠县21 9 3 3 0 48 6 6 2 59 8 3 83 7 8 3 0 92 2 9 + 巫溪l1 9 3 3 0 48 6 6 2 59 8 3 83 7 8 3 0 92 2 9 + 注：先期建设的排水管网费不计入其中。 垩壅奎兰堡主堂堡堡塞 l 三! 立 除此而外，库区排水管网处于山地，玻陡，汇水4 , n 起点至排出点排水管网 的最小排水坡度一般都在0 4 以上，有些可达到1 5 ；故山区采用重力流排水是 有别于平原城市的一大特点，在雨污水的输送和转输过程中，有效利用山地的特 点，避免泵站提升，节约了整个污水处理环节和雨水排放的费用。但是，在普遍 采用的污水截流后重力流到污水处理场中，截留管般都在河边设置，受河流坡 度影响，高程变化不大，排水坡度变化很小，故二级支管、小范围支管从高坡度 到低坡度的接入，也带来一系列淤积的问题。 三峡库区排水管网规划设计在排水体制选择、定线、划分排水区域、管道的 敷设形式方面都有其特殊性，而且存在穿越山河和翻山的问题。一味套用般原 则显然是行不通的。 1 3 4 课题的提出 国务院领导高度重视三峡库区的生态环境保护问题，前总理朱镕基曾经多次 到重庆视察工作时，都特别强调重庆尤其要加强三峡库区的环境保护和生态建设， 搞好污水和垃圾治理，防治地质滑坡灾害，促进库区可持续发展。按国务院批准 的三峡库区及其上游水污染防治规划【4 1 库区水污染防治工程总投资为3 9 2 2 亿元。重庆市也已组织编制了重庆市三峡库区水污染防治规划 1 l 。为确保规划 目标的实现，保护库区的水环境质量，重庆市将在2 0 0 1 2 0 1 0 十年间在水污染防治 和生态保护方面投入2 9 4 4 亿元。 三峡库区水污染防治任务重、时间紧，城市污水处理工程的建设十分重要和 必要。排水管网工程是水污染防治中的重要环，加之三峡库区各区县的管网工 程本就基础弱、底子薄，使其更加不容忽视。重庆三峡库区因其复杂的地形地貌 特点和历史原因，使得排水管网的规划设计和建设尤为困难。这就要求设计人员 在排水管网设计过程当中，针对其具体情况，应用科学技术原理，灵活多变大胆 地处理实际问题。本论文将围绕这一主题进行重庆三峡库区排水管网设计研究。 9 重鏖奎堂亟主堂焦堡苎 ! 堡查篁塑墨竺 2 排水管网系统 2 1 排水系统概述 在人类臼勺生活和生产中，使用着大量的水。水在使用过程中受到不同程度的 污染，改变了原有的化学成分和物理性质，这些水称作污水或废水。雨水也包括 雨水及冰雪融化水。 按照来源的不同，污水可分为生活污水、工业废水和被污染的雨水三类。 1 ) 生活污水是指人们日常生活中用的水，包括从厕所、浴室、厨房、食 堂和洗衣房等处排出的污水。它来自住宅、公共场所、机关、学校、医院、商店 以及工厂中的生活间部分。生活污水是属于污染的废水，含有较多的有机物，这 类污水需要经过处理后才能排入水体、灌溉农田、或再利用。 2 ) 工业废水是指在工业生产中说排出的废水，来自车间和矿场。由于各 种工厂的生产类别、工艺过程、使用的原材料以及用水成分的不同，使工业废水 的水质变化很大。工业废水按照污染程度的不同，可分为：生产废水私生产污水 两类。 a )生产废水是指在使用过程中受到轻度玷污或水温稍有增高的水。如机器冷却 水便属于这一类，通常经某些处理后即可在生产中重复使用，或直接排放水 体。 b )生产污水是指在使用过程中受到较严重污染的水。这类水多半具有危害性， 都需经适当处理后才能排放，或在生产中使用【5 】。 3 ) 被污染的雨水一般指初期雨水。但初降雨时所形成的雨水径流会携带 和冲刷大气地面和屋面上的各种污染物质，使其受到污染，其污染程度很高，所 以形成初雨时径流的雨水是污染最严重的部分，应予以控制。 城市污水是指排入城镇污水排水系统的生活污水和工业废水。在合流制排水 系统中，还包括生产废水和截留的雨水【5 。城市污水实际上是一种混合污水，其性 质变化很大，随着各种污水的混合比例和工业废水中污染物质的特性不同而异。 某些情况下可能是生活污水占多数，而在另一些情况下又可能是工业废水占多数。 这类污水需经过处理后才能排入水体、灌溉农田，或再利用。 在城市和工业企业中，应当有组织地、及时地排除上述废水和雨水，否则可 能污染和破坏环境，甚至形成公害，影响生活和生产，以及威胁人民健康。排水 的收集、输送、处理和排放等设旅以一定方式组合成的总体，成为排水系统。排 水系统通常由管道系统( 或称排水管网) 和污水处理系统( 即污水处理厂) 组成。 管道系统是收集和输送废水的设旋，把废水从产生处输送至污水厂或出水口，它 重庆大学硕士学位论文 2 排水管网系统 包括排水设备、检查井、管渠、水泵站等工程设旋。污水处理系统是处理和利用 废水的设施，它包括城市及工业企业污水厂( 站) 中的各种处理构筑物及除害设 施等。 2 2 排水系统体制分类 如前所述，在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。这些污 水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来 排除。污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制。排水 系统的系统体制，般分为合流制和分流制两种类型【6 。 2 2 1 合流制排水体系 合流制排水系统是指将生活污水、工业废水和雨水混合在同个管渠内排除 的系统【5 1 。 最早出现的合流制排水系统是将排除的混合污水不经处理直接就近排入水 体，国内外很多老城市以往几乎都是采用这种合流制排水系统【6 1 。但由于污水未经 无害化处理就排放，使受纳水体遭受严重污染。现在常采用的是截流式合流制排 水系统。这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截流干管 相交前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水厂。晴天和初降雨时所 有污水都排送至污水厂，经处理后排入水体，随着降雨量的增加，雨水径流也增 加，当混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，就有部分混合污水经溢流井 溢出，直接排入水体。截流式合流制排水系统较前一种方式前进了大步，但仍 有部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染，这是 它的严重缺点，这种方式对成库的三峡流域是不适应的。但对于下游有予净能力 的水体还是可以的，国内外在改造老城市的合流制排水系统时，通常采用这种方 式