城市雨污分流系統(tǒng)設計方案一、引言城市雨污分流系統(tǒng)是解決合流制排水體系弊端（如溢流污染、污水處理效率低下、水體生態(tài)破壞）的核心工程手段，也是落實“十四五”城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設施建設規(guī)劃中“提升城鎮(zhèn)排水防澇能力”“改善水生態(tài)環(huán)境”目標的關(guān)鍵舉措。其核心邏輯是將雨水與污水徹底分離：污水通過專用管網(wǎng)收集至污水處理廠達標排放，雨水通過雨水管網(wǎng)直接排入自然水體或經(jīng)生態(tài)化處理后回用，從而避免合流制下“晴天污水直排、雨天溢流污染”的問題。本文基于《城鎮(zhèn)排水與污水處理條例》《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB____）等標準，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，構(gòu)建“前期調(diào)研-系統(tǒng)布局-生態(tài)化設計-施工運維”全流程設計框架，強調(diào)“科學性、實用性、生態(tài)性”協(xié)同，為城市雨污分流工程提供可操作的方案模板。二、設計原則雨污分流系統(tǒng)設計需遵循以下核心原則，確保工程的長效性與適應性：（一）系統(tǒng)性原則以城市國土空間規(guī)劃為引領(lǐng)，銜接防洪排澇、水資源利用、生態(tài)保護等專項規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮“源頭-管網(wǎng)-末端”全流程：源頭：結(jié)合低影響開發(fā)（LID）減少雨水徑流；管網(wǎng)：優(yōu)化污水、雨水管網(wǎng)的空間布局，避免交叉混接；末端：配套截流、調(diào)蓄、處理設施，確保污染物達標排放。（二）生態(tài)性原則融入“海綿城市”理念，優(yōu)先采用生態(tài)化技術(shù)減少人工干預：雨水系統(tǒng)：通過透水鋪裝、生物滯留池等設施實現(xiàn)“滲、滯、蓄、凈、用、排”；污水系統(tǒng)：采用節(jié)能型管材（如PE管）、低能耗水泵，降低運行能耗；水體銜接：雨水排放口設置生態(tài)護岸（如植草溝、生態(tài)磚），減少對自然水體的沖擊。（三）適應性原則考慮城市未來10-20年發(fā)展需求，預留足夠的擴容空間：污水管網(wǎng)：按“遠期規(guī)?！痹O計（如人口增長、產(chǎn)業(yè)升級帶來的污水量增加），最小管徑不小于DN300（生活污水）；雨水管網(wǎng)：采用“設計重現(xiàn)期+氣候變化”雙因子計算（如暴雨強度公式采用當?shù)亟?0年短歷時暴雨數(shù)據(jù)，設計重現(xiàn)期取2-5年，重要區(qū)域提升至5-10年）；設施：調(diào)蓄池、截流干管等末端設施預留擴建接口，應對未來暴雨頻率增加的風險。（四）經(jīng)濟性原則平衡“近期投資”與“遠期成本”：老城區(qū)改造：優(yōu)先利用現(xiàn)有管網(wǎng)資源（如保留狀況良好的合流管作為雨水管），減少拆遷成本；新材料應用：采用聚乙烯（PE）、玻璃鋼（FRP）等耐腐蝕管材，降低后期維護費用；分期實施：根據(jù)城市發(fā)展節(jié)奏，分片區(qū)推進改造（如先改造溢流污染嚴重的老城區(qū)，再擴展至新城區(qū)），緩解財政壓力。三、前期調(diào)研與現(xiàn)狀評估前期調(diào)研是雨污分流設計的基礎(chǔ)，需通過“資料收集+現(xiàn)場踏勘+模型模擬”明確現(xiàn)狀問題，為后續(xù)設計提供依據(jù)。（一）調(diào)研內(nèi)容1.管網(wǎng)現(xiàn)狀：收集現(xiàn)有管網(wǎng)的竣工圖紙、管材（鋼筋混凝土管/鑄鐵管/PE管）、管徑、埋深、檢查井位置等信息；采用管道檢測機器人（CCTV）或聲吶探測，排查管網(wǎng)破損、堵塞、錯接混接（如雨水管接入污水、污水管接入雨水）情況；統(tǒng)計管網(wǎng)覆蓋率（污水管網(wǎng)覆蓋率、雨水管網(wǎng)覆蓋率）及老化率（使用年限超過30年的管網(wǎng)占比）。2.排水體制現(xiàn)狀：劃分合流制區(qū)域與分流制區(qū)域，明確合流管的走向、匯水面積；調(diào)查合流制區(qū)域的污水來源（生活污水、工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)面源）及占比。3.水文氣象與地形：收集當?shù)乇┯陱姸裙剑ㄈ纭冻鞘斜┯陱姸裙骄幹坪驮O計暴雨雨型確定技術(shù)導則》要求的短歷時暴雨數(shù)據(jù)）、多年平均降雨量、最大日降雨量；采用GIS技術(shù)繪制地形等高線圖，分析匯水方向、坡度（如坡度大于5%的區(qū)域需加強雨水導排）。4.污染源特征：監(jiān)測合流制溢流（CSO）的水質(zhì)（COD、NH3-N、SS）、水量，分析溢流頻次（如暴雨期間每小時溢流次數(shù)）；溯源工業(yè)企業(yè)污水排放（如是否存在偷排、超標排放），生活污水混接（如陽臺洗衣機污水接入雨水管）情況。（二）現(xiàn)狀評估方法1.合流制溢流（CSO）風險評估：采用暴雨洪水管理模型（SWMM）模擬不同降雨情景（如1年一遇、3年一遇、5年一遇暴雨）下的溢流情況，計算：溢流次數(shù)（每年超過排放標準的溢流次數(shù)）；溢流總量（每年溢流的污水體積）；污染物負荷（每年溢流的COD、NH3-N總量）。2.管網(wǎng)承載力評估：對現(xiàn)有污水管網(wǎng)，采用水力模型（如InfoWorksICM）計算滿管流情況（如峰值流量時的管道充滿度，規(guī)范要求污水管網(wǎng)充滿度不超過0.75）；對現(xiàn)有雨水管網(wǎng)，計算暴雨期間的管內(nèi)水位（如是否超過地面標高，導致內(nèi)澇）。3.混接污染評估：通過“示蹤劑法”（如在雨水管投放熒光劑，檢測污水管是否有熒光劑）或“流量監(jiān)測法”（如雨天雨水管流量異常增大，說明存在污水混接），量化混接率（如雨水管中污水占比）。四、系統(tǒng)布局設計系統(tǒng)布局是雨污分流的核心，需根據(jù)前期調(diào)研結(jié)果，優(yōu)化“污水管網(wǎng)-雨水管網(wǎng)-截流調(diào)蓄設施”的空間配置。（一）匯水區(qū)劃分匯水區(qū)是雨污分流的基本單元，需遵循“地形主導、管網(wǎng)銜接、管理便捷”原則：邊界：以道路、河道、地形分水嶺為界，避免跨區(qū)域匯水；規(guī)模：單個匯水區(qū)面積宜為10-50公頃（老城區(qū)可適當減小至5-10公頃，便于管網(wǎng)維護）；編號：采用“片區(qū)+編號”方式（如“老城區(qū)-01匯水區(qū)”“新城區(qū)-05匯水區(qū)”），便于后續(xù)管理。（二）管網(wǎng)系統(tǒng)設計1.污水管網(wǎng)設計收集范圍：覆蓋所有生活污水（居民住宅、商業(yè)建筑）、工業(yè)污水（經(jīng)預處理達標后的工業(yè)廢水）、公共服務設施污水（醫(yī)院、學校）；管徑計算：污水設計流量采用“人均日污水量法”計算：\[Q_s=\frac{N\timesq\timesK_z}{____}\]其中：\(Q_s\)為污水設計流量（m3/s）；\(N\)為設計人口；\(q\)為人均日污水量（取____L/人·d，根據(jù)城市規(guī)模調(diào)整）；\(K_z\)為污水量總變化系數(shù)（按《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》，人口超過50萬的城市取1.3-1.5）。管徑采用曼寧公式計算：\[D=\sqrt{\frac{4Q_s\timesn}{\pi\timesv\times(1-\eta)}}\]其中：\(D\)為管道直徑（m）；\(n\)為管壁粗糙系數(shù)（PE管取0.010，鋼筋混凝土管取0.013）；\(v\)為設計流速（污水管網(wǎng)最小流速0.6m/s，最大流速2.0m/s）；\(\eta\)為管道充滿度（規(guī)范要求污水管網(wǎng)充滿度不超過0.75）。最小管徑：生活污水管網(wǎng)最小管徑為DN300（避免堵塞），工業(yè)污水管網(wǎng)根據(jù)廢水性質(zhì)調(diào)整（如含懸浮物多的廢水采用DN400以上管徑）。埋深要求：污水管網(wǎng)最小埋深需滿足：\[H_{\text{min}}=h_{\text{冰凍線}}+0.3\\text{m}+d_{\text{管道}}\]其中，\(h_{\text{冰凍線}}\)為當?shù)赝寥辣鶅錾疃龋ㄈ绫狈匠鞘腥?.5-2.0m），\(d_{\text{管道}}\)為管道外徑。規(guī)范要求污水管網(wǎng)埋深不小于1.5m（防止地面荷載破壞）。2.雨水管網(wǎng)設計匯水面積：按匯水區(qū)劃分結(jié)果，每個雨水管網(wǎng)對應一個匯水區(qū)；暴雨強度公式：采用當?shù)刈钚碌谋┯陱姸裙剑纾篭[q=\frac{167A(1+ClgP)}{(t+B)^n}\]其中：\(q\)為暴雨強度（L/(s·hm2)）；\(A、C、n、B\)為當?shù)乇┯陞?shù)；\(P\)為設計重現(xiàn)期（一般區(qū)域取1-3年，重要區(qū)域取3-5年）；\(t\)為降雨歷時（\(t=t_1+t_2\)，\(t_1\)為地面集水時間，取5-10分鐘；\(t_2\)為管內(nèi)流行時間，通過水力計算確定）。雨水設計流量：\[Q_y=q\times\psi\timesF\]其中：\(\psi\)為徑流系數(shù)（屋面取0.8-0.9，路面取0.7-0.8，綠地取0.1-0.3，綜合徑流系數(shù)取0.5-0.7）；\(F\)為匯水面積（hm2）。管徑計算：采用曼寧公式計算雨水管管徑，要求管內(nèi)流速不小于0.75m/s（防止淤積），不大于5m/s（防止管道沖刷）；最小管徑為DN300（避免堵塞）。3.截流干管設計（合流制改造專用）對于合流制區(qū)域，需設置截流干管將旱流污水與初期雨水截流至污水處理廠，后期雨水溢流至自然水體。設計要點：截流倍數(shù)：截流倍數(shù)\(n_0\)（截流干管設計流量與旱流污水量的比值）取1-3倍（根據(jù)水體環(huán)境要求調(diào)整，如敏感水體取3倍）；截流干管流量：\[Q_j=n_0\timesQ_h\]其中，\(Q_h\)為合流管的旱流污水量；截流井位置：設置在合流管進入污水處理廠之前的節(jié)點，采用“堰式截流井”（適用于小流量）或“槽式截流井”（適用于大流量），確保旱流污水全部截流，雨天超過截流倍數(shù)的雨水溢流。（三）節(jié)點與附屬設施設計1.檢查井：布置間距：污水管網(wǎng)檢查井間距為20-50m（管徑越大，間距越大）；雨水管網(wǎng)檢查井間距為30-60m；結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混凝土檢查井，井深超過4m時設置爬梯；井座與管道接口采用柔性連接（如橡膠圈），防止不均勻沉降導致破損。2.雨水口：布置位置：道路低洼處、路口轉(zhuǎn)角處、建筑物檐角下方；間距：30-50m（透水鋪裝區(qū)域可適當增大至60-80m）；類型：采用“平箅式雨水口”（適用于路面）或“立箅式雨水口”（適用于綠化帶），箅子采用鑄鐵或復合材料（防盜竊、防堵塞）。3.調(diào)蓄設施：類型：雨水調(diào)蓄池（地下式或地上式）、調(diào)蓄塘（利用天然河道或人工湖）；容積計算：采用“截流倍數(shù)法”或“模型模擬法”，如：\[V=n_0\timesQ_h\timest\]其中，\(t\)為調(diào)蓄時間（一般取1-2小時）；布置位置：匯水區(qū)下游、管網(wǎng)末端或污水處理廠附近，便于雨水回用或排放。4.排放口：污水排放口：接入城市污水處理廠，排放口設置“在線水質(zhì)監(jiān)測儀”（監(jiān)測COD、NH3-N、SS）；雨水排放口：接入自然水體（河道、湖泊），排放口設置“生態(tài)護岸”（如植草溝、石籠護岸），減少雨水對水體的沖刷；敏感水體（如飲用水源地）的雨水排放口需設置“雨水凈化設施”（如人工濕地）。五、低影響開發(fā)（LID）與生態(tài)化設計低影響開發(fā)（LID）是雨污分流的“源頭控制”手段，通過模擬自然水文過程，減少雨水徑流與污染。（一）LID設施融合根據(jù)匯水區(qū)的土地利用類型，選擇適宜的LID設施：屋頂綠化：適用于居民樓、商業(yè)建筑，采用“植被層-基質(zhì)層-排水層-防水層”結(jié)構(gòu)，基質(zhì)層厚度10-15cm（輕質(zhì)材料，如珍珠巖+腐殖土），減少屋面徑流系數(shù)至0.3-0.5；透水鋪裝：適用于人行道、停車場、廣場，采用“透水磚-透水基層-透水墊層”結(jié)構(gòu)，基層用級配碎石（厚度15-20cm），墊層用透水混凝土（厚度10-15cm），滲透系數(shù)不小于0.5mm/s；生物滯留池：適用于綠化帶、道路兩側(cè)，采用“植被-土壤-砂層-礫石層”結(jié)構(gòu)，深度0.6-1.2m，種植耐早、耐澇植物（如美人蕉、再力花），凈化雨水徑流中的SS、COD（去除率可達60%-80%）；雨水花園：適用于居住小區(qū)、公園，結(jié)合景觀設計，采用“淺凹綠地+水生植物”結(jié)構(gòu)，收集屋面、路面雨水，經(jīng)沉淀、過濾后滲入地下或排入雨水管網(wǎng)。（二）生態(tài)化管網(wǎng)改造1.雨水管網(wǎng)生態(tài)化：采用“多孔混凝土管”或“塑料滲濾管”，增加雨水下滲；在管網(wǎng)沿線設置“生物滯留帶”（綠化帶低于路面10-20cm），收集管網(wǎng)溢流的雨水。2.污水管網(wǎng)節(jié)能化：采用“低能耗水泵”（如潛水排污泵，效率超過80%），優(yōu)化管網(wǎng)水力坡度（如采用“重力流為主、壓力流為輔”的布局，減少水泵提升次數(shù)）；在污水管網(wǎng)末端設置“能量回收裝置”（如利用污水余壓發(fā)電）。六、施工與驗收管理施工與驗收是確保設計落地的關(guān)鍵，需嚴格控制質(zhì)量，避免“重設計、輕施工”的問題。（一）施工質(zhì)量控制1.管材檢驗：進場管材需提供出廠合格證、檢測報告（如PE管需檢測環(huán)剛度、抗?jié)B性）；抽樣檢驗：每批管材抽取1%（不少于3根）進行外觀檢查（無裂紋、凹陷）、尺寸偏差（管徑誤差不超過±2%）、物理性能測試（如鋼筋混凝土管的抗壓強度）。2.溝槽開挖：坡度：根據(jù)土壤類型調(diào)整（如砂土坡度為1:1.5，黏土坡度為1:1），避免坍塌；基底處理：清除基底的軟土、雜物，采用級配碎石墊層（厚度10-15cm），壓實度不小于95%（重型擊實標準）；排水：溝槽內(nèi)設置集水井（間距____m），用潛水泵排出積水，防止基底浸泡。3.管道鋪設：標高控制：采用水準儀測量，管道標高誤差不超過±10mm；接口處理：PE管采用“熱熔連接”（對接焊縫強度不低于管材本身強度）；鋼筋混凝土管采用“柔性接口”（橡膠圈密封，接口間隙用水泥砂漿填充）；回填：管道鋪設后，及時回填中粗砂（厚度不小于20cm），分層壓實（每層厚度20-30cm），壓實度不小于90%（管道上方50cm內(nèi)）。（二）驗收標準與流程1.中間驗收：溝槽驗收：檢查溝槽坡度、基底處理、排水情況；管道鋪設驗收：檢查管道標高、接口質(zhì)量、檢查井砌筑質(zhì)量；資料驗收：收集施工記錄（溝槽開挖記錄、管道鋪設記錄、管材檢驗報告）。2.竣工驗收：通水試驗：污水管網(wǎng)通水試驗（打開上游閥門，檢查管道是否暢通）；雨水管網(wǎng)通水試驗（模擬暴雨流量，檢查是否有內(nèi)澇）；閉水試驗：污水管網(wǎng)閉水試驗（封堵管道兩端，注入水至管頂以上0.5m，保持24小時，滲漏量不超過規(guī)范要求（如DN300管道滲漏量不超過0.025m3/(h·m)）；水質(zhì)檢測：污水排放口水質(zhì)檢測（COD、NH3-N、SS），需符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB____）；資料歸檔：提交設計圖紙、施工記錄、驗收報告、監(jiān)測報告，存入城市管網(wǎng)信息系統(tǒng)。七、運行維護與智慧化管理運行維護是雨污分流系統(tǒng)長效發(fā)揮作用的保障，需建立“日常巡檢-定期清淤-應急處理”機制，并借助智慧化技術(shù)提升管理效率。（一）日常運行維護1.巡檢制度：污水管網(wǎng)：每月巡檢1次，檢查檢查井井蓋是否完好、井內(nèi)是否有積水/堵塞、管道是否有破損/滲漏；雨水管網(wǎng)：暴雨前巡檢1次（清理雨水口雜物、檢查截流井閥門狀態(tài)），暴雨后巡檢1次（檢查管道是否有內(nèi)澇、調(diào)蓄池是否滿溢）；截流設施：每季度巡檢1次（檢查截流井堰板/槽體是否損壞、閥門是否靈活）。2.清淤制度：污水管網(wǎng)：每1-2年清淤1次（采用吸污車或管道清淤機器人），清淤后的淤泥送垃圾填埋場或資源化利用（如制磚）；雨水管網(wǎng)：每半年清淤1次（暴雨后增加清淤次數(shù)），清理雨水口箅子上的雜物（如樹葉、塑料袋）。3.應急處理：管道破裂：立即關(guān)閉上下游閥門，用沙袋封堵泄漏點，通知搶修隊伍更換管道；溢流污染：暴雨期間啟動調(diào)蓄設施，減少溢流；溢流后及時清理水體表面的漂浮物，投放微生物菌劑降解污染物；內(nèi)澇積水：開啟雨水泵，將積水排入河道；在積水嚴重區(qū)域設置警示標志，疏導交通。（二）智慧化管理體系1.管網(wǎng)信息系統(tǒng)（GIS）：錄入管網(wǎng)的位置、材質(zhì)、管徑、建設年代、巡檢記錄等信息，實現(xiàn)“一鍵查詢”；疊加地形、水文、氣象數(shù)據(jù)，分析管網(wǎng)的空間分布與風險區(qū)域（如低洼易澇區(qū)）。2.監(jiān)測設備：流量監(jiān)測：在污水管網(wǎng)入口、雨水管網(wǎng)出口安裝“電磁流量計”，實時監(jiān)測流量（如污水管網(wǎng)峰值流量、雨水管網(wǎng)暴雨流量）；水質(zhì)監(jiān)測：在截流井、排放口安裝“在線水質(zhì)監(jiān)測儀”，實時監(jiān)測COD、NH3-N、SS（如發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常，及時排查混接污染）；水位監(jiān)測：在檢查井、調(diào)蓄池安裝“液位傳感器”，實時監(jiān)測水位（如水位超過預警值，觸發(fā)報警）。3.模型模擬：采用SWMM、InfoWorksICM等模型，模擬不同降雨情景下的管網(wǎng)運行情況（如溢流次數(shù)、內(nèi)澇范圍）；優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)模型預測結(jié)果，調(diào)整截流井閥門開度、調(diào)蓄池運行模式（如暴雨前提前排空調(diào)蓄池，預留容積）。八、案例分析：某城市老城區(qū)合流制改造項目（一）項目背景某城市老城區(qū)面積5平方公里，人口10萬，原有合流制管網(wǎng)建于上世紀80年代，管徑DN400-DN800，老化率達60%。暴雨期間（如5年一遇暴雨），合流管溢流次數(shù)達12次/年，溢流COD負荷占水體污染的70%，水體水質(zhì)為劣V類。（二）設計方案1.匯水區(qū)劃分：將老城區(qū)劃分為10個匯水區(qū)（每個0.5平方公里），便于管網(wǎng)管理。2.管網(wǎng)改造：新建污水管網(wǎng)：采用DN300-DN600PE管，收集生活污水與工業(yè)廢水（工業(yè)廢水經(jīng)預處理達標后接入），接入城市污水處理廠（處理能力10萬m3/d）；修復雨水管網(wǎng)：對破損的合流管進行內(nèi)襯修復（采用HDPE內(nèi)襯管），保留原有管道作為雨水管，管徑調(diào)整為DN500-DN1000；截流干管：在合流管進入污水處理廠前設置截流干管（管徑DN800），截流倍數(shù)取2（截流旱流污水量的2倍）。3.生態(tài)化設施：雨水調(diào)蓄池：在匯水區(qū)下游建設地下式調(diào)蓄池（容積5000m3），儲存暴雨期間的雨水（超過截流倍數(shù)的雨水），待暴雨過后排入雨水管網(wǎng)；LID設施：結(jié)合老城區(qū)改造，建設屋頂綠化1萬平方米（徑流系數(shù)從0.8降至0.4）、透水鋪裝2萬平方米（徑流系數(shù)從0.7降至0.3）、生物滯留池5個（凈化初期雨水）。（三）實施效果溢流控制：溢流次數(shù)從12次/年減少至2次/年，溢流COD負荷減少80%；污水處理：污水收集率從80%提高至95%，污水處理廠進水濃度（COD）從200mg/L提高至350mg/L（提高處理效率）；水體改善：水體水質(zhì)從劣V類提升至IV類（COD≤30mg/L，NH3-N≤1.