城镇污水处理厂防洪标准和设计地面标高及排水方式的合 4页

城镇污水处理厂防洪标准和设计地面标高及排水方式的合理确定赵步超(北京中机创杰环境科技股份有限公司,北京100098)摘要通过具体分析规范、标准中与污水处理厂设计相关的防洪条文,指出了其不明确的地方,总结了影响城镇污水处理厂防洪标准、设计地面标高及排水方式的多种因素。以河北省徐水县一期3污水处理工程(3万m/d)为例,介绍了在没有污水处理厂具体防洪规范及标准情况下如何科学、合理地确定污水处理厂的防洪标准、设计地面标高及排水方式。污水处理厂防洪标准不应是简单的、同一的,而应结合当地实际情况,通过风险—投资—效益来综合评价科学合理地确定污水处理厂的防洪标准、设计地面标高和排水方式等。关键词城镇污水处理厂防洪标准设计地面标高设计洪水位1规范、标准中与污水处理厂设计相关的防洪条文滞洪区是指包括分洪口在内的河堤背水面以外临时分析贮存洪水的低洼地区及湖泊等。”《室外排水设计规范》(GB50014—2006)6.1.在可能受洪水威胁的地方建设污水处理厂不适1条规定:“厂区地形不应受洪涝灾害影响,防洪用于《室外排水设计规范》,可以依据的只有《防洪标标准不应低于城镇防洪标准,有良好的排水条准》(GB50201—94)和《给水排水设计手册·第7件。”该条条文说明中指出“厂址的防洪和排水问册·城镇防洪》。下面对《防洪标准》及《给水排水设题必须重视,一般不应在淹水区建污水处理厂,计手册·第7册·城镇防洪》中的城市防洪内容进当必须在可能受洪水威胁的地区建厂时,应采取行分析。防洪措施。另外,有良好的排水条件,可节省建《防洪标准》(GB50201—94)2.0.1条规定“:城造费用。新增条文规定防洪标准‘不应低于城镇市应根据其社会经济地位的重要性或非农业人口的防洪标准’。”数量分为四个等级,各等级的防洪标准按表1的规条文说明没有对“可能受洪水威胁”作进一步的定确定。”解释,比如没有明确指出在什么样的地形、区域中可表1城市的等级和防洪标准能受洪水威胁,受多少年一遇的洪水威胁,受多大规非农业人口防洪标准等级重要性/万人(重现期)/a模的洪水危害,洪水的持续时间及遭受到怎样的破坏等。Ⅰ特别重要的城市≥150≥200这就意味着每个设计者认识不同,对同一个污Ⅱ重要的城市150～50200～100水处理厂所设计的防洪标准可能不同,而污水处理Ⅲ中等城市50～20100～50厂设计防洪标准又直接影响污水处理厂的基建投资Ⅳ一般≤2050～20和运行费用。笔者认为《中华人民共和国水法》规定《给水排水设计手册·第7册·城镇防洪》的区域可作为“可能受洪水威胁的地区”,见下面的2.5.2条“:江河上游沿岸城市的防洪体系:一般多规定。由整治河道、修筑堤防和修建调洪水库构成。在城《中华人民共和国水法》第四十一条规定“:在防市上游修建水库调洪,可以有效地削减洪峰,减轻洪洪河道和滞洪区、蓄洪区内,土地利用和各项建设必水对城市的压力,减少河道整治和修筑堤防的工程须符合防洪的要求。”量,降低堤防的防洪标准,提高防洪体系的防洪标《中华人民共和国防洪法》第二十九条规定“:蓄准。例如:本溪市在上游没有修建观音阁水库之前,50给水排水Vol135No162009\n只依靠堤防抗洪,防洪标准只能达到50年一遇。在河北省徐水县瀑河污水处理厂近期处理规模332观音阁水库建成拦洪后,本溪市的防洪标准可以提万m/d,近期占地面积3.77hm,远期处理规模6万3高到500年一遇。⋯⋯”m/d,预留远期用地。可见《给水排水设计手册·第7册·城镇防洪》河北省徐水县瀑河污水处理厂的污水处理采2.5.2条指出了影响防洪标准最重要的一个因素,用Orbal氧化沟工艺(见图1),经处理后的尾水采即上流是否有调洪水库,水库可以滞蓄洪水,调节径用紫外线消毒达标后就近排入瀑河,污泥处理采流,上例中由于水库的修建使本溪市的防洪标准从用机械浓缩脱水工艺,泥饼外运卫生填埋。处理50年一遇提高到500年一遇!后出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》笔者认为现行《室外排水设计规范》(GB50014—(GB18918—2002)一级A标准。2006)及其他标准中关于污水处理厂防洪的条文应该细化和明确,理由为:(1)规范中的防洪规定容易使人理解为“在厂区地形不受洪涝灾害影响的情况下,其防洪标准也应等于或高于城镇防洪标准。(2)在可能受洪水威胁的地区建厂,必须参照城镇防洪标准,而《防洪标准》及《给水排水设计手册·第7册·城镇防洪》也未具体涉及污水处理厂图1污水处理厂工艺流程的防洪内容。2.2基础资料与踏勘(3)污水处理厂的规模、重要程度,处于河流的徐水县及周围的地形、地貌资料:徐水县地势西位置(上游、中游、下游),是否处在河道、泄洪区,排北高,东南低,县城位于堆积作用所形成的山前倾斜入的河流是否有堤坝,上游是否有水库,水库的防洪平原区,自然坡度1‰左右,最低点为距离县城东南库容等,都是影响城镇污水处理厂设计防洪标准、设10km处的大因镇的李家迪城村,海拔8m。徐水计地面高度及排水方式的因素,规范和标准都未明县古时修建过古城墙,就近掘土,城内形成9个大确提出。坑,现除一个填平外其他8个为积蓄雨水之用,是徐(4)没有明确的规范和标准,设计人员往往采水县雨洪调蓄的重要措施。安新县位于徐水县东南用较高的防洪标准及防洪措施,比如污水处理厂纳22km,其总地势自西北向东南略有倾斜,地势平入城镇防洪体系中并且排入的河流有防洪堤情况坦,地面自然坡度为1∶2000,西半部最高海拔下,还要求设计地面标高高于排入河流20年一遇或10m,东半部最低海拔5.5m。瀑河从徐水县穿过,30年一遇的洪水位0.5m,在自然地面达不到设计流入安新县的白洋淀。地面标高情况下必然加高自然地面,从而使污水处污水处理厂地理位置及地形资料:位于县城南理厂的基建投资大增。部,瀑河东部,厂址原为农田,地势西北高,东南低,(5)不同的防洪标准对应不同的排水河流的设地面自然标高13.30～14.00m,厂址附近的自然坡计洪水位,是设计进水泵房提升泵扬程的重要参数,度1.6‰,已纳入徐水县用地总体规划。直接关系到污水处理厂建成后的运行费用。县水利局提供的水文资料:瀑河污水处理厂段3下面通过河北省徐水县瀑河污水处理厂的实例20年一遇设计洪水流量296m/s,设计洪水位说明在没有污水处理厂具体防洪规范及标准情况下15.39m,设计堤高17.70m。如何科学、合理地确定污水处理厂的防洪标准、设计县规划局提供的防洪规划资料:瀑河徐水县城地面标高及排水方式。区以上段按50年一遇标准设防,城区以下段按202设计工程实例分析年一遇标准设防。辖区内洪水防御采取堤防加固2.1工程概况和水土保持相结合的措施,加强在上游地区的植给水排水Vol135No16200951\n树造林、修建调蓄水库等措施,增强水土涵养能年一遇洪水位+0.5m)减为14.30m后,一期填方费力,控制水土流失。下游采取修建围堤、加固现有用在设计运距11km的情况下就减少了205万元。堤防、疏通河道增大泄洪能力等方式,达到防洪减2.5污水处理厂排水方式的确定灾目的。污水处理厂出水在常年大多数时间里能够自流瀑河水库资料:位于瀑河徐水县的上游,坝址位排入水体。排放的水位不应选取多年最高水位,因于徐水县西北25km处。水库控制流域面积263为其出现时间短,易造成常年水头浪费,而应选取经2km。洪水标准为100年一遇洪水设计、2000年一常出现的高水位作为排放水位,当水体水位高于设遇洪水校核,是一座以防洪为主兼顾灌溉的中型水计水位时,可进行短时间的提升排放。利枢纽工程。瀑河水库加固扩建后,上库调蓄库容由于瀑河上游有水库防洪,即使遇到20年一遇33达2.35亿m;下库防洪库容达0.74亿m。现多的暴雨,瀑河也未必有20年一遇的洪水,由于污水年干旱,水库已没水。处理厂采用自流排放,若以20年一遇的洪水位设踏勘情况:通过走访水利部门,询问当地的老计,提升泵的扬程偏大,造成水头浪费。人,实地调查并核实了河流最高洪水位淹没情况和由于水库的修建使瀑河出现20年一遇的洪水厂区历史上洪水淹没情况,在“63·8”洪水时,瀑河概率非常小,笔者认为污水处理厂采用自排与抽排污水处理厂段中洪水位和现有堤岸顶持平,污水处结合的方式较好,此种排放方式应用得也比较多,比理厂址处并未被洪水淹没。如韶关市第二污水处理厂一期工程、杭州七格污水2.3污水处理厂防洪标准的确定处理厂一期工程、上海竹园第一污水处理厂工程、长徐水县2010年规划人口10.8万,依据表1,划沙市第一污水处理厂、南宁市江南污水处理厂二期3为Ⅳ城市,防洪标准为20～50a,考虑到瀑河对徐水工程等。下面按一期3万m/d规模对优化后的方县城的防洪标准可达100年一遇,同时瀑河污水处式进行投资效益分析。理厂段的堤坝防洪标准为20年一遇,对于污水处理提升1m污水的电机总功率为(假设水泵及电厂来说已经有水库和堤坝的双重保护了,笔者认为机的效率均为70%):P=ρgQH/(η1η2)=1000×污水处理厂自身的防洪标准可适当降低,以10年一9.8×(30000/86400)×1/(1000×0.7×0.7)=遇的洪水位设计或不考虑洪水的影响都可以。但这6.95(kW)。种情况下,污水处理厂出水必须按20年一遇的洪水每天提升1m污水的电耗为6.95×24=位进行校核。166.8(kW·h),按目前电费0.73元/(kW·h)计算2.4设计地面标高的确定可得,全年提升1m污水的电费至少为4.44万元。徐水县污水处理厂为小型污水处理厂,所处地原设计为污水一次提升,处理水借重力可以排入形为山前倾斜平原区,非处于河道、洼地,滞洪区、蓄20年一遇洪水时的瀑河中(洪水位为15.39m),最后洪区;瀑河污水处理厂段有瀑河堤坝,堤坝防洪标准一个构筑物设计水面标高为15.90m,提升泵的静扬为20年一遇洪水;以瀑河20年一遇设计洪水量程为17.33m。3296m/s计算,仅瀑河水库的防洪库容就可完全截瀑河污水处理厂常水位标高约为11.11m,参考3留洪水2.9d,全库容可截留296m/s的洪水15d;已有的工程实例,可设计瀑河污水处理厂段水位经踏勘,厂址处防洪和排涝较好。13.25m为开泵水位(以5年一遇河道洪水位作为开综合上述防洪因素的分析,结合排涝的需要,笔泵控制水位,20一遇河道洪水位进行校核),推算出最者认为以14.30m作为设计地面标高较合适(原自后一个构筑物出水井水面标高13.76m,比原来设计然地面标高为13.30～14.00m)。这样可以既达到15.90m降低2.14m,提升泵的静扬程也降低2.14m。防洪排涝要求,又可以达到减少填方费用,降低基建设计优化后全年可节省电费4.44×2.14=9.5投资的目的。(万元)。一期提升泵房后的构筑物标高的降低增加投资效益分析:由原设计地面标高15.80m(20的挖方投资估算为13万元,一期拟设2台Q=52给水排水Vol135No162009\n3625m/h,h=5m的潜污泵于出水井中,2台泵的参考文献价格共为8万元,加设液位计控制。增加的土建、设1GB50014—2006室外排水设计规范备投资约21万元,通过计算,两年多节省的电费即2中国市政工程东北设计研究院编.给水排水设计手册(第7册)城可回收潜污泵的投资,其余的23年运营期中可节省镇防洪.第2版.北京:中国建筑工业出版社,2006电费9.5×23=218(万元)。3GB50201—94防洪标准3结语4中华人民共和国水法,2002污水处理厂的设计地面标高关系基建投资,排5中华人民共和国防洪法,19976唐受印,戴友芝等编.水处理工程师手册.北京:化学工业出版入河流的洪水位及排水方式又决定着污水处理厂的社,2006电耗,对于氧化沟工艺,电耗占运行费用的比例很7郑兴灿编.城市污水处理技术决策与典型案例.北京:中国建筑工大,所以降低电耗是降低运行费用的关键。业出版社,2007城镇污水处理厂的自然地形、所处河段、河堤与8朱元甡.上海防洪(潮)安全风险分析和管理.水利学报,2002(8):城市的防洪能力、上游是否有水库等又是决定污水21～289何圣兵,崔洪升等编.污水处理项目建设程序与工程设计.北京:处理厂防洪标准、设计地面标高及排水方式的因素,中国建筑工业出版社,2008尤其上游水库是其中最为重要的因素。这就是说,防洪标准不应是“同一的”,而应具体&通讯处:100098北京市海淀区知春路甲48号盈都大问题具体分析。所以在进行污水处理厂设计时必须厦A座7层全面考虑上述因素,结合当地的实际情况,通过风电话:(010)58733286-8807险—投资—效益来综合评价,科学、合理地确定污水E2mail:zhaobuchao@163.com处理厂的防洪标准、设计地面标高、排水方式等,以收稿日期:2008-10-12降低基建投资和节省运行费用。修回日期:2009-04-02张掖市黑河湿地水源涵养工程张掖黑河湿地是河西走廊独特而宝贵的自然资源。天鹅、小天鹅等18种,国家“三有”鸟类60余种途径2张掖市黑河流域中、上游21万hm的水源涵养湿地是黑这里。3河径流产生和维系的重要生态要素,黑河37亿多m的张掖市黑河湿地水源涵养工程建设主要内容是水源2涵养湖体开挖夯填、湖底及岸坡钠基膨润土防水毯防渗径流量,决定着13万多km流域内500多万人口的生存和发展。处理。招标范围为对湖体开挖夯填及防渗处理进行招张掖市共有湿地2大类4个类型13个类别,总面积标,划分为三个标段进行招标,具体划分如下:315.63万亩(1亩≈667m2),占土地总面积的5.02%。(1)一标段。南湖湖区开挖、夯填及湖体钠基膨润土其中:天然湿地299.56万亩,分为河流湿地、湖泊湿地及防水毯防渗及输水暗涵工程,计划开工日期2009年5月沼泽湿地3个类型;人工湿地16.06万亩,占全市湿地总5日,计划竣工日期2009年7月5日。面积的5.1%,包括水塘、灌溉渠系和稻田、蓄水区、盐田(2)二标段。中湖湖区开挖、夯填及湖体钠基膨润土共4个类别。湿地内现有国家重点保护植物裸果木、星叶防水毯防渗及输水暗涵工程,计划开工日期2009年5月草、肉苁蓉等6种。5日,计划竣工日期2009年7月5日。黑河中游干流湿地总面积50.11万亩,主要分布在(3)三标段。北湖湖区开挖、夯填及湖体钠基膨润土甘州区、临泽县、高台县境内。其中:天然湿地36.06万防水毯防渗工程,计划开工日期2009年5月5日,计划竣亩,人工湿地14.05万亩。黑河中游干流湿地位于我国工日期2009年7月5日。候鸟三大迁徙途径西部路线的中段,境内湖泊、沼泽、滩工程建设地点为张掖市黑河湿地保护工程即滨河涂星罗棋布,生物多样性丰富。现有国家一级保护鸟类新区。黑鹳、玉带海雕、白尾海雕等4种,国家二级保护鸟类大(通讯员秦庆红)给水排水Vol135No16200953