中小城市老城区水环境治理技术和实践

2022-09-21 16:40:30 来源:写作指导

摘要:水环境污染、城市内涝是当前中小城市老城区面临的十分突出的问题,影响城区人居环境甚至生活安全。鹰潭市老城区水环境治理项目实施中,通过积极探索和总结经验,创建了老城区全方位水环境治理简约高效的“地方政府+大型央企+EPC”模式,采用“正本清源、管网改造、控源截污、末端调蓄、生态景观”的五步走技术路线,确保了老城区全域治理,有效解决了管网建设中“断头管”“混接管”等问题,取得较好的水环境治理效果,其做法对其他城市老城区水环境治理有重要借鉴价值。

关键词:老城区;水环境治理;鹰潭市

水环境污染、城市内涝是当前中小城市老城区面临的十分突出的问题,影响城区人居环境甚至生活安全。2018年中央环保督查组“回头看”提出鹰潭市现状老城区存在生活污水直排、污水收集率低、污水处理厂进水浓度低、东湖溢流污染、内涝等环境问题[1]。为此,鹰潭市加快了老污水处理厂原址环境整治步伐,将老污水处理厂原址作为排水防涝调蓄湿地进行改造,加快推进中心城区排水主通道项目建设、城区污水管网建设和改造,提高城镇生活污水收集处理率、污水处理厂进水浓度,大力改善水环境,取得较好的效果,其水环境治理技术及实践可供其他城市老城区水环境治理借鉴。

1鹰潭市老城区排水系统及水环境现状

鹰潭市老城区城东、城西排水干渠以及梅园片区均为雨污合流制区,雨污管道混接情况复杂,排水管道淤堵、破损严重,雨天大量污水溢流东湖,造成水体严重污染,沿信江、白露河、童家河亦有污水直排口存在。老城区雨天有内涝积水点10处,其中最为严重的为白露涵洞。白露涵洞为龙虎山大道下穿沪昆铁路涵洞,是鹰潭市重要的交通咽喉,其地面高程仅27.39m,为周边地势最低处,比白露河20a一遇洪水位低4.46m,现状排水高区、低区未分区,白露涵洞处未设置压力井盖,高区压力水经此处时反涌,本身地势较低,容易在白露涵洞处形成积水,同时上游集水范围广、峰值流量大,现有排涝泵站抽排能力不足,常造成严重内涝。白露涵洞西侧的西外湖,约有4hm2被占用,缺失雨水渗蓄空间,现状西外湖污水提升泵站及排涝泵站前池未设置除臭设施,溢出的臭气影响周边居民的身心健康。

2创新水环境治理技术

针对老城区排水和水环境现状,提出老城区水环境治理秉承“全域统筹、系统治理”的理念,总结出水环境治理的六大技术措施系统,即建池调蓄与泵站强排系统、雨污管网分流截流系统、面源内源污染控制系统、工程补水净化系统、管网监测数字化系统、生态景观美化系统,确保了新建与现状之间、管网与调蓄之间有效衔接,确保内涝治理和污染物控制双目标的实现[2]。

2.1“高水高排,低水低排”的内涝治理技术新理念

针对久治不愈的严重内涝问题,鹰潭市在水环境综合治理中对白露涵洞和四海路沿线内涝点进行改造,依据室外排水规范和《鹰潭市中心城区排水(雨水)防涝综合规划》(2017—2030年),按照30a一遇24h排涝标准进行改造,排涝系统运行1h可应对77.25mm降雨、连续运行3h可应对129.33mm降雨[3]。内涝综合治理按30a一遇24h排涝标准设计工程规模,通过优化排水分区、改造老旧管网和建设“调蓄+强排”的末端排水设施等措施,采用“高水高排,低水低排”的排水理念,提高雨水的滞蓄能力,降低城市内涝风险[4]。工程技术措施实施后,内涝治理效果明显。

2.2系统性的内涝和水环境治理工程技术措施

根据老城区现状排水特点,实施了以下工程技术措施:(1)调蓄雨水泵站工程。新建10000m3地下调蓄池以控制末端溢流污染,新增流量为6m3/s的排涝泵站,提高排涝能力(现有泵站启泵水位过高,新增泵站联合调蓄池实现“调蓄+强排”的排水系统)。(2)调蓄湿地工程。恢复西外湖调蓄功能,将其改造成调蓄湿地,充分利用废弃污水处理厂存留深坑,适当改造后作为西外湖调蓄空间,调蓄湿地设计水位为24.00~26.50m,池体调蓄容积为67000m3。(3)两大主排水通道工程。新建沿龙虎山大道双孔2.66m×1.3m箱涵,穿浙赣铁路下方白露涵洞,铺设至西外湖调蓄湿地。利用现状西干渠(断面尺寸为6m×12m)作为另一个雨水通道,末端为地下调蓄池,实现初期雨水控制。(4)路面雨水收集系统。基于“高水高排,低水低排”理念,新建白露涵洞两侧横向排水沟系统,对白露涵洞路面径流采用单独系统进行收集和排放。两大主排水通道主要输送“高水”,路面径流为“低水”,通过涵洞两侧排水沟进行排放,并设置紧急一体化雨水泵站(流量为1000m3/h),及时排出路面积水。(5)污水主干管工程。新建DN1600污水主干管,将老城区主要污水通过管道收集至污水处理厂。在老城区还有管网雨污分流改造工程,主要通过对市政道路和小区雨污管网进行改造,针对老城片区雨污管道混接、污水直排、溢流污染、积水内涝等问题[5],对老城区35条市政道路进行改造,其中:22条路新建排水管道,新建道路雨水管6.92km、污水管17.49km;13条道路进行清淤修复。同时,对老城区6.7km2城中村、新旧居住小区、商业区、学校区域进行排水管网雨污分流改造,确保排水管网改造全覆盖。(6)补水工程。定期对调蓄湿地进行补水,改善水体水质。

3创新水环境工程施工实践

鹰潭市老城区水环境治理“点多、线长、面广”,工程施工面临许多困难。鹰潭市位于怀玉山—武夷山复式隆起带的复合部位,岩石层、杂填土及黏土层不均匀分布,地势起伏变化较大,为排水管网施工造成很大困难。在快速推进老城区水环境综合整治工程建设中,积极探索,通过模式创新、技术创新和工法创新,将技术创新工作与实践有效地结合起来,先后完成多项科技攻关,确保了项目有效实施并取得良好效果。

3.1管涵施工中创新预应力箱梁施工工艺技术

管网施工中,白露涵洞下穿沪昆铁路,雨水箱涵与铁路涵洞相交,为减少箱涵施工对铁路涵洞的影响,采用雨水箱涵为20m×48m×20m现浇预应力混凝土箱形结构梁,涵洞内行车道净高要求4.5m,箱梁采用平坡布置。该部位施工重点和技术难点为人工挖孔桩施工、箱梁整体混凝土浇筑、后张法预应力张拉及孔道灌浆,通过施工方案的动态优化调整、过程安全、质量控制等技术攻关,为工程的顺利完成等提供可靠的保障。箱涵施工中的主要创新点:①承重脚手架通过钢筋焊接方式支撑,利用侧撑作为连接件,经预压试验检验支撑架的稳定性,确保支撑架的承重能力,是大跨度箱涵整体浇筑关键支撑因素,保证了混凝土浇筑的安全进行;②在净高4.5m、净宽8m的铁路涵洞内完成88m箱梁混凝土浇筑,且一次成型,箱涵无施工缝,浇筑质量高,保证了预应力混凝土施工质量[6];③预应力张拉两端同步张拉、异步锚固,加载分级控制,升压或降压均缓慢进行,两端伸长量之和与理论计算值比较,限差为±6%,克服技术质量要求高、工艺精确控制难度大等难题,保证了张拉质量。该预应力箱梁的施工,确保了老城区雨水主通道的打通,是项目的关键节点。

3.2采用独特的卸载顶管施工工艺技术

在道路主管网施工中,四海东路路段雨水主管设计长度为322m,上游接交通路、四海东路、站江路雨水,管径2400mm,原设计为DN2000顶管施工,因设计流量增加导致管径变大,覆土厚度原本较小,管径变大后覆土厚度进一步减少,顶管施工对管顶覆土厚度有严格要求,一般不小于3m或1.5倍管径,故本工程最小覆土厚度为3.6m,而根据设计标高,此路段覆土最薄处仅76cm,该路段地质条件极差,地面以下1~5m基本为杂填土,主要为建筑垃圾、煤灰、红砂石块等,不具备顶管施工条件,若采取传统的人工顶管施工存在严重的安全隐患。经过技术攻关,采用主动减荷的方式,将路面破除、管顶以上荷载卸荷后实施管道顶进,管道可以起到对两侧土的支护作用,既保证管内作业人员的安全,又可将管前端的土采用机械挖除,管内清土的工作量减少,加快施工进度,同时管道顶进后临时回填,铺盖钢板之后可以快速投入临时通车,顺利完成了该段管道施工。该施工技术方案的创新点有:①采用先卸载路面、挖开管顶覆土后顶管的方式,解决顶管作业时管顶覆土厚度达不到安全施工要求的难题;②与普通开挖方式相比,卸载顶管法路面破除面积小,沟槽开挖深度小,在进行顶管作业的同时还能满足沟槽上方的通车需要,比明挖埋管更具有优势;③工程位置地质条件极差,即使覆土厚度满足管顶覆施工要求,也会因土质较差而导致顶管后管顶空隙较大,甚至只剩下表层的混凝土板和沥青层,如果上部继续通行,极有可能塌陷,导致大的人员和财产损失,造成恶劣的社会影响,而采用主动卸荷的方式,降低了危险系数和安全风险,加快了施工进度。

3.3水环境治理中创新底泥清淤及处置技术

为满足调蓄湿地和调蓄池的施工条件要求,需对现状调蓄湿地和调蓄池内的淤泥进行清除处理。西外湖现状湿地底泥主要为生活污染型高氮磷的污泥,疏松状、富含有机质和营养盐的灰黑色底泥,含水量高、黏性颗粒含量多、强度低且具有明显的层序结构,成分复杂、有明显臭味,存在多种危害。在西外湖调蓄湿地施工开始阶段,需将现状底泥全部清除处理。经过大体积的老旧污水处理厂污泥清淤转运,通过固化搅拌试验,在新建的搅拌固化场地上,淤泥底泥中加入固化剂,搅拌均匀,固化脱水后,将现状淤泥含水率从70%以上降至60%以下,经过淤泥成分检测达到填埋要求后运至鹰潭市垃圾填埋场进行填埋。本次淤泥处理中围堰施工技术和施工降排水技术的灵活运用大大提高了淤泥转运的效率,有效解决了施工时间紧、任务重的难题。淤泥固化剂的配比以及掺量经过淤泥固化试验计算确定,使本次淤泥固化处理更加经济环保。

4鹰潭市老城区水环境治理效果

鹰潭市老城区水环境治理项目是环保督察项目,项目业主方委托采用城市水环境治理EPC总承包模式,项目实施单位作为中央企业,具有高标准执行力和多年施工经验,在施工实践中突破常规治理模式,统筹安排资源,避免交叉作业,分时段开工、分阶段实施,同时注重河流水质、岸线绿化两个方面的治理提升,把原黑臭水体打造成为“鱼翔浅底的清澈河流、开放共享的绿色长廊、舒适宜人的生态空间”。在施工过程中,按照“管网疏导、正本清源、过程管控、末端调蓄、生态景观”五步走技术路线,不仅顺利将久治不愈的堵塞管道彻底疏通,并且良好地践行了“绿水青山就是金山银山”的理念[7],做成了水环境治理的精品样板工程,为市民创造宜居空间,为经济社会发展增加了活力动力。

5结语

老城区水环境综合整治必须坚持系统思维、全流域治理和源头治理,从末端截污向正本清源延伸、从城市水体湿地向管网支流治理,破解水体和管网分段整治、碎片化施工的弊端,才能从根本上解决城区水环境问题。鹰潭市老城区水环境治理项目实施中,通过积极探索和总结经验,创建了中小城市老城区水环境治理的“地方政府+大型央企+EPC”模式,形成管理简约高效、全方位实施的治理模式。采用“正本清源、管网改造、控源截污、末端调蓄、生态景观”的五步走技术路线,确保了老城区全域治理,有效解决了管网建设中“断头管”“混接管”等问题。其做法对其他城市老城区水环境治理有重要借鉴价值。

作者:熊诗涛 单位:中国安能集团第二工程局有限公司