任高翔 王瀚起 王妍 郝燕 陈雅丽

【摘要】与常规城市污水管网设计相比较，我国农村地区有着一定差异，其主要是由于地区结构特征不同，再加之污水处理呈现片区性差异的特点，若想促使农村地区管网设计具有更高合理性、安全性、稳定性以及维护便利性，便需进一步促进农村污水管网设计水平的提高。基于此，本文将主要针对在我国农村污水治理工作当中，如何有效设计污水管网展开分析。

【关键词】农村地区;污水治理;污水管网设计 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.089

随着我国新农村基础设施建设进程的逐步推进，农村居民日常生产生活产生的污水量显著增加。在这一背景之下，我国部分农村污水排放管网的设计缺陷和不完整性导致了污水无法在第一时间得到合理解决，只能直接排入附近河流。对附近居民的生活和自然环境造成了极大危害，破坏当地经济的可持续健康发展。

1、农村排水状况

随着经济形势的不断发展，农村环卫设备基础建设也在不断完善，原有的污水排放方式早已不能满足人们对环境的要求，生活污水处理方案的合理改进和升级非常关键，其中管网设计是重中之重【1】。现阶段，农村排水管道的现状主要有以下几点：

（1）现状生活污水多数均为无组织排放，多以地面漫流、合流明沟等方式直接排放至周边地表水;

（2）一些城镇基本建成了灌溉渠，但灌溉渠在缺乏维护时会产生沉淀物，从而造成严重的水污染问题，水质会变黑、变臭，并导致水体富营养化，在夏季干旱时很容易产生蚊子，导致附近的环境条件很差，同时，随着各种废水被排入灌溉渠道，农牧业的灌溉水也受到污染;部分灌溉渠排水设备处加装板条状后盖，可有效防止生活垃圾及其落叶进入造成堵塞;

（3）随着大城市或现代化的发展趋势，部分农村原有排水设备在基本建设期遭到严重破坏，一些新建的排水设施不成熟，设备覆盖不够、容积不足或条件不合格，不能满足当前排水量增长的需要;

（4）管网建设与运行管理相对滞后，究其原因主要有认识不到位、缺乏稳定可靠的建设和运转资金等方面。长期以来，生活污水的直接排放严重影响了居民的居住环境，河、湖等水体普遍受到污染，饮用水水质安全受到威胁，农村污水污染已成为制约农村经济发展，危害群众身体健康的突出问题。

基于对上述系列问题的分析，认为应在现状基础上，对原有排水管渠进行必要的拆除和修复，同时有针对性地进行污水管网系统完善，才能提高排水管道系统效率。

2、农村污水管网设计难点

2.1无总体规划

由于大部分农村地区对整体基础设施建设没有总体规划，农村污水管网设计存在一定问题，加之部分地区地势高差大、地质条件不好等导致管网无法正常铺设。

2.2处理方式各异

由于农村聚落形式、地势特点等差异化，管网设计方案不能千篇一律。对于农户聚落类别过于分散、地形地势以及水系阻隔等原因导致污水管网铺设困難的情况，单一采用全村或多个村庄集中处理方法显然不再适用。要进行片区划分，充分考虑到独特性，一区一个方案。

2.3管网铺设空间不足

目前我国农村的路面已经进行了硬底改造，但大部分路面基础设施并没有充分考虑后期污水管网等设备的铺设问题，由于没有预留出管道空间，中后期需要重新开挖、新建，造成资产消耗比较严重。同时，设计人员应充分考虑到旧管网的可利用性，不能千篇一律追求新建，要考虑新旧管网的合理连接。

2.4勘查工作不到位，后期施工问题多

部分村庄年代久远、地势复杂，在地勘的基础上，设计人员仍需多次到现场，对现场地势情况、地质情况、每家每户常住人口数以及现状排水情况进行充分调研才可进行后续设计，例如户数、常住人口调研不准确，排水定额选取不符合当地经济水平情况，会导致设计不合理。若管网设计过小，污水总流量的不确定性会对管道系统产生很大的影响，导致管网负荷过大;如果管网设计过大，很容易造成管道系统中的水流速度过小，导致杂质堆积。因此，农村污水管网设计的前期勘查工作非常重要且繁杂，若不到位，会出现后期施工过程中图纸与现实不符、用水量计算偏差过大等问题，产生不必要的经济损失。

2.5忽略后期的运营维护

当农村污水管网发生管道堵塞时，由于没有自动检测装置，往往发现不够及时，并且受技术和设备的限制，只靠人工疏通，难以对堵塞的具体情况和位置进行精准判断，导致疏通工作投入过多的人力，耗费时间长，工作强度大，并存在有一定的有害气体中毒风险。

3、农村生活污水治理工程的管网设计要点

针对上述农村污水管网设计问题，文章明确提出了以下必须注意的事项：

（1）污水排放系统的总体规划须有效实施，同时结合乡村景观，确定污水规划方案;

（2）污水管道系统必须与现有设备及排水现状紧密结合，对现有设计方案进行全面改进和分析，明确提出最现实、最经济的排放系统设计方案;

（3）污水排放管道的铺设位置和方向，必须结合具体情况，结合区域内未来商业用地的总体规划综合考虑，防止损坏田地、道路等;

（4）多勘查，与相关部门及当地居民有效沟通，重视后期的运营维护，确保管网系统方案落地，并长期稳定运行。

4、其他设计要素分析

4.1相关参数设计

生活污水处理工程具有长期性的特点，同时也是具有回报性的，为更好地保证项目投资本身的有效性、经济性和可控性，在设计阶段，要确保满足控制成本预算的基本要求，这也是设计工作人员必须思考的问题。在管网工程中，管网的长度、倾角和填埋深度等参数的确定都直接决定了整个项目建设预算的合理性。农村地区平均需水量较小，产生的污水较少，结合设计标准，首先确定管网设计业务规模，包括服务人口、住户综合用水定额、排水管道指标、收集指标及其改造指标等，对于地势起伏较大的地区，可考虑跌水或者架空等方式。最后根据污水管的长度和坡度，进行基本的计算和校核，避免过度设计造成项目投资过大。整个系统的出水水质不必盲目追求一级A标准，例如排放至沟塘、农田等，可降低出水水质要求，并执行当地相关标准。

此外，设计人员在进行成本预算时，有必要考虑增加污水管网后期的运营维护费，配备智能高效的机械清通设备，使运营维护工作与人工智能相结合，提高管网维护工作效率。

4.2化粪池的选型和设置

在生活污水处理工程的管网设计中，必须有针对性地做好化粪池的设计，据现场调查管理，一般情况下，每户都有化粪池，但大多属于砖砌化粪池，容易导致污水渗漏污染地下水，部分化粪池不符合我国环境保护的有关规定，因此，有必要做好化粪池的改造工作。可以依托新建的成品三格玻璃钢防腐化粪池，根据玻璃钢防腐化粪池的选型和铺设要求进行布置。在实际设计期间，根据现场的具体情况，一个化粪池可以近距离两户共用，既可以满足居民的基本需求，又可以节省工程造价，避免重复性基础资源设施建设问题。总之，在满足用户基本需求的前提下，尽量减少化粪池基本建设的总数，并参考每户常住户数确定化粪池开挖的规模和位置，同时要确保化粪池选型合理化。

针对相对集中的农户，每户化粪池出水用管网收集，统一排至村庄集中处理设备进行处理，一般可采用一体化多级同步A/O工艺，或经过人工湿地处理后排放。针对污水收集困难的农户，其污水处理模式宜选用自建分户型处理模式，住户将生活粪便污水及厨房洗涤废水用管道接至化粪池，再从化粪池出水管铺设管网将少数相邻住户化粪池排水接至较大规格化粪池处理，一个自然村设置多个分散式处理设备，解决了管网布置困难的问题。

4.3塌陷性地区的管网处理

湿陷性黄土层属于农村地区地质环境非常恶劣的地区，关键是黄土层在一定的工作压力下被水侵入，这时，土层的结构会发生变化，导致土层下移，可塌陷的黄土层对污水管道有严重的影响，特别是降水后，污水管道地下水渗入后管沟会塌陷。此时，集水情况会导致地面被挖空，从而导致地面塌陷，对行人及其交通出行都会存在一定程度的安全隱患。对此，解决黄土层塌陷问题最好的办法是采用地垫层、强夯地基和深层搅拌桩法来解决，例如在某工程项目中，由于属于自重湿陷性黄土层，等级为Ⅱ级，在考虑了设计的合理性和项目投资的合理性后，认为设计理念取决于三点，第一种是基于可塌陷的黄土层，结合区域污水管道设计的相关规定，管道沟底采用300mm三七石灰土回填，使其基本承载能力达到100KPa以上，基本解决了污水管道问题;第二点取决于该地区污水管网的设计，应尽可能避开路面和居民区，以满足基本的保护距离规定;第三点要靠湿陷性黄土层基本施工后防止污水管网地下水渗入来实现。可采用C25混凝土，最大限度地减少倒塌和破裂的风险。

结语：

目前，我国农村地区的污水处理问题还在不断地探索中，污水管道的设计还有很长的路要走。现阶段，农村污水排放的复杂情况进一步提醒人们，对于污水管网的设计要在现状的基础上进行创新和完善，只有结合农村的实际建设现状，找出与其相适应的污水管线搭建模式，才能够有效提升农村的卫生环境，从而推进新农村建设的进程。

参考文献：

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安徽省高校自然科学研究项目：巢湖流域农村污水处理现状与对策研究，项目编号KJ2020A1207