城市排水系統發展與研究

郭小東

（延安大學西安創新學院 建工系，陜西 西安 710100）

1 緒論

1.1 理論背景

近年來，在幾次強降雨過程中，北京、武漢、杭州、重慶、廣州等城市出現了嚴重的城市內澇，嚴重影響了居民日常生活和工作，引起了全社會對城市排水系統空前的關注和思考.目前，我國的經濟建設不斷呈上升趨勢，城市建設也在逐步的發展，大量的公共基礎設施得以推進.城市給排水管網作為市政基礎工程的一個重要組成部分，已經在城市之間以及市郊地帶不斷的延伸.在現階段，我國的很多城市給排水系統還不是很完善，更為嚴重的是還有很多的城市繼續沿用20世紀甚至更晚到解放前的給排水管道，在效果和使用的效率方面存在許多的弊端.因此，必須加強城市的給排水管網的優化配置的建設，完善基礎設施建設，主要包括排水、供氣、供暖等市政管道系統的建設.作為市政管網的一個重要組成部分，給排水管網系統是由各種水塔、管道等多種基礎設施構成的輸送水系統.從使用材料、管線的方案，設備的配置等個方面都是屬于這個系統的工程，無論哪個方面出現了錯誤，就會影響整個工程技術的經濟指標.因此，優化配置好排水管網，可以降低管網的投資與運行維護成本，提高管網系統的可靠性，從而降低能耗，達到新技術的發展.

1.2 研究的目的和意義

城市排水系統建設的發展，要借鑒國內外的先進經驗使新城區的規劃和老城區管網的改造能夠順利進行.科學合理的選用污水指標，選擇老城區的排水機制，規劃水處理廠的布局，解決道路及低洼地區積水并且有針對性地做好雨水系統的規劃、雨水的資源化利用是十分重要的.

1.3 研究的重點內容

本課題研究的重點內容主要是污水系統和雨水雨水兩部分.通過排水現狀如排水管網、城市防洪排澇等基礎設施布置、河流水系等的調查分析，分析現存問題，理清發展思路，提出改造意見.另外對中水回用、雨水利用做一些闡述.

2 我國城市排水系統的現狀分析

我國許多大城市已建成較為完善的現代化排水系統，但依然存在以下問題：由于經濟與人口的急劇增長，原規劃排水量標準偏低，排澇標準低，規劃建設的污雨水管道管徑偏小；建設分布不均勻，污雨水管道系統建設滯后；城市排水河流河道淺并淤積嚴重，對排澇不利；城市污水處理程度不高等.在城市化建設進程的快速發展的背景下，給排水管網的覆蓋密度也在逐步的增加，建設速度也在逐步的加快.在這種情況下，出現新的給排水系統與原有的管網系統的對接配合問題是難免的，新系統設計與設備的配置也會存在著是否合理的問題.（1）主要的寄出設施建設的管理工作和規劃設計滯后，主要表現為只是重視城市建筑物的規劃而忽略了市政工程的管線規劃，重視道路工程基礎設施建設輕視工程管線配套.（2）在工程的管線設計過程中，設計院也經常缺乏資料和長遠的考慮，并沒有結合實際的綜合管線設計.（3）在設計方法上，一般大多數的工程技術員都是采用傳統的計算模式進行，這樣導致工作的效率比較低，優化的切入點自然地也會存在一些難題.（4）對于現在的那些城市里的高層建筑，給排水系統在設計時，常常沒有考慮到它們功能上的專門優化，從而導致水壓不穩、檢修等困難的發生.

2.1 污廢水排除系統存在的問題

2.1.1 城市建設與排水需求之間矛盾突出

目前，城市內澇、河流的污染嚴重的現象更加顯著，其主要原因是沒能很好的處理“規劃、建設、設計、運行”與城市的排水需求之間的矛盾，主要反映在以下的幾個方面：

（1）城市規劃重視地上建設，忽略地下的建設進度.

（2）城市排水的規劃不能滿足城市基礎設施建設的需求.

（3）城市污水設施建設過程與城市建設過程沒有很好的匹配.

2.1.2 老城區合流制排水管網存在諸多弊端

老城區排水管道系統由于設計年代久遠，使用時間長，破損淤積嚴重，且多為合流管道，不僅污染環境，而且導致汛期排水不暢，嚴重影響居民的出行和安全.再加上缺乏到位的管理，附近居民不斷的擅自改建亂接及后續管道配備，導致老城區管道系統存在管道過細、管網過密、定位缺失、管理不已等問題，對后期市政整改及維護造成很大的影響.

2.1.3 局部管道設計不合理、排水不暢導致外溢

部分地區管道流程路線過長、迂回過多，給維護帶來極大不便；居民區內的沉砂井、化糞池及排水管網標高與政管網不統一，出現排泄不暢及倒流；排水管道設計時只考慮生活污水，忽略匯流面積和暴雨強度的計算，導致排水不暢而外溢；區域城市用地功能考慮不周，導致遠期水量過大.

2.2 雨水排除系統存在的問題

2.2.1 我國雨水管道建設現狀

我國城市雨水管網設計暴雨重現期較小，不滿足《室外排水設計規范》.城市基礎設施長期投入不足，歷史欠賬多，雨水管網建設標準低；當前大多數城市主要仍采用雨污合流的排水體系管網缺乏維護，雨季排水能力差；在全球氣候變化、降雨規律發生改變的情況下，反映城市降雨特征的暴雨公式沒有及時更新，設計方法落后.

2.2.2 雨水利用存在的主要問題

雨水利用在我國起步較晚，雖有少數先進的示范工程，但整體社會的雨水利用依舊存在以下的主要問題：

（1）管理措施不到位、規劃設計未予以考慮.

（2）對雨水利用重視程度低，公眾參與意識淡薄.

（3）缺乏雨水利用標準和規范，亟待完善相關政策法規.

（4）城市雨水利用理論和技術滯后，雨水利用科學體系尚未形成.

2.2.3 近年來城市內澇現象嚴重

2010年，住房和城鄉建設部對全國的351個城市進行了城市排澇能力的專項調研.結果表明，2008年到2010年期間，全國有62%的城市曾經發生過不同程度的內澇，其中有137個城市發生過3次以上的內澇災害，甚至擴大到西北部干旱少雨的西安等城市；在發生過內澇的城市中，74.6%的最大積水深度超過50cm，積水時間超過半小時的城市占78.9%，其中最大積水時間超過12小時的有57個城市.城市內澇已經逐漸成為涉及全國的問題，嚴重影響著城市的經濟社會發展和市民的日常生活.

2.3 污水處理系統現狀

制約污水處理系統發展的現存問題有：

（1）資金短缺，污水處理費入不敷出.

（2）部分地區地方財力不足，財政補貼困難.

（3）管網不配套，影響處理效果.

（4）污泥處理投資不足，污泥處置方式落后.

（5）處理規模較小，缺乏使用再生水的用戶，水回用率較低.

3 城市排水系統的優化改造

3.1 城市排水系統的管網優化

3.1.1 城區現有排水管網的改造

為了加快城市排水管網設施建設，更好地服務于快速發展的城市建設需要，提出以下建議：

（1）基礎設施建設，要科學合理地規劃，避免重復建設.

（2）結合城市的發展規劃，加快老城區管網的改造.

（3）完善污水處理廠配套管網的建設，充分發揮污水廠處理能力.

（4）建立排水管網的科學化管理模式，提高城市排水系統管理效率.

（5）積極研究再生水利用模式，以節省水資源，保護環境.

3.1.2 城市內澇的治理

城市的基礎設施建設中，加大排澇能力的建設迫在眉睫.對于那些已經建成城區，除了加強排水的系統建設外，還應該考慮到其他的綜合性措施，比如雨水滲透、雨水蓄滯.除此之外，我國依然處在城市大發展的進程中，新城區一定要把地下設施先建起來，避免再走“先地上后地下”的老路.

3.1.3 遠期發展的管網規劃設計

在規劃前期，應綜合考慮城市發展需求及排水能力目標，劃應針對不同城市的不同的自然條件和社會條件，因地制宜，處理好總體目標、經濟與施工建設之間的平衡，應堅持以下原則：

（1）堅持全面規劃、協調建設的原則，排水規劃與其它規劃相適應.

（2）堅持因地制宜、合理布局的原則，排水系統規劃和道路規劃相適應.

（3）堅持近遠期結合的原則，近遠期管網工程相適應.

（4）堅持重點突出、量力而行的原則，排水規劃和環保專項規劃相適應.

3.2 城市污廢水處理廠的建設

3.2.1 集中式污水處理

集中式排水系統的基本特征是：所輸的城市給水及收集的污水都是到水廠進行集中處理的.

集中式模式可發揮處理規模大、易統一管理的優勢；不利的因素是：要首先建設基本完善的城市給水管網和污水管網設施；處理廠離用水點比較遠，輸配過程復雜而且困難.

3.2.2 分散式污水處理

分散式供排水系統模式的主要特征是：按不同水質和水處理目標，在城市區域內分散設置大量小型處理廠.

采用分散式模式，建設小型的水處理系統可以有效的避免或者是緩解不同的廢水混合所造成更難處理的弊端，可以利用易于制造的設備，避免了輸配水的困難.

3.2.3 混合式污水處理

3.2.4 污水處理模式的發展方向

在城市污廢水處理設施的建設及運營中應注意以下幾點：

（1）要找到投資少而且長期運行費用低的辦法平衡建設與處理的匹配問題.

（2）避免建設與運行相脫離的現象發生，做到廠建必用.

（3）適量增加投資，改善廠建，把城市污水就近處理和回收.

（4）在建廠初期要給予重視，提高決策，注重污泥減量化和資源化利用.

3.3 城市排水系統中的雨水利用

3.3.1 雨水的收集、處理及利用

3.3.1.1 雨水的收集

雨水的收集包括：屋面雨水收集，路面雨水收集，停車場、廣場雨水收集，綠地雨水收集等.

3.3.1.2 雨水的處理

通常雨水處理采用截污、棄流、沉淀、過濾、消毒的流程，工藝流程略.

3.3.1.3 雨水的利用

現代城市雨水利用是一種新型的多目標綜合性技術，這項技術有著廣泛而深遠的意義.可以實現節水、控制城市水土流失、水資源的涵養與保護、減輕城市排水和處理系統的負荷、減少水污染和改善城市生態環境等目標.

3.3.2 雨水利用的效益

城市雨水利用的效益有直接效益和間接效益，主要包括以下幾方面：

（1）減少自來水的使用量，節約水費.

（2）降低排水系統對城市水體的污染.

（3）節省城市排水設施的運行費用.

（4）提升防洪標準而減少經濟損失.

（5）改善城市生態環境帶來的收益.

（6）減少地面沉降海水入侵等帶來的危害.

3.4 城市排水系統中的中水回用

中水主要是指城市污水或生活污水經處理后達到一定的水質標準，可在一定范圍內使用的非飲用的雜用水，其水質介于上水與下水之間.中水回用可為城市開辟第二水源，可大幅降低自來水的消耗量，在一定程度上解決了污水對水源的污染問題.

3.4.1 中水回用的意義

（1）中水回用開辟了新的水資源，節省水資源.

（2）中水回用所收取的水費可以是污水處理有力的經濟保障.

（3）大大減少排污量，保護城市水資源環境.

3.4.2 中水回用途徑

根據目前城市中水回用技術的發展情況，城市中水回用的途徑主要包括農林牧漁業用水、城市雜用水、工業用水、環境用水、補充水源水等.

4 結論

本文通過閱讀大量文獻，首先分析了我國排水系統的現狀，在此基礎上，重點研究了城市管網的改造以及污雨水的資源化利用等方面的理論和工程實踐問題.雖提出了現代城市排水系統在管網建設、污雨水資源化利用的模式及方法，但由于時間和資料限制，尚有一些問題有待于進一步去探索，不斷豐富和完善.

〔1〕景洪蘭.城市排水規劃中的水資源合理利用研究[D].上海：同濟大學，2007.

〔2〕王洋.城市污水系統規劃綜合評價及實證研究[D].上海：華東師范大學，2011.