武漢市排水系統改造思路及未來展望

韓璐 崔婉怡 陳盈池 蘭宇 譚睿其 許諾舟 劉禹

2012年9月，由譚睿其、韓璐等七位同學組成的“武漢外國語學校馬里奧聯盟”，報名參加由哈佛大學官方直屬機構哈佛上海中心舉辦的首屆中國大智匯創新研究大賽。“武漢外國語學校馬里奧聯盟”把武漢市的排水問題作為研究課題，經過為期四個月的閱讀文獻、走訪專家、問卷調查、實地考察，最終形成“武漢市部分地區排水系統近期改造思路及智能化排水系統的未來展望”研究報告并提交給組委會，該研究報告從全國數百個參賽課題中脫穎而出，憑借著翔實的數據、深入的調查、創造性的解決方案，榮獲比賽第一名，此研究成果已經提交給湖北省人大，以期進一步完善武漢市的排水系統。以下是研究報告的摘要。

一、研究背景和研究意義

2011年6月17～18日，連續兩日的降水造成武漢市多處道路路段出現嚴重漬水現象。2012年五一放假前夕，突如其來的大暴雨阻擋了市民們回家的路，造成江城三鎮8小時大堵車。2012年7月13日，特大暴雨再次襲擊江城武漢，造成部分路段齊腰深的積水。

排水系統是一個城市建設中的基礎設施，關系到一個城市的發展與繁榮。武漢市近年來提出建設中部最大城市的發展戰略，因此，武漢市需要盡快完善以及改進現有下水道設施，為后期的發展建設打下夯實基礎。本課題的研究致力于分析造成武漢市嚴重漬水問題的主要原因以及現行制度存在的弊端，并由此在智能城市的基礎上提出新的完整的一體化排水系統設計理念，改善城市排水系統，構建美好城市，創建美好家園。

二、武漢市排水系統現狀及存在問題

1.武漢市排水系統現狀

城市排水系統通常由排水管道和污水處理廠組成。武漢市目前共有86個排水水系，其中，中心城區25個水系，遠城區61個水系。截至2010年，武漢市排水管網總長度6 307.16千米，有污水處理廠13座。武漢市排水管網的設計以統一規劃、分期實施、城鄉兼顧、蓄排結合、以排為主、保護水資源和環境為原則。武漢市排水管網現狀的排水體制，老城區多為雨污合流制，新建區（如東湖新技術開發區和武漢經濟技術開發區）均按雨污分流制實施雨水排放和污水處理系統。

2.武漢市排水系統存在問題

為了解武漢市內澇嚴重，小組采用調查問卷的方式，發放問卷500份，回收480份，在調查中得知，市民在武漢大學遭遇過嚴重積水的人占到了總參與調查人數的21.7%，水果湖地區占18.2%，漢口二七路的比例達到18.8%，雄楚大街有9.4%，三環線硚口段下橋處有8.8%。大多數居民都曾經因為道路的漬水而被堵在路上，影響正常出行。其中87.7%的人認為管道設計不合理導致積水問題嚴重，81.9%的人認為是雨污合流導致管道堵塞使雨水不能順利流通，58.5%的人認為是管道老化的原因，46.8%的人認為是施工工地導致排水不暢，23.4%的人認為是路面硬化導致。綜合各方意見，認為武漢市排水系統存在以下幾方面問題。

（1）各區域排水系統尚未形成有機整體。由于歷史原因，武漢市一些老城區的排水系統多為雨污合流。當城市忽降暴雨時，污水量增加，造成污水溢流，環境污染，同時大大增加了污水處理廠的處理費用。若打開閘口，則雨水和污水將一同排入長江造成水體污染；若關閉閘口，則又將造成城市內澇。

（2）管徑設計不夠合理。部分現狀管線管徑不合理，大多是根據經驗估算所得。雨水管徑普遍偏小，過水能力不足，導致汛期常常出現溢水現象；污水支管管徑偏大，主干管管徑偏小，難以充分發揮管渠系統的工程效益。

（3）污水處理能力有限。武漢市目前污水日處理量為53萬立方米，已建成的污水處理廠有13座。雖然污水處理廠的數量不少，但由于規模較小，無法及時處理排入廠內的污水。因此每逢6月底7月初的梅雨季節，大量的合流污水因超過污水處理廠設計標準而無法得到處理，被直接排放到附近水體中。

3.武漢市大面積漬水的主要原因

武漢市城區內澇既有其自身地形特點的因素，也有雨水系統規劃設計、管理等各方面的原因，主要表現在以下幾方面。

（1）施工影響。近些年來武漢市有近5 000個工地同時開工，許多工地為了趕工期盡快完工而忽視了下水管道管網的建設。施工過程中的泥沙、渣土在未經過處理的情況下便直接被排放進入下水管道中，造成管道內泥沙淤積，加大雨天下水道排水壓力，導致施工路段漬水現象嚴重。

（2）路面硬化。一般而言，土壤和水塘可以儲存大量的水，但隨著武漢市建設的迅速發展，大量綠地、濕地、水塘消失，城市“硬底化”情況越來越嚴重，使得下雨時雨水基本難以實現自排，90%的雨水都必須通過下水道排走。

（3）泵站建設缺位。武漢市現有泵站的能力，只有規劃的56%。目前已建設的泵站、涵箱、涵洞等設施長期得不到有效管理，排水能力被局限。水果湖地區已經是逢雨必淹，大雨時漂浮在路面上的垃圾桶、生活垃圾成為人們可怕的記憶。

（4）城市湖泊調蓄能力減弱。武漢市被譽為“百湖之城”，但是近年來武漢湖泊大大減少，填湖現象不斷發生，此舉大大減弱了城市調蓄能力。近30年來，武漢市湖泊面積減少了228.9平方千米，城中湖也縮減為38個。與之相對應的卻是，城市建成區總面積從220平方千米增加到475平方千米。湖泊逐年減少，城市面積不斷擴大，而供抽排水的人工或自然設施卻沒有得到加強，導致武漢市難以避免產生嚴重漬水現象。

（5）管理缺失。武漢市排水系統由武漢市水務集團進行管理，盡管在規劃設計、日常維護等方面在不斷完善，但是在排水系統管理中也存在不少問題。例如，東湖排水通道主要有兩個，一是東湖港至武鋼排水通道，二是長達18千米的羅家港排水通道。因武鋼不再在東湖取水，因此第一個通道的排水功能基本喪失，而羅家港明渠則在近5年內沒進行任何清淤，不僅自然出水溝被堵塞，明渠內亦雜草叢生、建筑渣土堆積，排水功能被嚴重削弱。

三、武漢市排水系統近期改造思路

根據武漢市排水系統存在問題的分析，針對老城區和新城區采取不同的思路進行改造和完善。

1.老城區改造思路

老城區居民眾多，管道密集，不便于進行大面積管道改造以及新基礎設施建設。在實地考察與專家采訪中，注意到管道內淤泥眾多，且大多為油垢和固體生活垃圾。參考日本20世紀60年代對于城市內澇的改進措施（成立下水道協會、建立烹飪教室、宣傳健康少油飲食），通過當地媒體以及學校演講，提高人們保護下水道的意識，并創新提出水費單改造方法，用宣傳標語代替背后小廣告，宣傳健康飲食與垃圾分類意識。

2.新城區改造思路

居民小區內建設湖泊蓄水池，在大暴雨時將水先排入蓄水池內進行儲存，并通過湖底的水泵將雨水回抽入小區住戶家中，雨水可以供沖廁所用。此舉可以在一定程度上緩解暴雨時下水道的壓力，并體現出綠色循環理念，如圖1所示。

[圖1 居民小區內的循環系統]

街道上通過改變綠化帶和人行橫道的位置構建新型道路綠化帶，并在綠化帶下方增設生態排水溝，如圖2所示。該設計將綠化帶與人行橫道的位置進行互換，使行車道及人行道上的雨水可隨坡度流入綠化帶中，該綠化帶起到生態緩沖帶的作用。一方面可以利用植物的根系吸收雨水，緩解排水管道壓力，補給地下水源；另一方面可以將人車進行隔離，保障安全、美化環境。

[圖2 新型道路綠化帶]

四、武漢市未來排水管網系統發展構想

借鑒以人為本，發展智能城市的構想，本小組研究人員提出發展城市先進排水系統（Advanced Drainage System，即ADS系統），以此系統來優化現有排水設施。

1.ADS系統基本工作原理

ADS系統從整體上是以不同地段的排水設施為節點而構成的龐大的智能排水網絡。ADS系統建立在一個能夠及時、有效傳遞信息數據的管網硬件上，是一個能夠收集實時信息并進行分析、自動提出排水方案、對排水設施進行遠程操控的智能系統。

2.ADS系統大暴雨時工作原理

在城市遭遇特大暴雨時，迅猛的雨量瞬間超過了人力可控的范圍時，ADS系統將會通過預置的排水方案在無人值守的情況下自動進行緊急排水：各地的深層排水隧道口被打開，ADS智能系統操縱著各地的排水閥門，并且對目標閥門、機電等設施進行控制，力求做到整個排水系統在最安全的情況下接近滿負荷運行。

3.ADS系統解決管道堵塞問題時工作原理

當淺層排污管道內發生故障，通過當地傳感器發回的最后消息，ADS系統將自動判定是否有異物堵塞管道。在無法及時解決的情況下，ADS系統將自動把當地排水任務分擔到周邊地區，并對當地管道壓強做嚴密監控，以防對管道的損傷。在分流排水任務的同時，ADS系統將提醒相關工作人員及時抵達現場，對堵塞物進行排除處理。

4.ADS系統處理污水工作原理

ADS系統硬件管道在架設時采用的先進智能結構材料，能夠自動對因污染受損的管道內壁進行化學修補，而對于那些無力修補的地區，管道內的重壓傳感器會將情況上報ADS系統的人工決策層，由它對排水工人發布工作指令。而對于那些誤入排水管道的有害物質，ADS系統采取物理、化學綜合沉降法將它們阻攔在管道內。ADS系統并非一成不變，它每次都會從實踐中汲取經驗，并提交給人工決策層，通過人工決策層的調整部署來實現自身的優化，不斷加強排水、排污以及在特大暴雨下的應急能力。

作者單位：湖北省武漢外國語學校高二年級（430022）