城市排水體制淺談

沈盼（同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092；南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院，江西南昌330038）

城市排水體制淺談

沈盼（同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092；南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院，江西南昌330038）

簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)城市排水體制的研究，分析了國(guó)內(nèi)排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出了截流式分流制排水系統(tǒng)。

排水體制；合流制；分流制；選擇

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化開(kāi)發(fā)力度越來(lái)越大，大范圍的新建城區(qū)及城區(qū)改造，使我國(guó)居民的生活環(huán)境得到了極大的改善。然而，隨著城區(qū)人口的增加，工業(yè)企業(yè)的入駐，一方面城市河流湖泊水質(zhì)變差，水體發(fā)臭，水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重；另一方面城區(qū)范圍內(nèi)的城鎮(zhèn)污水處理廠卻面臨著進(jìn)水水量嚴(yán)重不足，實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)低于設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)等種種問(wèn)題。這些問(wèn)題如何解決，筆者認(rèn)為可以從城市的排水體制進(jìn)行研究，進(jìn)而找到解決問(wèn)題的措施與方法。

1 城鎮(zhèn)排水體制概述

排水體制是指雨水、污水（生活污水、工業(yè)廢水）的收集、輸送和處置的系統(tǒng)方式［1］。

排水體制一般大體上分為雨、污合流制和雨、污分流制兩種。

雨污合流制是將雨水及污（廢）水混合在一條排水管網(wǎng)中排放的排水系統(tǒng)，又分為完全合流制和截流式合流制兩種。其中前者是將合流污水直接排放城市自然水體，如圖1所示；后者城區(qū)范圍內(nèi)仍然是采用合流管網(wǎng)，只是在自然受納水體岸邊設(shè)置截流干管，并在合流干管與截流干管相交處設(shè)置溢流井，在截流干管末端設(shè)置城鎮(zhèn)污水處理廠，旱季污水及雨季截流干管輸水能力范圍內(nèi)的合流污水直接經(jīng)截流干管送入末端城鎮(zhèn)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)排放，雨季超出截流干管輸水能力的合流污水經(jīng)溢流井溢出，直接排入水體，如圖2所示。前者對(duì)城市環(huán)境的破壞太嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)外城市的排水體制基本已經(jīng)把完全合流制逐步改造為截流式合流制。

完全分流制是將雨水及污（廢）水在兩條或兩條以上排水管網(wǎng)中排放的排水系統(tǒng)，雨、污水各自分離排放，雨水直接放入城市自然水體，污水送入城鎮(zhèn)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)排放，如圖3所示。

圖1 完全合流制排水系統(tǒng)

圖2 完全合流制排水系統(tǒng)

圖3 完全分流制排水系統(tǒng)

2 國(guó)內(nèi)排水體制的問(wèn)題

按照我國(guó)現(xiàn)行的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006，2016年版）的相關(guān)規(guī)定：“排水制度的選擇，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn)、水文條件、水體狀況、氣候特征、原有排水設(shè)施、污水處理程度和處理后出水利用等綜合考慮確定。同一城鎮(zhèn)的不同地區(qū)可采用不同的排水制度。除降雨量少的干旱地區(qū)外，新建地區(qū)的排水系統(tǒng)應(yīng)采用分流制。現(xiàn)有合流制排水系統(tǒng)，應(yīng)按城鎮(zhèn)排水規(guī)劃的要求，實(shí)施雨污分流改造。暫時(shí)不具備雨污分流條件的地區(qū)，應(yīng)采取截流、調(diào)蓄和處理相結(jié)合的措施，提高截流倍數(shù)，加強(qiáng)降雨初期的污染防治［2］。”

上述規(guī)范要求國(guó)內(nèi)新建城區(qū)采用雨污分流制，老城區(qū)逐步由雨、污合流制改造成雨污分流制。

我國(guó)深圳建設(shè)之初就嚴(yán)格按雨污分流制排水系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)。但是，近年來(lái)王母河、龍崗河、皇崗河、觀瀾河等城市內(nèi)河污染越來(lái)越嚴(yán)重。而作為城市污水管網(wǎng)末端的污水處理廠，旱季時(shí)進(jìn)水水量不足，雨季時(shí)進(jìn)入污水處理廠的水量又超量，進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)范圍大，使得城市污水處理廠運(yùn)行困難。

我們開(kāi)始尋找原因，為什么分流制排水系統(tǒng)下的城市水體仍然會(huì)受到污染？為什么分流制排水系統(tǒng)下的城市污水處理廠在雨季和旱季時(shí)進(jìn)水水量與水質(zhì)會(huì)存在如此大的差異？

其實(shí)我們不難發(fā)現(xiàn)：雨污分流制排水系統(tǒng)中依然存在雨、污水管網(wǎng)錯(cuò)接、混接的現(xiàn)象，特別是新建城區(qū)，在下游污水管網(wǎng)建成之前，雨污水管網(wǎng)錯(cuò)接混接率還比較高；對(duì)于多雨且環(huán)境差的的城市，初期雨水也是對(duì)城市水體造成污染的一個(gè)重要原因；由于不良的生活習(xí)慣，把本該排入污水管的生活廢水直接排入雨水管道，進(jìn)而對(duì)城市水體造成污染。

越來(lái)越多的相關(guān)事件與事實(shí)，讓我們意識(shí)到城市排水體制的重要性。

3 國(guó)外的排水體制研究

發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開(kāi)始研究城市水環(huán)境的污染問(wèn)題。從20世紀(jì)70年代起，國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)在建立模型分析和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的前提下，開(kāi)始研究分析不同排水體制下城市雨天排放污水對(duì)受納水體的影響。

Lindholm發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雨水徑流中污染物負(fù)荷較大時(shí)，分流制系統(tǒng)對(duì)受納水體的污染要高于合流制系統(tǒng)；在合流制系統(tǒng)中建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施可降低其對(duì)受納水體的污染；當(dāng)有很少一部分的生活污水混接或滲漏進(jìn)入分流制系統(tǒng)的雨水管道時(shí)，會(huì)大大增加分流制系統(tǒng)對(duì)受納水體的污染［3］。

Carleton發(fā)現(xiàn)，影響兩種系統(tǒng)出流水量的最主要因素是降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)；兩個(gè)系統(tǒng)的年出流頻率相當(dāng)，且出流水質(zhì)也相當(dāng)［4］。

Brombach發(fā)現(xiàn)，對(duì)于SS、COD、TOC和重金屬，合流制排水系統(tǒng)排放的污染負(fù)荷低于分流制排水系統(tǒng)；對(duì)于BOD和營(yíng)養(yǎng)元素，分流制排水系統(tǒng)排放的污染負(fù)荷低于合流制排水系統(tǒng)；分流制排水系統(tǒng)中的雨水有時(shí)會(huì)攜帶大量污染物，有時(shí)水質(zhì)堪比旱季污水水質(zhì)；污水處理廠的尾水排放對(duì)城市水體影響不容忽視［5］。

4 國(guó)內(nèi)的排水體制研究

在國(guó)內(nèi)，我們一直致力于污水處理技術(shù)的研究，而忽略了城市排水體制的影響。近年來(lái)隨著越來(lái)越多的水環(huán)境污染問(wèn)題的揭露，國(guó)內(nèi)學(xué)者慢慢開(kāi)始探討城市排水體制對(duì)水環(huán)境污染控制的意義。

福州市對(duì)雨季合流制排水系統(tǒng)溢流污水和分流制排水系統(tǒng)的出流雨水的水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)降雨初期分流制排水系統(tǒng)的出流雨水污染物濃度相當(dāng)高，有時(shí)居然高于城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，但是隨著降雨進(jìn)行，出流雨水污染物濃度開(kāi)始降低；同時(shí)，合流制排水系統(tǒng)溢流污水污染物濃度波動(dòng)不大［6］。

珠海市對(duì)兩種不同排水體制下城鎮(zhèn)污水處理廠實(shí)際進(jìn)水濃度進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)于截流式合流制系統(tǒng)，雨季與旱季城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水濃度中“SS”、“TN”“TP”指標(biāo)的變化幅度較大，這可能是雨季水量較大，對(duì)原有合流制管道內(nèi)淤積的底泥造成了一定沖刷，而后帶入城鎮(zhèn)污水處理廠［7］。

5 排水體制的選擇

在排水體制的選擇上，國(guó)內(nèi)總是一邊倒的選擇雨污分流制。雨污分流制的優(yōu)點(diǎn)不少，但對(duì)于建筑密集，道路狹窄、地下管線眾多且分布雜亂無(wú)章的老城區(qū)來(lái)講，將原有合流制排水系統(tǒng)強(qiáng)行改為分流制排水系統(tǒng)，是不切實(shí)際的。

縱觀國(guó)內(nèi)外的研究及工程實(shí)例，為進(jìn)一步改善城市水體的水質(zhì)，將合流制排水系統(tǒng)簡(jiǎn)單改造為分流制排水系統(tǒng)的費(fèi)用高且控制效果有限。但是，若僅在合流制系統(tǒng)中設(shè)置截流、調(diào)蓄、處理等工程設(shè)施，效果還是比較不錯(cuò)的。因此，對(duì)于老城區(qū)排水體制的改造應(yīng)當(dāng)慎重，從更為經(jīng)濟(jì)合理的角度進(jìn)行選擇。

對(duì)于新建城區(qū)，考慮到初期雨水惡劣的水質(zhì)情況以及城區(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中不可避免的雨、污水管混接、錯(cuò)接現(xiàn)象，在排水體制的選擇上不能單純的依靠簡(jiǎn)單的分流制，應(yīng)當(dāng)結(jié)合以往的工程案例及工程實(shí)際綜合考慮。

目前，一種被稱為截流式分流制的新的排水系統(tǒng)正被人們慢慢認(rèn)識(shí)和接受。所謂截流式分流制排水系統(tǒng)就是在原有分流制排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合截流式合流制排水系統(tǒng)的特點(diǎn)，在分流制雨水管網(wǎng)的出水口位置設(shè)置截流干管，將初期雨水以及旱季錯(cuò)排入雨水管的污水進(jìn)行截流，排入截流干管沿線配套設(shè)置的調(diào)蓄設(shè)施，在旱季或靠自流或靠泵抽，錯(cuò)峰送入城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行處理，如圖4所示［8］。截流式分流制可以克服完全分流制的缺點(diǎn)，能夠較好地保護(hù)水體不受污染，由于僅接納部分錯(cuò)接的污水和初期雨水，截流管的斷面小于截流式合流制，進(jìn)入截流管內(nèi)的流量和水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；一般截流干管沿城市水體兩岸布置，而城市水體兩岸多為綠化景觀用地，具有比較好的可實(shí)施性；將截流的污水錯(cuò)峰送入城鎮(zhèn)污水處理廠也能有效解決現(xiàn)階段城鎮(zhèn)污水處理廠面臨的進(jìn)水水量不足的問(wèn)題；截流干管沿線設(shè)置的調(diào)蓄設(shè)施，有利于削減單場(chǎng)降雨的峰值，并能與當(dāng)下國(guó)家倡導(dǎo)的海綿城市的理念有效的結(jié)合起來(lái)。

圖4 截流式分流制排水系統(tǒng)

近年來(lái)，寧波、無(wú)錫、鎮(zhèn)江、南昌，福州、深圳等按照完全分流制進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)的南方城市，長(zhǎng)期以來(lái)雨污水管網(wǎng)混接造成的旱季污水經(jīng)雨水管排河、雨天的初期雨水對(duì)城市水體的污染等問(wèn)題一直無(wú)法得到有效解決，為了確保城市水體水質(zhì)，基本都將原有的完全分流制排水系統(tǒng)改造成為了截流式分流制排水體制，沿城市水體兩岸設(shè)置截流干管。也都取得了不錯(cuò)的效果。

對(duì)于新建城區(qū)而言，截流式分流制排水系統(tǒng)不失為一種好的選擇。

6 結(jié)語(yǔ)

以往人們對(duì)一座城市的認(rèn)可幾乎都停留在地面以上，那是人們能看見(jiàn)的能感知的，對(duì)于地下的管網(wǎng)設(shè)施幾乎不重視。現(xiàn)如今，隨著城市水體問(wèn)題、城市內(nèi)澇等問(wèn)題的出現(xiàn)，人們將目光聚焦在了地面以下。城市排水系統(tǒng)作為一座城市的脈絡(luò)，城市的健康發(fā)展與之息息相關(guān)，如何讓這些脈絡(luò)保持暢通，這就要求我們排水管理部門正確的了解掌握相關(guān)知識(shí)，科學(xué)選擇城市排水體制。

［1］王永恒，王秀芬.論城鎮(zhèn)排水制度的選擇［J］.水利天地，2002，6：14～15.

［2］《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006，2016年版）.

［3］Lindholm0G.Factorsaffectingtheperformanceofcombinedversus separatesewersystems［J］.PROGRESSINWATERTECHNOLOGY，1975，2（7）：265～276.

［4］CarletonMG.Comparisonofoverflowsfromseparateandcombined sewers-Quantityandquality［J］.WATERSCIENCEANDTECHNOLOGY，1990，22（10/11）：31～38.

［5］BrombachH，WeissG，F(xiàn)uchsS.Anewdatabaseonurbanrunoffpollution：comparisonofseparateandcombinedsewersystems［J］.WATER SCIENCEANDTECHNOLOGY，2005，51（2）：119～128.

［6］福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.福州雨天入河污染研究報(bào)告［R］.2012.

［7］朝暉.珠海市吉大片區(qū)排污系統(tǒng)改造方案研究.市政技術(shù)，2003，21（5）：268～269.

［8］潘國(guó)慶.車伍.國(guó)內(nèi)外城鎮(zhèn)排水體制的探討.給水排水，2007，33：323～327.

［9］吳振華.不同排水體制比較研究的發(fā)展與展望.環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（11）：35～37.

TU992

A

2095-2066（2016）30-0275-02

2016-10-12