菏澤市城區排水系統提升改造研究

摘要： 菏澤市目前正處在城市建設的高速發展階段，城市面貌發生了巨大改變。快速發展的同時，公共服務配套建設應該讓民眾生活更加便利，交通基礎設施建設日新月異，在人居環境日益改善的同時，城市雨污水管網系統能否同步發展，排水系統能否有重要價值。

關鍵詞：基礎;價值;系統

一、菏澤市城區排水系統提升改造研究的背景與現狀

（一）城區部分排水系統現狀

城市內澇指的是由于強降水或連續性降水，超過城市排水能力，因而致使城市內產生積水災害的現象。造成內澇的客觀原因是降雨強度大、范圍集中，降雨特別急的地方可能形成積水，降雨強度比較大、時間比較長也有可能形成積水。

目前菏澤市城區大范圍的公共交通基礎設施改造工程，棚戶區改造工程大力推進。城市面貌大大改善的同時，雨水系統尤其是老城區域、在雨季能否防汛抗澇，是市民群眾關心關注的焦點問題。受地區氣候變化、基礎設施歷史欠賬等因素影響，市區內部分雨污水管道不暢通，各條市政道路管網不連接，新建小區與市政管網銜接不順，這樣造成城區遇到大雨就成澇，嚴重影響市民出行，并且部分老的居民小區存在雨污混流情況，污染環境。特別是北城辦事處，由于解放大街貫通工程雨污管線與北外環提升改造工程雨污管線不同，造成大學路與解放街交叉路口及與青年路口遇到大雨就成澇，康莊路與解放大街雨污管線連接不暢，牡丹人民醫院門口很容易造成給水，這兩處都是人員密集區域，已嚴重影響市容市貌。

根據菏澤市現在所處的發展階段，對部分城區尤其是老城區的排水系統進行提升改造目前是勢在必行的，不僅關乎城市發展和市容市貌，還影響市民生活生產安全。

（二） 城區氣候特點

菏澤市地處黃河下游，為黃河沖擊平原，氣候條件夏熱冬冷，四季分明。春季少雨，南北風頻繁交替，氣溫回升較快;夏季高溫濕潤，常刮東南風，降雨集中;秋季雨量逐漸減少，風向由南轉北，降溫迅速;冬季雨雪稀少，多刮北風，氣候干冷。全年光照充足，熱量豐富，雨熱同季，但是降水分配不均，再加上常受北方大陸氣團的影響，不少年份都出現過災害性的天氣。

（三）通過實地考察研究提升改造方案

通過深入調查菏澤現有排水系統情況，了解目前存在的問題，同時跟進正在施工的市政道路、住宅小區排水管網建設情況。目前全市有多處市政道路、管網工程如長江路雨污工程、昆明路提升改造工程等正在施工，實地考察昆明路排水工程與周邊小區排水能力是否適應，昆明路排除污水是否能全部處理，調研目前排水管網與綠地及城市河流連接順通，形成有針對性的改造提升方案和意見。由于各個工程情況都不盡相同，而且以后還會有很多類似的工程要建設，因此研究當前城市排水系統如何建設，怎樣進行提升改造，是很有必要的。

二、排水系統工程規劃與設計

（一）城市排水系統工程規劃

做好城市防洪排澇規劃直接影響著城市的安全和發展，城市排水排澇規劃是城市防洪建設的基礎，為了提升城市排水系統，應該做好待提升范圍的確定、基本資料的收集、技術措施的選擇以及工程總體布局等。

1.排水系統規劃的作用

城市排水工程系統規劃屬于城市規劃中一項重要的專項規劃，包括城市雨水排放工程、污水排放與處理工程等。污水處理與排放工程用于收集與處理城市里生產生活產生的廢水，治理城市污染，處理后妥善合理排放，或進行綜合利用。雨水排放工程能夠及時收集與排放降水，防御洪水侵襲，排除城區積水，避免漬水。

2.排水系統規劃內容

要做好排水工程規劃，必須預測排水量，確定排水范圍，范圍應該根據城市總體規劃確定;確定城市污水、雨水的排放標準，要立足現實，既符合本地特點及現狀，又著眼全局、為遠期發展規劃預留空間; 設計渠系統、排水管網的整體平面布置，制定合理的管網布置方案，確定總干管、渠的走向，確定雨污水主要泵站位置和數量，水閘位置;確定污水雨水的排放方案，選定排水體制，在原有排水設施利用基礎上明確改造要求，根據建設需求制定近遠期結合、分步建設的規劃步驟。

3.排水系統規劃步驟

首先明確排水工程規劃的目的和任務，確定規劃任務的內容與范圍;其次是收集詳實的基礎資料，包括水文氣象資料、地貌植被資料、地質資料、總體規劃布局圖等，去現場踏勘;在掌握基本資料的基礎上著手，考慮規劃方案，對各個方案進行技術經濟指標對比，選擇最佳結果;最后制定排水系統的詳細規劃。

城市排水工程規劃應遵循可持續發展和整體規劃的原則，秉承環境保護的理念，與其他城市規劃內容以及相關專業協調起來，才能貫徹合理布局，綜合利用，保護環境，造福人民的方針。

（二）? 城市雨水管網設計

要防止城市內澇，主要任務就是根據城市自身的自然地理位置及江河湖的特性，通過規劃、設計城區范圍內的防洪除澇工程，建設除澇、排水等水利設施，提高城市防洪除澇標準，改善城市除澇管理水平。

1. 雨水管網設計重要性

排水系統設計在城市水環境改善方面發揮重要作用，應建立合理的分流處理能力，充分考慮片線能力。流量充沛、網絡環通的大河，應作為受納水體優先考慮，綜合考慮調蓄的因素。雨水管網設計改造要充分結合菏澤現有水網統籌設計，同時嚴格把握工程造價，指定最為經濟、合理、行之有效的方案。

通過探討菏澤市區的排水系統現狀和研究如何設計提升改造的方案方法，進而探討北方中小城市排水系統的排水體制，以及在工程設計、施工等實際過程中優化改造的方案。

2.整體規劃雨水排放系統

經濟合理地設計雨水管網系統是十分重要且必要的。雨水的特點是流量大，歷時短。菏澤市全年的雨水總量和生活污水總量相比，雖然并不是很大，且地面降水流入雨水管徑的水量還不到雨水量的一半，但是雨季雨水的絕大部分通常在極短時間內傾瀉而下，尤其是暴雨，瞬時雨量極大，甚至達到生活污水量的數十倍，如不能及時地排除，將會形成城市嚴重的內澇，甚至對居民人身安全造成重大危害。

雨水徑流量在雨季尤其是暴雨后達到較大值，所需與之配備的雨水管渠尺寸較大，完全靠管網排水造價很高。因此雨水排水系統的設計，必須充分考慮，把整個城市的水系作為整體來統籌規劃，除了建立較完善的雨水管網系統，還應建立能起到攔、分、泄、蓄等功能的設施，如截洪溝、濕地、水塘，將這些與雨水管網結合起來統一規劃，及時收集暴雨形成的地面徑流并排除，防止洪水侵襲和形成城市內澇，保證市民的生產生活安全正常進行。

3.雨水管路設計依據和內容

雨水管網系統是一整套工程設施，包括管渠、雨水口、檢查井和出水口等構筑物。城市雨水排放管渠主要由一系列管路構成，各個管路根據設計要求采取不同口徑，設計控制各條管路工程的最重要參變量就是洪峰流量，各個節點處的設計最大流量，必須滿足這個參數。

雨水排放管渠的設計要進行雨水管網的平面布置、豎向布置圖，確定計算參數，計算雨水管渠水力和雨水流量。規劃雨水管線盡量利用地形，通過自然坡度以最短距離排入水體，合理布置雨水口，避免設置投資大的雨水泵站。根據實際情況確定采用暗管或是明渠，同時合理布置雨水出口，保證路面雨水排除快速且排放通暢。

（三）雨污分流，市政管網為主干，提高線片能力

在城市化進程不斷加快的當下，良好的排水系統是良好水循環中質與量的橋梁，能保障城市安全、有序、可持續發展。而當前很多老的居住小區、一些單位存在雨污混流，污水得不到處理，影響環境。

1.雨污分流的意義

將生活污水、雨水、工業污水采用兩套及兩套以上的管網系統排放，即分流制排水系統。菏澤市城區新建道路及小區，目前一般采用的是雨污分流系統，這也是排水系統發展的方向。雨污分流綜合利用會消減合流制管道對雨季的流量，進而減少溢流。分流制排水系統能夠有效防止合流系統中污水混著雨水，通過溢流井直接排入水體的弊端，防止水體水質污染。雨污分流系統比較靈活，適應社會發展，能滿足城市衛生要求，目前已經在國內外獲得廣泛應用。

2. 采用分流制的造價控制及維護管理

工程造價是選擇哪種排水體制更合理的一個重要判斷指標。雖然合流制的排水系統，工程造價比分流制排水系統低約三分之一左右，但是相應的需要建設的污水處理廠造價會更高，因此從總造價來看，還是分流制排水系統更經濟。排水工程總投資因排水體制不同，在不同建設時期采用不同的投資比例，雨污分流系統早期投資占是比較大的，總造價低于合流制系統。

城區排水系統的日常維護管理中，不論晴天或雨天時，分流制系統可以保持管內流速比較穩定且不易發生沉淀，不像合流制排水系統在不同天氣水量變化較大。同時流入污水處理廠的水量變化更小，對污水廠的運行更易于控制，運行管理中面臨的問題沒有那么復雜，整體維護難度和成本更低。

（四）合理規劃排水系統工程，要有周邊意識和未來意識

隨著環境意識的增強，自然資源的掠奪性開發和工程技術的進步，人們更多的考慮在城市中規劃、施行生態水利型的現代水利方案，以尋求社會經濟可持續發展的良策。生態型水利工程的特點是實現人與水的和諧共處和協調發展，對排水工程系統規劃、設計、施工的全過程都遵循可持續發展的原則，全面實現環境、社會、經濟等的綜合效益。

三、排水系統融入智能化設計，提高經濟效益

（一）排水系統智能化設計的背景

隨著城市發展，大量的道路、房屋、硬化地面等不透水面積的增加，使城市的滲入量大大減少，雨洪峰值增加，而導致城市雨洪危害加劇，內澇災害頻發，與此同時還造成雨水資源的大量流失、雨水徑流污染加重、地下水下降和地表下沉、城市生態環境惡化等等環境危害。城市雨洪的調蓄利用和科學管理是城市水資源發展戰略的重要一環，資源可持續開發利用和建設和諧社會循環經濟更是大勢所趨，對城市排水工程引入智能化管理的概念和方法是有必要且有效的。

（二） 智能化設計的要求

如何合理有效地開發水資源，達到效益最大化，要考慮綜合利用與城市利益相結合，統籌兼顧，使得雨水排放與多目標開發水資源合理地結合起來。水資源的供給和處理是動態的過程，智能化設計系統要解決在不同條件狀態下，如何選擇，采取何種方案調蓄、排放、處理水體為最優解，建設成生態型城市水利工程。

四、城市雨水利用現狀及途徑

（一）雨水利用現狀

目前我國尤其是中小城市雨水利用率低，開發利用的雨水占水資源的比例較小，存在著城市水資源嚴重不足，同時大量城市雨水資源卻被白白浪費的現象。

在城鎮化建設中，由于城區規模不斷擴大，不透水地面覆蓋面積也逐漸增大，雨水、雪水無法滲入地下，雨洪水量峰值增加，加劇城市內澇，造成雨洪水威脅，雨水利用則不會對水環境造成負面作用，因此采用工程措施增加雨洪調蓄利用，既可以緩解水資源短缺矛盾，又可以減少城市災害。菏澤屬于溫帶季風型大陸性氣候，降雨量全年分布不均，所以應該建立直接利用和間接利用的生態化雨水綜合利用系統，盡量獲得最佳經濟效益。

（二）雨水集蓄利用技術措施

1.雨水集蓄利用的作用

雨水的集蓄利用可以說是開源節流的方法途徑，可以緩解城市水資源緊張。對于采用合流制的排水管道，可以減輕污水處理廠的負荷，減少環境污染;對于采用分流制排水管道，可以減輕雨水對河水等水體的污染，減輕雨水管網的壓力，有利于防洪抗澇。同時還可以采用雨水的間接利用，雨水回灌到地下，對地下水資源是補充，可以減少水澇，改善環境。

2.雨水集蓄利用措施

在經濟上雨水集蓄利用工程是切實可行的，不但有多種方式可以對集蓄雨水進行綜合利用，而且收集存儲的雨水還可以用于不同的用水方向。

在樓宇附近綠化帶或者草坪下建設儲水設施或者蓄水池，同時留出供取水和清掃通道;在路邊間隔一定的距離建設蓄水池，可以進行不透水路面的雨水收集;學校或者小區等則采用屋面、路面和綠化帶多種途徑綜合集蓄利用雨水等工程措施，均可以提高雨水的利用率，節省排水管網的鋪設成本。利用這些方式集水，尤其是路面、屋面雨水收集，要首先通過爛污柵，不符合要求的污水要排入污水管道，在蓄水池或者儲水設備中集蓄的雨水，可以為城市灌溉綠地、道路清潔、洗車、維持城市水體景觀、消防等等多種用途補充水源。

不同雨水集蓄利用技術的效果和復雜性不盡相同，選擇方案的考慮因素包括當地降水的均勻性、雨水水質、現場條件、工程規模和工程造價、運行維護難易度、安全性等，根據特點和適用條件進行組合調整。

（三） 采用雨水滲透技術

1. 利用滲透井、滲透池等集中式雨水回灌設備

滲透井占地面積和所需地下空間較小，集中管理比較方便，可以根據地下條件和水位確定設計深井還是淺井;適用于水量大，水質好的區域透水。滲透池具有調節、凈化、降低雨水管網負荷等多種功能，一般容積較大，調蓄能力較強，可以與景觀或者綠地結合起來，充分發揮寶貴的土地資源效益。

2. 利用滲透地面、滲透管溝等分散式雨水滲透技術

人造透水地面包括透水性混凝土路面、草皮磚等，能利用表層土壤對雨水的凈化能力，技術簡單，大量地面如停車場、廣場、城市綠道都可以利用。滲透管便于設置，城區公共空間和小區都可以使用，也適合沿建筑物四周或者道路鋪設。

綠地也是一種天然的分散式滲透的設施，透水性好、節省投資，對污染物具有一定截留和凈化作用，可以通過改造設計成低勢綠地，增加滲透量，改善環境，還能和園林景觀密切配合。

（四）雨水綜合利用

對雨水的利用還包括綜合利用，涉及包括雨水調蓄、綠化、滲透等多種子系統和功能的結合，是綜合性的技術措施。可以在規劃設計時根據現場實際情況，當地氣候及降雨特點，全面考慮各種滲透設施的適用條件，進行不同方案的技術經濟分析，根據具體工程條件，將各種滲透裝置組合設計。

菏澤市目前已建成大小綠地公園近150處，正常的日常養護，需要大量水源，合理利用現有市政管網可以節約水資源，達到建設水彈性城市的目的。利用植草溝、雨水花園等綠色措施來組織排水，以慢排緩釋控制為主要規劃設計理念，既避免了洪澇，又有效收集了雨水。結合菏澤處在發展時期，城市雨水系統規劃必定越來越趨于合理，更加科學、經濟、合理地鋪設。

總書記在講話中指出，學到的東西不能停留在書本上，不能只裝在腦袋里，而應該落實到行動上，做到知行合一、以知促行、以行求知。利用所學的知識和有利資源，更好的研究城市排水系統提升改造，對菏澤城市建設提供合理且行之有效的建議，更好的服務城市發展。

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作者簡介：

劉丹（1983）女 漢 籍貫：山東省菏澤市 最高學歷：本科;目前職稱：工程師;研究方向：工程技術與管理。

2019年菏澤市社會科學界規劃課題。