淺析新舊城鎮排水系統體制選擇和改造

王睿

（北京建筑大學環境與能源工程學院，北京 102616）

0 引言

排水體制的選擇，是排水系統在規劃建設過程中，需要放在首位的決策問題。當前，國內外對于排水系統體制的研究還不夠充分，往往屬于實踐先行，因此一系列的具體問題在實際建設過程中暴露出來。為城鎮選擇一個合理的排水體制，能夠從根源上有效緩解新時代城鎮面臨的諸多環境問題，同時降低排水系統的運行費用，提高居民的生活品質[1]。

1 排水系統的體制分類及應用特點

1.1 合流制

合流制排水系統，是指將生活污水、工業廢水、雨水這三者，混合在同一管渠內排放的排水系統。

按照污水處理方式，又可以進一步劃分為直排式、截流式、完全合流制。其中，直排式合流制是曾經我國城鎮采用的最廣泛的排水系統，這是一種混合污水不處理就直接排放到水體內的方式，對水體環境造成的破壞可想而知。隨著老舊城區排水系統的改造升級，截流式合流制應運而生。通過敷設截流干管于河岸邊，并在合流干管與截流干管的相交位置安置截流井的方式，將城市污水和污染較大的初期雨水，排放到下游的污水處理廠，而后期雨水量大時，混合污水的流量會超過截流干管的輸水能力，這時則通過截流井溢出，直接排放到水體里。完全合流制是在直排式的基礎上，將集中于一套管渠內的混合污水，全部送至污水處理廠處理。這是一種較為理想化的方式，利于水體保護，但由于污水處理量大、資金投入多、實際運行不便管理等問題，完全合流制難以實現。

1.2 分流制

分流制排水系統，指設置兩個或兩個以上各自獨立的管道，將生活污水、工業廢水和雨水，分別用污水管、雨水管進行收集、輸送的排水系統。

所謂分流制，主要取決于對雨水的排除是否分流。如果對降雨有一套單獨的管道進行排放，能夠將生活污水、工業廢水，通過污水管道，送至污水處理廠后，再排放到環境中，則這種方式稱為完全分流制。如果沒有單獨設置雨水排水系統，只有污水排放系統，降雨只能沿著地面、街道、溝渠等流入水體，則這種方式稱為不完全分流制。此外，還有半分流制排水系統。這種系統在雨水的截流干管上設置截流井，通過截流井把初期雨水送至污水處理廠并等處理達標后再排放，以此減輕對環境造成的污染。

1.3 混流制

混流制排水系統，指一座城市中，既存在著合流制排水系統，又存在著分流制排水系統。

這是城市快速擴張過程中，演化而生的一種產物。中國上海、美國紐約等城市，采用的就是這種排水系統，其優勢介于合流制與分流制之間。由于不同城市，尤其是快速發展的大型城市，在內部各片區之間，存在著因歷史演變、自然環境等方面的較大差異，故采用混流制排水系統。

2 國內外排水系統現狀

2.1 我國城鎮排水系統現狀

我國的老舊城鎮大多采用合流制排水系統，新建城鎮基本都考慮到雨污分流問題，故大部分采用分流制排水系統。

近年來，隨著北京市在污染治理、河湖生態保護等方面的力度加大，已經有2/3 的排水系統改為了分流制。重慶市根據自然地形條件，將主城區的排水系統劃分為了沿江四岸排水區域，除中心區四大排水系統為合流制以外，其余匯水區域均為雨污分流制排水系統，以此逐步實現向分流制的轉型。長沙市的排水體制在規劃時設計的是雨污分流制，但由于實際建設過程中，管網混接嚴重，不得不設置截污干管，將旱季污水全部截流，所以其實際排水體制為不完全雨污分流制，如圖1 所示。

當前我國城鎮排水系統存在的主要問題有：遺留的排水管網錯綜復雜，缺少統一管理，給新建和重修帶來施工阻力；老城鎮的排水管線年久失修，管道內存在漏損、淤積等現象，加之使用管徑小，排水不暢，易發生內澇；排水系統的運行管理與資金之間存在矛盾，作為基礎設施，多年以來支出大于收入。

圖1 污水通過雨水管直接排放到水體中

2.2 幾種他國典型排水系統

日本東京的首都圈外郭放水路，是世界上最大的地下排水系統。整個系統位于地下50m 深處，通過五個直徑30m 的立坑實現了與地面河流的連通。在排水隧道的末端，設有大型蓄水池，當立坑中水量達到一定程度后，會排放到調壓水槽中，待調壓水槽水滿后，打開水泵，將水排入江戶川中。

圖2 首都圈外郭放水路立坑設置

法國巴黎的降雨較為頻繁，卻很少發生因降雨而導致城市擁堵、內澇的現象，這主要歸功于巴黎縱橫相連的下水道排水系統。隨著城市的發展，下水道的長度也在不斷延伸。其內部是寬3m 左右的排水道，在兩旁設有檢修便道，還有專門用來清理雜物的清砂船。

荷蘭鹿特丹位于海平面以下，地勢較低，采用的是水廣場防澇及雨水利用系統。形狀、高低、大小各異的水池，順著地勢而建，水池之間依靠渠道相連。平時水廣場可以作為市民休閑娛樂之處，一旦暴雨來臨，則又扮演起防澇系統的角色。

3 結論與建議

3.1 揚長避短，充分發揮不同排水系統優勢

分流制排水系統，由于將雨水與生活污水、工業廢水隔離開，極大降低原本合流制污水處理的費用，減輕雨污直排對于水體造成的污染。且只需要處理生活污水，水處理量大大降低，水質相對穩定。對于新建城市，這是一種較為提倡的排水體制。在有條件的城市，可以采用截流初期雨水的分流制排水系統。不利之處在于，初期雨水所含的污染物較多，有研究表明，25%（體積分數，下同）和30%的初期徑流雨水污染負荷占整場雨的40%（質量分數，下同）和44%，具有明顯沖刷作用[2-3]。如果初期雨水未經處理就排放到城市水體中，會造成一定的污染。此外，分流制施工改造的技術難度更大，雨水管和污水管之間互相交叉，污水管道有了更深的埋深，所需工程資金增多。

合流制在污水收集上更加簡單。由于管線單一，也就具有了投資少、地下空間資源占有少的優勢，減少了與其他管道交叉的概率，為城市其他地下管線的施工起到助力作用。對于降水量極少的干旱地區，這種排水系統是比較適合的。但合流制截流式排水系統也存在一些不盡人意之處。比如，當汛期來臨時，會出現混合污水的流量超過截流干管輸水能力而雨水溢流的現象，以及大量的管道混接造成的旱季污水直排、雨季混合污水出流等現象。

不同排水系統各有利弊，在城市建設中，只有揚長避短，充分發揮不同排水系統的優勢，才能選擇出更適合城鎮發展的排水系統。

3.2 因地制宜，避免盲目進行全面“合改分”

我國大部分老舊城區采用的是合流制直排式系統，這樣不僅不利于污水的收集與處理，還存在管道堵塞、滲漏等現象。合流制改分流制，作為一種較為徹底的改造方式，近年來已經被越來越多的城市認可、采納和實施。

但對于部分老城區、建筑遺產等地，一方面，能夠進行排水系統改造的空間有限，另一方面，強行改造斥資巨大且勢必會帶來對建筑的破壞。因此，盡管“合改分”的出發點是好的，但也應該意識到，全面進行“合改分”在短期內是不現實的。在前期規劃和實際改造過程中，應該因地制宜，盡可能的采取低影響的開發，通過雨污分流、截流和調蓄等綜合措施，避免盲目的進行全面“合改分”，從而實現老舊城區排水系統的改造與升級。

3.3 從長計議，加強對雨水的收集與利用

一方面，單純依靠現有水資源已經難以與城鎮的發展同步，另一方面，每逢雨季，大量的降水又會造成城市內澇等現象。而雨水資源具有寶貴的利用價值，不僅能夠緩解城市的熱島效應，還具有道路澆灌、補充地下水資源等作用。合理開發利用降雨，是新時代建設節水型城市的重要步驟。

從長遠來看，城市雨水的收集、處理和利用，應該也勢必會得到重視。早在20 世紀，美國就開始了對雨水的利用研究，德國對雨水的處理方式可以分為雨水的截污與滲透系統、屋面的雨水集蓄系統和生態小區的雨水利用系統，英國、丹麥等國家也開展了大量的實踐。我國海綿城市的提出，亦是加強對雨水的收集利用，從而削減暴雨給城市帶來的破壞。由于雨水在區分排水體制中舉足輕重，想要規劃城鎮排水系統，必須考慮雨水的收集問題。而雨水的收集想要得到重視，需要在如何利用雨水上下功夫。加強對雨水的收集與利用，就是在為城鎮排水體制的規劃建設分憂解難。