我國大中城市排水系統(tǒng)規(guī)劃體制建設

1、我國大中城市排水系統(tǒng)規(guī)劃體制建設以北京為例摘要：由于歷史因素北京排水體制較為落后，國外這方面需向日本學習。分析了我國排水系統(tǒng)在體制選擇及管理方面存在的問題,提出了改變觀念、因地制宜地選擇城市排水體制的觀點。關鍵詞：排水系統(tǒng) 排水體制 分流制 合流制引言城市排水系統(tǒng)是處理和排除城市污水和雨水的工程設施系統(tǒng)，是城市公用設施的組成部分。城市排水系統(tǒng)規(guī)劃是城市總體規(guī)劃的組成部分。城市排水系統(tǒng)通常由排水管道和污水處理廠組成。在實行污水、雨水分流制的情況下，污水由排水管道收集，送至污水處理后，排入水體或回收利用；雨水徑流由排水管道收集后，就近排入水體。城市排水系統(tǒng)規(guī)劃的任務是使整個城市的污水和雨水通暢地排

2、泄出去，處理好污水，達到環(huán)境保護的要求。規(guī)劃的主要內(nèi)容包括：估算城市排水量，選擇排水制度，設計排水管道，確定污水處理方法和城市污水處理廠的位置等。2排水系統(tǒng)是現(xiàn)代化城市的重要基礎設施，如何經(jīng)濟技術(shù)地優(yōu)化設計和改擴建城市的排水系統(tǒng)是一個重要的研究課題。在市政建設和環(huán)境治理工程建設中，排水系統(tǒng)常占有較大的投資比例。如何在滿足規(guī)定的各種技術(shù)條件下合理設計城市排水系統(tǒng)，是規(guī)劃設計中的一個重要課題，應此我國出臺了城市排水許可管理辦法，旨在解決此類問題的發(fā)生。一、北京的城市排水系統(tǒng)（一）北京排水系統(tǒng)的歷史北京有3000多年的建城史，歷史上最早的排水溝渠，可上溯至西周，在今琉璃河董家林村東，燕都城墻外有石砌

3、排水溝。到金中都時，“馳道甚闊，兩旁有溝”，到了元代，經(jīng)過精心設計的元大都，主要街道兩側(cè)多為條石砌成的明溝。從明代始，在明溝上加蓋條石板，俗稱板溝。其中紫禁城內(nèi)板溝，可謂排水設計的杰作，建成后五百余年，幾乎不見暴雨積水記載。到了清代，逐漸將板溝改建成暗溝（下水道）。明清北京內(nèi)城大街小巷和大部分胡同都埋設了暗溝。各大排水渠已形成較完整的系統(tǒng)，以護城河和通惠河為全城排洪泄污的總尾閭。乾隆年間曾對溝渠系統(tǒng)進行改建，據(jù)乾隆五十一年（1786年）統(tǒng)計，京城已有明渠和暗溝共429公里。民國以后，自1917年至1931年的十余年間陸續(xù)將規(guī)模較大的明渠，如北新華街、龍須溝上游虎坊橋、南北溝沿及御河下段改建暗溝

4、，但由于連年戰(zhàn)亂，北京的下水道長期失養(yǎng)失修，許多下水道淤積堵塞，坍塌損壞，到北京解放時，城區(qū)共有下水道220.7公里，能排水使用的僅有20多公里。居民多用滲井排水。據(jù)1955年調(diào)查，全市共有滲井27 000個以上。1949年，解放之初，為解決市區(qū)排水，首先對城區(qū)河湖水系及近郊河道進行了大規(guī)模的疏浚整治。疏挖了三海（北海、中海、南海）、什剎海、金水河、長河及東、西、南、北護城河、前三門護城河、筒子河、玉帶河、菖蒲河等，并對城外主要行洪河道進行了疏通整治。在城內(nèi)，開始大規(guī)模地整修掏挖舊溝，疏浚明渠，使城區(qū)大多數(shù)下水道恢復了排水功能。當時龍須溝是南城地區(qū)幾條臭水溝中最主要的一條排水溝，進行了徹底治理

5、。1953年北京市確定了按雨水、污水分流制建設下水道的原則，從此開始修建分流制下水道。1953年至1957年，新建下水道251公里，目前使用的一些主要干管基本上都是在這個時期修建的。1965年，開始地下鐵道的建設，從而帶來了對北京護城河的大規(guī)模改造。首先將前三門護城河和西護城河下游段改為暗（溝）河，從此改變了將前三門護城河作為城市主要河道的市區(qū)水系布局，結(jié)束了自明代初期建成540余年作為內(nèi)外城排洪總通道的歷史。1980年，按照城市建設總體規(guī)劃的要求，北京的城市建設進入一個新的歷史發(fā)展時期。首先疏浚清河。將清河裁彎取直，自下而上逐段疏浚，1984年6月完工。配合北二環(huán)道路工程和解決新建居住區(qū)的排

6、水出路問題，開始對北護城河、亮馬河、萬泉河、小月河、土城溝、二道溝等河道的整治。1987年11月開始先后對南護城河全線和通惠河上游按照規(guī)劃進行徹底整治，使南護城河成為排洪、輸水、可供通航的河道。與此同時，下水道建設又得以重新加快步伐。隨著二三環(huán)快速路、平安大街及一大批居民住宅區(qū)的建設，隨之用于排洪排污的管道相繼建成，北京下水道總長度近3000公里，其中，雨水管道600公里以上。（2） 北京排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀隨著城市化進程，一些行洪問題也相繼出現(xiàn)，如今北京的護城河已全部改造成混凝土襯砌，并集中于東便門鐵路橋附近匯入通惠河，結(jié)果每降大雨通惠河洪水位迅速增高，下水道排水不暢。有些河道用于旅游及環(huán)境要求，

7、在平日和汛期非降雨日，供水河道及護城河均要壅高較高的水位，大雨來臨，再提閘放水，造成河道下游河水猛漲。緊隨洪水到來，對護城河沿河兩岸下水道出口排水造成嚴重頂托，造成城中心區(qū)部分地區(qū)、街道和立交橋下積水。據(jù)新京報報道稱：中國城市規(guī)劃設計研究院副院長楊保軍表示，地下管網(wǎng)設計的高與低，直接關系到排水的安全。以設計時的坡度為例，坡度越高水流越快，但坡度越高挖得越深，財力投入就越大。最初北京地下管網(wǎng)設計時，選用的最小坡度是千分之六，但后來經(jīng)過論證，有人認為北京雨水少，改成千分之四。楊保軍表示，這樣自然在財力投入上就能減少。目前，二環(huán)、三環(huán)的排水標準是1到3年一遇的洪水。有的地區(qū)還要低一些。同時，河湖儲水

8、能力、地下空間資源，這些因素都影響著排水效果或管網(wǎng)改造。比如，大量排水設施在道路內(nèi)，改造涉及其他管線，有的地區(qū)地下管線已經(jīng)布滿，無法再將小排水管換成大排水管。因此，一些立交橋下現(xiàn)在已經(jīng)沒有地下空間用來增加排水設施。排水的“下游”河道也會遇到排水能力不足的問題?！跋认掠魏笊嫌巍?，下游“接待”能力不足，也將影響“上游”排水效果。所以，還需提升河道排水能力，拓寬河道。北京市水務局工程師馬豐斌曾在北京水務2009年第5期撰文稱，北京排水系統(tǒng)存在的問題包括：排水標準不足，設施老化；排水設施建設滯后，排水系統(tǒng)不健全；城市建設引發(fā)積水問題突出；管理缺陷造成設施安全運行保障能力不足。2012年7月23日的暴雨

9、導致城市嚴重內(nèi)澇，多處路段由于排水不暢造成嚴重積水，部分立交橋下積水甚至高達四米；多輛汽車深陷積水之中，一個沒能及時棄車而逃的車主在廣渠門橋下葬身車中。據(jù)北京市政府新聞辦公室官方微博“北京發(fā)布”的消息：截至22日17時，北京市境內(nèi)共發(fā)生因災死亡37人。其中，溺水死亡25人，房屋倒塌致死6人，雷擊致死1人，觸電死亡5人。目前，死者已有22人確定身份，其余15人正在確認中。二、排水體制 我國城市在長期發(fā)展過程中,由于受投資因素的限制及發(fā)展模式的影響,現(xiàn)狀建成區(qū)多為雨污合流制。合流制區(qū)域面積至少占建成區(qū)面積的80%以上,而且20世紀80年代以前的建成區(qū),建筑密集,各種地下管線擁擠,要改造為分流制,需

10、增設一套污水管系統(tǒng),難度非常大。結(jié)合近年國內(nèi)城市污水設施建設的情況,應該采用混合制的排水體制,即城市新區(qū)及有條件改造的建成區(qū)采用分流制,把雨水、污水的收集、處理和綜合利用結(jié)合起來。合流制排水體制(見圖1)的設計應注意截流倍數(shù),雨水調(diào)蓄和環(huán)境評價等幾個因素,分流制排水體制(見圖2)的設計應注意與現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的銜接問題;混合制排水體制在設計時,其分流制污水干管應在合流制截流干管的終端溢流并在下游接入,嚴禁先匯流再溢流。 圖1 全處理式合流制 圖2 截流式合流制三、日本的排水系統(tǒng)由1992年開始建設的首都圈外圍排水系統(tǒng)由一連串混凝土立坑組成，每個混凝土立坑有65米高（約22層樓）、32米寬，在地下5

11、0米深處，由6.3公里長的隧道串接而成，除此之外，還有一座巨型調(diào)壓水槽：25.4米高（約八層樓）、177米長、78米寬，內(nèi)有59支混凝土支柱，總貯水量為670,000 立方米，以14000匹馬力的渦輪機達到最大排水量每秒200立方米。 圖3 日本的地下排水系統(tǒng) 東京地區(qū)的地下排水系統(tǒng)主要是為避免受到臺風雨水災害的侵襲而建的。這一系統(tǒng)于1992年開工，2006年竣工，堪稱世界上最先進的下水道排水系統(tǒng)，其排水標準是“五至十年一遇”，由一連串混凝土立坑構(gòu)成，地下河深達60米。 圖4 修建中的排水系統(tǒng)東京的雨水有兩種渠道可以疏通：靠近河渠地域的雨水一般會通過各種建筑的排水管，以及路邊的排水口直接流入雨

12、水蓄積排放管道，最終通過大支流排入大海；其余地域的雨水，會隨著每棟建筑的排水系統(tǒng)進入公共排雨管，再隨下水道系統(tǒng)的凈水排放管道流入公共水域。為了保證排水道的暢通，東京下水道局從污水排放階段就開始介入。他們規(guī)定，一些不溶于水的洗手間垃圾不允許直接排到下水道，而要先通過垃圾分類系統(tǒng)進行處理。此外，烹飪產(chǎn)生的油污也不允許直接導入下水道中，因為油污除了會造成鄰近的下水道口惡臭外，還會腐蝕排水管道。東京下水道局對此倡導的解決辦法是：用報紙把油污擦干凈，再把沾滿油污的報紙當做可燃垃圾來處理。更干脆的辦法是做菜少用油。下水道局甚至配備了專門介紹健康料理的網(wǎng)頁和教室，介紹少油、健康的食譜。東京設有降雨信息系統(tǒng)來

13、預測和統(tǒng)計各種降雨數(shù)據(jù)，并進行各地的排水調(diào)度。利用統(tǒng)計結(jié)果，可以在一些容易浸水的地區(qū)采取特殊的處理措施。比如，東京江東區(qū)南沙地區(qū)就建立了雨水調(diào)整池，其中最大的一個池一次可以最多存儲2.5萬立方米的雨水。四、改造方案當前,我國大多數(shù)城市的排水系統(tǒng)是混合系統(tǒng),既有合流制又有分流制,雨污合流混排居多,降雨時管道溢流現(xiàn)象嚴重,大量未經(jīng)處理的污水直排河溝、海域等自然水體,導致受納水體水質(zhì)惡化,嚴重影響市民生活和城市生態(tài)環(huán)境；隨著人口的增加和工業(yè)的發(fā)展,原有管道系統(tǒng)已不能滿足城市發(fā)展的需求,因此,排水管道系統(tǒng)的改擴建勢在必行。如何針對不同的情況,制定合適的改擴建方案,充分利用原有管渠實現(xiàn)保護環(huán)境和節(jié)約投資

14、的雙重目標是擺在給排水工作者面前的一項重要課題。目前,對城市舊的排水管道系統(tǒng)的改造通常有以下幾種途徑:改合流制為分流制。這樣可以完全杜絕溢流混合污水對水體的污染,是一個比較徹底的改造方法。但是由于舊的管道建成年代較久,數(shù)量頗多,且舊城區(qū)街道窄,交通頻繁,大規(guī)模的改造工程對城市生活影響較大,并且投資費用很高。保留合流制,修建合流管渠截流管。這是目前管道改造中較常用的一種方法。但是截流式合流制排水管渠系統(tǒng)并沒有完全杜絕污染物質(zhì)對水體的污染,溢流的混合污水不僅含有部分旱流污水,而且夾帶有晴天沉積在管底的污物。其污染程度仍然較高,足以對受納水體造成嚴重影響。對溢流的混合污水進行適當處理。處理措施包括篩

15、濾、沉淀,有時還投氯消毒,然后排入水體.或者增設蓄水設施,將溢流的混合污水儲存起來,待暴雨過后再將其抽送入截流干管。對溢流的混合污水量進行控制。可根據(jù)不同情況,采用改善路面鋪設提高地表持水能力和地表滲透能力,或利用地面暫時性連續(xù)蓄水塘等地面蓄水設施。各種改造途徑的最終目的都是為了使排入自然水體的污染物質(zhì)最少。針對這一目標,國內(nèi)外已開發(fā)了多項技術(shù)及模型。分析來看,主要集中在3個方面:優(yōu)化合流制管網(wǎng)集水分流室的參數(shù),充分發(fā)揮其集水、分流和存儲的作用,使暴雨時的截流量最大；針對管道本身,查找超載管段,然后有針對性的進行整改,并使用一定的優(yōu)化方法對其進一步優(yōu)化；建立實時控制模型,發(fā)揮整個排水系統(tǒng)的潛力

16、,提高運輸能力,減少溢流量,降低排入自然水體的污染負荷。國內(nèi)外普遍采用的是非恒定流模擬技術(shù)對暴雨期間合流制排水管網(wǎng)進行水力模擬,校核其過水能力,并查找出超載管段；然后利用優(yōu)化方法對排水管網(wǎng)改擴建方案進行優(yōu)化設計。這是針對排水系統(tǒng)改擴建工程比較實用的一項研究,其結(jié)果可直接用于實際工程。從現(xiàn)有研究來看,排水系統(tǒng)的改擴建可以在建立管網(wǎng)模型進行管網(wǎng)現(xiàn)狀模擬的前提下,綜合利用管網(wǎng)布局、雨水徑流及管網(wǎng)經(jīng)濟目標優(yōu)化技術(shù)等進行優(yōu)化,同時還要考慮不影響城市的正常生活以及經(jīng)濟技術(shù)方面的因素。五、結(jié)束語建立理想的分流制或?qū)⒑狭髦聘臑橥耆至髦频某晒β屎苄?且投資巨大,管理困難。我國排水體制的選擇應根據(jù)城鎮(zhèn)及工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃、環(huán)境保護的要求、污水的利用情況、原有排水設施、水質(zhì)、水量、地形、氣候等條件,從全局出發(fā),通過技術(shù)經(jīng)濟比較綜合考慮確定。今后應加強對城市水系的雨水徑流管理和污染控制,借鑒國外城市暴雨雨水的“源控制”及“下游”控制的“蓄排結(jié)合”做法,克服偏向靠“雨污分流”來解決污染、重終端治理輕源頭控制、重人工措施輕自然措施等缺陷,加強對源頭污染的控制,在將雨水徑流污染物從源頭上控制在最低限度的同時,通過研究雨水徑流污染物的輸