城市排水系统发展与研究

郭小东

（延安大学西安创新学院 建工系，陕西 西安 710100）

1 绪论

1.1 理论背景

近年来，在几次强降雨过程中，北京、武汉、杭州、重庆、广州等城市出现了严重的城市内涝，严重影响了居民日常生活和工作，引起了全社会对城市排水系统空前的关注和思考.目前，我国的经济建设不断呈上升趋势，城市建设也在逐步的发展，大量的公共基础设施得以推进.城市给排水管网作为市政基础工程的一个重要组成部分，已经在城市之间以及市郊地带不断的延伸.在现阶段，我国的很多城市给排水系统还不是很完善，更为严重的是还有很多的城市继续沿用20世纪甚至更晚到解放前的给排水管道，在效果和使用的效率方面存在许多的弊端.因此，必须加强城市的给排水管网的优化配置的建设，完善基础设施建设，主要包括排水、供气、供暖等市政管道系统的建设.作为市政管网的一个重要组成部分，给排水管网系统是由各种水塔、管道等多种基础设施构成的输送水系统.从使用材料、管线的方案，设备的配置等个方面都是属于这个系统的工程，无论哪个方面出现了错误，就会影响整个工程技术的经济指标.因此，优化配置好排水管网，可以降低管网的投资与运行维护成本，提高管网系统的可靠性，从而降低能耗，达到新技术的发展.

1.2 研究的目的和意义

城市排水系统建设的发展，要借鉴国内外的先进经验使新城区的规划和老城区管网的改造能够顺利进行.科学合理的选用污水指标，选择老城区的排水机制，规划水处理厂的布局，解决道路及低洼地区积水并且有针对性地做好雨水系统的规划、雨水的资源化利用是十分重要的.

1.3 研究的重点内容

本课题研究的重点内容主要是污水系统和雨水雨水两部分.通过排水现状如排水管网、城市防洪排涝等基础设施布置、河流水系等的调查分析，分析现存问题，理清发展思路，提出改造意见.另外对中水回用、雨水利用做一些阐述.

2 我国城市排水系统的现状分析

我国许多大城市已建成较为完善的现代化排水系统，但依然存在以下问题：由于经济与人口的急剧增长，原规划排水量标准偏低，排涝标准低，规划建设的污雨水管道管径偏小；建设分布不均匀，污雨水管道系统建设滞后；城市排水河流河道浅并淤积严重，对排涝不利；城市污水处理程度不高等.在城市化建设进程的快速发展的背景下，给排水管网的覆盖密度也在逐步的增加，建设速度也在逐步的加快.在这种情况下，出现新的给排水系统与原有的管网系统的对接配合问题是难免的，新系统设计与设备的配置也会存在着是否合理的问题.（1）主要的寄出设施建设的管理工作和规划设计滞后，主要表现为只是重视城市建筑物的规划而忽略了市政工程的管线规划，重视道路工程基础设施建设轻视工程管线配套.（2）在工程的管线设计过程中，设计院也经常缺乏资料和长远的考虑，并没有结合实际的综合管线设计.（3）在设计方法上，一般大多数的工程技术员都是采用传统的计算模式进行，这样导致工作的效率比较低，优化的切入点自然地也会存在一些难题.（4）对于现在的那些城市里的高层建筑，给排水系统在设计时，常常没有考虑到它们功能上的专门优化，从而导致水压不稳、检修等困难的发生.

2.1 污废水排除系统存在的问题

2.1.1 城市建设与排水需求之间矛盾突出

目前，城市内涝、河流的污染严重的现象更加显著，其主要原因是没能很好的处理“规划、建设、设计、运行”与城市的排水需求之间的矛盾，主要反映在以下的几个方面：

（1）城市规划重视地上建设，忽略地下的建设进度.

（2）城市排水的规划不能满足城市基础设施建设的需求.

（3）城市污水设施建设过程与城市建设过程没有很好的匹配.

2.1.2 老城区合流制排水管网存在诸多弊端

老城区排水管道系统由于设计年代久远，使用时间长，破损淤积严重，且多为合流管道，不仅污染环境，而且导致汛期排水不畅，严重影响居民的出行和安全.再加上缺乏到位的管理，附近居民不断的擅自改建乱接及后续管道配备，导致老城区管道系统存在管道过细、管网过密、定位缺失、管理不已等问题，对后期市政整改及维护造成很大的影响.

2.1.3 局部管道设计不合理、排水不畅导致外溢

部分地区管道流程路线过长、迂回过多，给维护带来极大不便；居民区内的沉砂井、化粪池及排水管网标高与政管网不统一，出现排泄不畅及倒流；排水管道设计时只考虑生活污水，忽略汇流面积和暴雨强度的计算，导致排水不畅而外溢；区域城市用地功能考虑不周，导致远期水量过大.

2.2 雨水排除系统存在的问题

2.2.1 我国雨水管道建设现状

我国城市雨水管网设计暴雨重现期较小，不满足《室外排水设计规范》.城市基础设施长期投入不足，历史欠账多，雨水管网建设标准低；当前大多数城市主要仍采用雨污合流的排水体系管网缺乏维护，雨季排水能力差；在全球气候变化、降雨规律发生改变的情况下，反映城市降雨特征的暴雨公式没有及时更新，设计方法落后.

2.2.2 雨水利用存在的主要问题

雨水利用在我国起步较晚，虽有少数先进的示范工程，但整体社会的雨水利用依旧存在以下的主要问题：

（1）管理措施不到位、规划设计未予以考虑.

（2）对雨水利用重视程度低，公众参与意识淡薄.

（3）缺乏雨水利用标准和规范，亟待完善相关政策法规.

（4）城市雨水利用理论和技术滞后，雨水利用科学体系尚未形成.

2.2.3 近年来城市内涝现象严重

2010年，住房和城乡建设部对全国的351个城市进行了城市排涝能力的专项调研.结果表明，2008年到2010年期间，全国有62%的城市曾经发生过不同程度的内涝，其中有137个城市发生过3次以上的内涝灾害，甚至扩大到西北部干旱少雨的西安等城市；在发生过内涝的城市中，74.6%的最大积水深度超过50cm，积水时间超过半小时的城市占78.9%，其中最大积水时间超过12小时的有57个城市.城市内涝已经逐渐成为涉及全国的问题，严重影响着城市的经济社会发展和市民的日常生活.

2.3 污水处理系统现状

制约污水处理系统发展的现存问题有：

（1）资金短缺，污水处理费入不敷出.

（2）部分地区地方财力不足，财政补贴困难.

（3）管网不配套，影响处理效果.

（4）污泥处理投资不足，污泥处置方式落后.

（5）处理规模较小，缺乏使用再生水的用户，水回用率较低.

3 城市排水系统的优化改造

3.1 城市排水系统的管网优化

3.1.1 城区现有排水管网的改造

为了加快城市排水管网设施建设，更好地服务于快速发展的城市建设需要，提出以下建议：

（1）基础设施建设，要科学合理地规划，避免重复建设.

（2）结合城市的发展规划，加快老城区管网的改造.

（3）完善污水处理厂配套管网的建设，充分发挥污水厂处理能力.

（4）建立排水管网的科学化管理模式，提高城市排水系统管理效率.

（5）积极研究再生水利用模式，以节省水资源，保护环境.

3.1.2 城市内涝的治理

城市的基础设施建设中，加大排涝能力的建设迫在眉睫.对于那些已经建成城区，除了加强排水的系统建设外，还应该考虑到其他的综合性措施，比如雨水渗透、雨水蓄滞.除此之外，我国依然处在城市大发展的进程中，新城区一定要把地下设施先建起来，避免再走“先地上后地下”的老路.

3.1.3 远期发展的管网规划设计

在规划前期，应综合考虑城市发展需求及排水能力目标，划应针对不同城市的不同的自然条件和社会条件，因地制宜，处理好总体目标、经济与施工建设之间的平衡，应坚持以下原则：

（1）坚持全面规划、协调建设的原则，排水规划与其它规划相适应.

（2）坚持因地制宜、合理布局的原则，排水系统规划和道路规划相适应.

（3）坚持近远期结合的原则，近远期管网工程相适应.

（4）坚持重点突出、量力而行的原则，排水规划和环保专项规划相适应.

3.2 城市污废水处理厂的建设

3.2.1 集中式污水处理

集中式排水系统的基本特征是：所输的城市给水及收集的污水都是到水厂进行集中处理的.

集中式模式可发挥处理规模大、易统一管理的优势；不利的因素是：要首先建设基本完善的城市给水管网和污水管网设施；处理厂离用水点比较远，输配过程复杂而且困难.

3.2.2 分散式污水处理

分散式供排水系统模式的主要特征是：按不同水质和水处理目标，在城市区域内分散设置大量小型处理厂.

采用分散式模式，建设小型的水处理系统可以有效的避免或者是缓解不同的废水混合所造成更难处理的弊端，可以利用易于制造的设备，避免了输配水的困难.

3.2.3 混合式污水处理

3.2.4 污水处理模式的发展方向

在城市污废水处理设施的建设及运营中应注意以下几点：

（1）要找到投资少而且长期运行费用低的办法平衡建设与处理的匹配问题.

（2）避免建设与运行相脱离的现象发生，做到厂建必用.

（3）适量增加投资，改善厂建，把城市污水就近处理和回收.

（4）在建厂初期要给予重视，提高决策，注重污泥减量化和资源化利用.

3.3 城市排水系统中的雨水利用

3.3.1 雨水的收集、处理及利用

3.3.1.1 雨水的收集

雨水的收集包括：屋面雨水收集，路面雨水收集，停车场、广场雨水收集，绿地雨水收集等.

3.3.1.2 雨水的处理

通常雨水处理采用截污、弃流、沉淀、过滤、消毒的流程，工艺流程略.

3.3.1.3 雨水的利用

现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术，这项技术有着广泛而深远的意义.可以实现节水、控制城市水土流失、水资源的涵养与保护、减轻城市排水和处理系统的负荷、减少水污染和改善城市生态环境等目标.

3.3.2 雨水利用的效益

城市雨水利用的效益有直接效益和间接效益，主要包括以下几方面：

（1）减少自来水的使用量，节约水费.

（2）降低排水系统对城市水体的污染.

（3）节省城市排水设施的运行费用.

（4）提升防洪标准而减少经济损失.

（5）改善城市生态环境带来的收益.

（6）减少地面沉降海水入侵等带来的危害.

3.4 城市排水系统中的中水回用

中水主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内使用的非饮用的杂用水，其水质介于上水与下水之间.中水回用可为城市开辟第二水源，可大幅降低自来水的消耗量，在一定程度上解决了污水对水源的污染问题.

3.4.1 中水回用的意义

（1）中水回用开辟了新的水资源，节省水资源.

（2）中水回用所收取的水费可以是污水处理有力的经济保障.

（3）大大减少排污量，保护城市水资源环境.

3.4.2 中水回用途径

根据目前城市中水回用技术的发展情况，城市中水回用的途径主要包括农林牧渔业用水、城市杂用水、工业用水、环境用水、补充水源水等.

4 结论

本文通过阅读大量文献，首先分析了我国排水系统的现状，在此基础上，重点研究了城市管网的改造以及污雨水的资源化利用等方面的理论和工程实践问题.虽提出了现代城市排水系统在管网建设、污雨水资源化利用的模式及方法，但由于时间和资料限制，尚有一些问题有待于进一步去探索，不断丰富和完善.

〔1〕景洪兰.城市排水规划中的水资源合理利用研究[D].上海：同济大学，2007.

〔2〕王洋.城市污水系统规划综合评价及实证研究[D].上海：华东师范大学，2011.