影响天津市中心城区汛期排水的因素与技术对策

李青 徐志勇 赵毅

摘要：本文结合天津市中心城区近年来大暴雨城市内涝状况，浅析除提高排水设计标准外，影响汛期排水的因素和技术对策。

关键词：中心城区  汛期  影响因素  技术对策

中图分类号： S276 文献标识码： A

“下水道是城市的心脏”。天津市做为一座快速发展的沿海特大城市，在大暴雨面前并没有形成大面积的积水，一方面是由于防汛预案完备，准备充分，指挥得力，排水职工齐心协力；另一方面得益于不断完善的排水设施，但仍有不足之处，亟待完善。现将影响城区排水的因素及相应对策分述如下：

一、初期雨水水质的影响及技术对策

自上世纪50年代以来，天津市中心城区排水设施已初具规模，逐渐形成了雨、污分流的排水体制：污水汇流入污水处理厂处理后入海，雨水就近入河。

初期雨水，顾名思义就是降雨初期时的雨水。由于降雨初期雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又因为冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得初期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。因此，初期雨水的污染程度较高，通常超过了普通城市污水的污染程度。

如果将初期雨水直接排入自然承受水体，会对水体造成非常严重的污染，因此必须对初期雨水进行弃流处理，通过设置雨污切换装置，将降雨初期雨水分流至污水管道；对于降雨后期污染程度较轻的雨水，经过预处理截留水中的悬浮物、固体颗粒杂质后，可以直接排入自然承受水体，以有效地保护自然水体。

目前，我国对于初期雨水没有明确的界定。我国《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400－2006）5.6.4条规定，初期雨水量应按下垫面实测收集雨水的CODcr、SS、色度等污染物浓度确定。当无资料时，屋面弃流可采用2mm-3mm径流厚度，地面弃流可采用3mm-5mm径流厚度。在相关的石化设计规范中规定，主要就是对装置区初期雨水视为污水，一般定为前10分钟内的雨水量或30mm厚的雨水，初期雨水需要进入厂区的污水处理系统中进行处理。天津市现有城市污水处理厂的设计规模均只按旱季污水量设计，没有包括初期雨水量，初期雨水通过污水截流管在进入污水处理厂前均溢流入排水河，造成未经处理的污染较重的初期雨水与经过处理的净化后的污水共同流入污水河，污染了排入河道的水体。天津市中心城区一般在中小雨时是不允许向海河、子牙河、北运河、新开河等一级河道排雨，只有当大雨或暴雨雨量超过30mm时才可向一级河道泄水。

技术对策：为争取排沥防涝时间，应尽快界定初期雨水的排放标准，解决好初期雨水的时间、排放出路，这样才能便于汛期运行调度，减少对排放水体的污染，改善水环境。

此外，对现有合流管应加大截流倍数，接入污水管道。上海市苏州河采用3倍污水量计算管道过水断面，超过截流倍数，再就近排入河道，取得了较好效果。另外，应严格控制地面污染，减少乱泼乱倒、垃圾堆积；加强管理，严禁将垃圾扫入雨水井。

二、城乡间汛期抢排冲突的影响及技术对策

天津市中心城区河网密集、水面众多，河道总长度231.4km，湖泊水面151 处，河湖水面总面积34.88km2，约占中心城区面积的9.4%。

在旱季，要保景观水位、保农田灌溉，河渠均处于高水位；在汛期，又要坚持“两低一腾空”的排水调度原则，造成上述用水的抢排，使得海河水系水位猛涨，自流排水口门失效，排水泵站扬程增高，排水量减少，迅速达到警戒水位，甚至造成低洼地区倒灌的不良后果。

技术对策：本着确保工农业发展和人民生命及财产安全的原则，坚持排水科学调度，实行“两低一腾空”原则，利用有限排水能力，充分分析雨势，搞好顺序排水方案，计算不同雨势沿程流经时间和迳流时间，制定出不同的调度方案，达到顺序排水的目的。

三、地面沉降对排水设施的影响及技术对策

地面沉降，地下管网所受损害最为直接，对给排水管道的破坏更是首当其冲，也就更容易造成内涝的发生。地面沉降将改变排水管道的原始状态，使部分地段管道出现破损，造成雨后积水，排水能力降低；污水外溢，污染地下水水质。

深层地下水是天津市中南部地区的主要供水开采层。自七十年代大规模开发深层地下水以来，开采量不断增加，1993年天津市中南部地区深层地下水开采量达4.27亿m3。天津地区地质构造以泥质、沙质为主，随着近几年经济迅速发展，新的建筑群规模和数量不断增加，特殊的地质构造加上快速的城市建设，以及地下水的取用，使天津地面沉降幅度很大。从1959年至1982年，最大累计沉降量为2.15m，1982年测得市区的平均沉降速率为94毫米。目前，最大累计沉降量已达2.5m，沉降量100mm以上的范围已达900km2。 控沉以后，情况虽得到缓解，但仍有10－20mm不等的沉降，形成多处漏斗区。

由于大幅度沉降，在沉降漏斗区更易发生排水管道的不均匀沉降。天津市大沽路泵站至复兴门泵站约3km，由于大沽路泵站附近的原棉四厂引用地下水，造成地面沉降，1982年与1963年比较，沉降约1.2m；而复兴门泵站附近没有大量引用地下水，沉降只有0.4m。这样，大沽路泵站至复兴门泵站之间的管道发生约0.5‰坡度变化，按ф90cm计算，由原来1‰坡度、流量0.52m3/s，降低至0.5‰坡度、流量0.36 m3/s。上下游两座泵站排水不协调，为大沽路泵站改造提供了依据。

技术对策：对全市现有管道进行全面的管段高程变化复测，如果依靠水面坡度排水的管道出现缓坡或倒坡，应逐步补建旁通管，以补足相应管段流量。要坚持控制地面沉降，控制地下水的开采，年深井用水量应控制在3000万吨以下。

四、海河高水位对自流口门的影响及技术对策

由于城区历年的地面沉降，海河堤岸也随之沉降，原海河金汤桥所设置的警戒水位4.5M.T.D，现已不足3 M.T.D。由于城区地面沉降，现在地面高程只有2.5～3.5m，当海河水位处于3.5M.T.D以上高水位时，所有向海河水系自流的排水口门均需闭闸，造成雨水排水无出路；若闸门关闭不及时，还会造成河水倒灌的危害。目前全市向市区海河水系（包括子牙河、北运河、南运河等）自流的排水口门还有31座（海河22座，子牙河4座，北运河5座），是防汛排水的主要危害。

技术对策：应就近用截流管连接相邻的两处或若干处自流口门，建设永久性景观泵站，以减少自流排水口门的数量。

五、海潮顶托对汛期排水的影响及技术对策

海潮一般随月亮之圆缺和昼夜不同发生潮汐变化，即高潮与低潮。由于天津市市区上世纪七十年代大量开采地下水，造成地面沉降，中心市区段的堤岸也相应随之降低约2m，海河由原来一般常水位2～3 M.T.D，已经形成现在持续高水位，略低于中心市区的一般地面高程，并略高于海河沿岸低沉式路面。雨季连续降雨后，当在海河上游无客水时，海河水位已增至4.2 M.T.D；如海河上游来水，将很难容纳；再若海潮处于高潮时，将造成海河市区段持续高水位，这样市区汛期排水将会受阻。

技术对策：在海河节制处建一座150 m3/s的泵站，不受海潮的影响，低潮时提升海河节制闸，汛期能保持海河相对低水位，由间断排水变成连续排水，有利中心市区及沿海河下游区域沥水排除，提高防汛排水的安全性。

此外，在施工程影响、排水系统设计标准相对较低、雨水出路减少、地表不透水所占比例提高，相应造成地表水渗入量减小、径流量加大形成积水，也是造成排水时间延长、积水情况加剧的原因。

结论：为了解决天津市水环境面临的问题，营造良好的城市水环境，水务部门确定了“统筹规划建设、突出截污治污、优化厂网布局、补充环境水源、强化调度管理、提升综合功能”的清水工程治理思路，将兼顾工程和管理措施并重，以截污治污为根本，抓住管网配套这条主线，未雨绸缪，从最坏处着手向最好努力，使天津市防汛排水搞得更好。