浅析新旧城镇排水系统体制选择和改造

王睿

（北京建筑大学环境与能源工程学院，北京 102616）

0 引言

排水体制的选择，是排水系统在规划建设过程中，需要放在首位的决策问题。当前，国内外对于排水系统体制的研究还不够充分，往往属于实践先行，因此一系列的具体问题在实际建设过程中暴露出来。为城镇选择一个合理的排水体制，能够从根源上有效缓解新时代城镇面临的诸多环境问题，同时降低排水系统的运行费用，提高居民的生活品质[1]。

1 排水系统的体制分类及应用特点

1.1 合流制

合流制排水系统，是指将生活污水、工业废水、雨水这三者，混合在同一管渠内排放的排水系统。

按照污水处理方式，又可以进一步划分为直排式、截流式、完全合流制。其中，直排式合流制是曾经我国城镇采用的最广泛的排水系统，这是一种混合污水不处理就直接排放到水体内的方式，对水体环境造成的破坏可想而知。随着老旧城区排水系统的改造升级，截流式合流制应运而生。通过敷设截流干管于河岸边，并在合流干管与截流干管的相交位置安置截流井的方式，将城市污水和污染较大的初期雨水，排放到下游的污水处理厂，而后期雨水量大时，混合污水的流量会超过截流干管的输水能力，这时则通过截流井溢出，直接排放到水体里。完全合流制是在直排式的基础上，将集中于一套管渠内的混合污水，全部送至污水处理厂处理。这是一种较为理想化的方式，利于水体保护，但由于污水处理量大、资金投入多、实际运行不便管理等问题，完全合流制难以实现。

1.2 分流制

分流制排水系统，指设置两个或两个以上各自独立的管道，将生活污水、工业废水和雨水，分别用污水管、雨水管进行收集、输送的排水系统。

所谓分流制，主要取决于对雨水的排除是否分流。如果对降雨有一套单独的管道进行排放，能够将生活污水、工业废水，通过污水管道，送至污水处理厂后，再排放到环境中，则这种方式称为完全分流制。如果没有单独设置雨水排水系统，只有污水排放系统，降雨只能沿着地面、街道、沟渠等流入水体，则这种方式称为不完全分流制。此外，还有半分流制排水系统。这种系统在雨水的截流干管上设置截流井，通过截流井把初期雨水送至污水处理厂并等处理达标后再排放，以此减轻对环境造成的污染。

1.3 混流制

混流制排水系统，指一座城市中，既存在着合流制排水系统，又存在着分流制排水系统。

这是城市快速扩张过程中，演化而生的一种产物。中国上海、美国纽约等城市，采用的就是这种排水系统，其优势介于合流制与分流制之间。由于不同城市，尤其是快速发展的大型城市，在内部各片区之间，存在着因历史演变、自然环境等方面的较大差异，故采用混流制排水系统。

2 国内外排水系统现状

2.1 我国城镇排水系统现状

我国的老旧城镇大多采用合流制排水系统，新建城镇基本都考虑到雨污分流问题，故大部分采用分流制排水系统。

近年来，随着北京市在污染治理、河湖生态保护等方面的力度加大，已经有2/3 的排水系统改为了分流制。重庆市根据自然地形条件，将主城区的排水系统划分为了沿江四岸排水区域，除中心区四大排水系统为合流制以外，其余汇水区域均为雨污分流制排水系统，以此逐步实现向分流制的转型。长沙市的排水体制在规划时设计的是雨污分流制，但由于实际建设过程中，管网混接严重，不得不设置截污干管，将旱季污水全部截流，所以其实际排水体制为不完全雨污分流制，如图1 所示。

当前我国城镇排水系统存在的主要问题有：遗留的排水管网错综复杂，缺少统一管理，给新建和重修带来施工阻力；老城镇的排水管线年久失修，管道内存在漏损、淤积等现象，加之使用管径小，排水不畅，易发生内涝；排水系统的运行管理与资金之间存在矛盾，作为基础设施，多年以来支出大于收入。

图1 污水通过雨水管直接排放到水体中

2.2 几种他国典型排水系统

日本东京的首都圈外郭放水路，是世界上最大的地下排水系统。整个系统位于地下50m 深处，通过五个直径30m 的立坑实现了与地面河流的连通。在排水隧道的末端，设有大型蓄水池，当立坑中水量达到一定程度后，会排放到调压水槽中，待调压水槽水满后，打开水泵，将水排入江户川中。

图2 首都圈外郭放水路立坑设置

法国巴黎的降雨较为频繁，却很少发生因降雨而导致城市拥堵、内涝的现象，这主要归功于巴黎纵横相连的下水道排水系统。随着城市的发展，下水道的长度也在不断延伸。其内部是宽3m 左右的排水道，在两旁设有检修便道，还有专门用来清理杂物的清砂船。

荷兰鹿特丹位于海平面以下，地势较低，采用的是水广场防涝及雨水利用系统。形状、高低、大小各异的水池，顺着地势而建，水池之间依靠渠道相连。平时水广场可以作为市民休闲娱乐之处，一旦暴雨来临，则又扮演起防涝系统的角色。

3 结论与建议

3.1 扬长避短，充分发挥不同排水系统优势

分流制排水系统，由于将雨水与生活污水、工业废水隔离开，极大降低原本合流制污水处理的费用，减轻雨污直排对于水体造成的污染。且只需要处理生活污水，水处理量大大降低，水质相对稳定。对于新建城市，这是一种较为提倡的排水体制。在有条件的城市，可以采用截流初期雨水的分流制排水系统。不利之处在于，初期雨水所含的污染物较多，有研究表明，25%（体积分数，下同）和30%的初期径流雨水污染负荷占整场雨的40%（质量分数，下同）和44%，具有明显冲刷作用[2-3]。如果初期雨水未经处理就排放到城市水体中，会造成一定的污染。此外，分流制施工改造的技术难度更大，雨水管和污水管之间互相交叉，污水管道有了更深的埋深，所需工程资金增多。

合流制在污水收集上更加简单。由于管线单一，也就具有了投资少、地下空间资源占有少的优势，减少了与其他管道交叉的概率，为城市其他地下管线的施工起到助力作用。对于降水量极少的干旱地区，这种排水系统是比较适合的。但合流制截流式排水系统也存在一些不尽人意之处。比如，当汛期来临时，会出现混合污水的流量超过截流干管输水能力而雨水溢流的现象，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现象。

不同排水系统各有利弊，在城市建设中，只有扬长避短，充分发挥不同排水系统的优势，才能选择出更适合城镇发展的排水系统。

3.2 因地制宜，避免盲目进行全面“合改分”

我国大部分老旧城区采用的是合流制直排式系统，这样不仅不利于污水的收集与处理，还存在管道堵塞、渗漏等现象。合流制改分流制，作为一种较为彻底的改造方式，近年来已经被越来越多的城市认可、采纳和实施。

但对于部分老城区、建筑遗产等地，一方面，能够进行排水系统改造的空间有限，另一方面，强行改造斥资巨大且势必会带来对建筑的破坏。因此，尽管“合改分”的出发点是好的，但也应该意识到，全面进行“合改分”在短期内是不现实的。在前期规划和实际改造过程中，应该因地制宜，尽可能的采取低影响的开发，通过雨污分流、截流和调蓄等综合措施，避免盲目的进行全面“合改分”，从而实现老旧城区排水系统的改造与升级。

3.3 从长计议，加强对雨水的收集与利用

一方面，单纯依靠现有水资源已经难以与城镇的发展同步，另一方面，每逢雨季，大量的降水又会造成城市内涝等现象。而雨水资源具有宝贵的利用价值，不仅能够缓解城市的热岛效应，还具有道路浇灌、补充地下水资源等作用。合理开发利用降雨，是新时代建设节水型城市的重要步骤。

从长远来看，城市雨水的收集、处理和利用，应该也势必会得到重视。早在20 世纪，美国就开始了对雨水的利用研究，德国对雨水的处理方式可以分为雨水的截污与渗透系统、屋面的雨水集蓄系统和生态小区的雨水利用系统，英国、丹麦等国家也开展了大量的实践。我国海绵城市的提出，亦是加强对雨水的收集利用，从而削减暴雨给城市带来的破坏。由于雨水在区分排水体制中举足轻重，想要规划城镇排水系统，必须考虑雨水的收集问题。而雨水的收集想要得到重视，需要在如何利用雨水上下功夫。加强对雨水的收集与利用，就是在为城镇排水体制的规划建设分忧解难。