淺談南方某城市排水體制的改造思路

陳永祥，王 浩，周 毅

(1.武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 ，湖北 武漢430074;2.武漢市武昌區(qū)水務(wù)局，湖北武漢430060;3.武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，湖北 武漢430072)

1 概述

南方某城市市區(qū)的湖泊眾多，多年以來(lái)，城市規(guī)劃中排水體制一直為分流制。但是城市化的進(jìn)程快，在某些新開(kāi)發(fā)的城區(qū)，排水系統(tǒng)的建設(shè)趕不上城區(qū)擴(kuò)張的速度。同時(shí)，老城區(qū)在多年的建設(shè)中，從小區(qū)和單位內(nèi)部的排水系統(tǒng)到市政排水系統(tǒng)，并沒(méi)有完全照此落實(shí)。尤其是一些較老的街道、社區(qū)、單位，內(nèi)部普遍是合流制。調(diào)查結(jié)果表明，因城市排水規(guī)劃與實(shí)際情況嚴(yán)重脫節(jié)而造成了排水體制的混亂。除此之外，地下管道的勘測(cè)、更新改造也面臨資金缺口大、地下管線狀況不清楚等諸多困難。為有效地控制污染物向地表水體的排放，必須針對(duì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題，提出切實(shí)可行的改造思路。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)：污水順著雨水管渠的直接排放，導(dǎo)致了該城市的湖泊污染。目前存在的主要問(wèn)題有：雨污合流混接現(xiàn)象嚴(yán)重、部分溢流井設(shè)置不合理、截污管建設(shè)滯后、排水管網(wǎng)建設(shè)與管理不完善、管網(wǎng)老化，以及改造缺乏全局性的考慮。分流制的污水排放所占的比例較小，因此對(duì)合流制的排水系統(tǒng)改造顯得尤其重要。

2 主要改造措施

2.1 傳統(tǒng)措施

一般認(rèn)為分流制是一種比較徹底的解決措施，但是這種排水體制需要足夠的地下空間和資金，通常只適合于新開(kāi)發(fā)的城區(qū)。另外初期的雨水挾帶大量顆粒性污染物，因此可以在地勢(shì)比較低洼的地方修建雨水沉淀池，且沉淀池需要及時(shí)清理，保證正常使用。

排水體制改造治理的難點(diǎn)是一些老的小區(qū)和街道，一般這些地方地下空間和資金都比較缺乏，地下管網(wǎng)復(fù)雜，雨、污混接嚴(yán)重，難以進(jìn)行徹底的分流制改造。因此改造遵循的原則是：減輕雨水向污水管的排放量，以及污水向雨水管排放的量就可以了。根據(jù)上述原則，針對(duì)城市雨、污混接的幾種常見(jiàn)情況，分別提出整改建議。

情況1：排水單位內(nèi)部是合流排水體制，混流污水流向雨水管。在有資金和地下空間較充足的地方，首先應(yīng)考慮改造成徹底的分流制。如果改造成分流制有難度，一種資金投入和工程量較小的方案是在合流排水管合適的位置上設(shè)溢流井，保證旱季污水被截流至污水管，雨天的混合污水一部分溢流排往雨水管渠，一部分混合污水進(jìn)入污水管。

情況2：排水單位內(nèi)部是合流排水體制，混流污水流向污水管。在資金和地下空間較充足時(shí)，徹底的辦法是保留現(xiàn)有的排水管作為污水管，另外建一套雨水排水系統(tǒng)將小區(qū)及路面雨水單獨(dú)收集排放。另外一種折中的方法是設(shè)溢流井，采用截流式合流制。

情況3：?jiǎn)挝粌?nèi)部是分流制，但出戶后的雨水流向市政污水管、污水流向市政雨水管的錯(cuò)接情況。如果不存在內(nèi)部管道與市政管道在高程上對(duì)接的困難，那么應(yīng)該直接整改過(guò)來(lái)。如果存在高程上對(duì)接的困難，則需要對(duì)單位內(nèi)部的管道作改造，必要時(shí)采用水泵提升。

情況4：?jiǎn)挝粌?nèi)部是分流制，但由于外部市政管網(wǎng)不完善，只有一種排水管道，單位雨、污排水管出戶后只能混接排入外部市政管道，針對(duì)這種情況，應(yīng)該完善外部市政雨、污排水管道，讓雨水、污水始終各行其道，保證分流的最終效果。

關(guān)于小區(qū)的排水出口改造為溢流井，需要注意的是：有條件時(shí)，為了配合減小雨水量，建議建設(shè)小區(qū)內(nèi)部的雨水蓄水池，蓄積的雨水可以用于小區(qū)的綠化。作為鼓勵(lì)減小向市政管道排放雨水，政府可以按照蓄水池的容積進(jìn)行一定的補(bǔ)貼，該費(fèi)用可以看做政府為削減暴雨徑流量間接的工程投入。

對(duì)于市政管道上溢流井設(shè)置位置的改造：由于很多單位和小區(qū)的排水的源頭上已經(jīng)形成雨污混接的既成事實(shí)，因此，雨水管中有污水、污水管中有雨水的現(xiàn)象將在一定范圍內(nèi)長(zhǎng)期存在。如果治理及時(shí)，混接的程度可以減少，但是無(wú)法徹底消除。因此，在治理源頭的同時(shí)，雨水管上適當(dāng)位置宜單獨(dú)設(shè)置溢流井，而不要與污水管的排水混合后再溢流。那樣會(huì)增加溢流污水中污染物的濃度。例如，對(duì)某高校大門附近的溢流井，建議作如下改造：在附近污水管的終點(diǎn)增加一條越過(guò)溢流井的超越管，直接進(jìn)入溢流井的下游檢查井。這樣改造后，晴天的截污效果不變，而雨天從污水管收集的污水不被稀釋全部進(jìn)入河邊的截污管道，而只有在雨水管渠中混入的污水，被雨水稀釋后，才進(jìn)入溢流井。這樣，溢流的總量雖然不變，但是污水濃度比改造前降低，溢流部分污水的比例比改造前要小。

2.2 新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)并存

國(guó)外在雨水管理方面已取得了一些成就，出現(xiàn)了一些有代表性的技術(shù)[1～3]，例如：英國(guó)的可持續(xù)性城市排水系統(tǒng)(Sustainable Urban Drainage System，SUDS)[4，5]，澳 大 利 亞 的 水 敏 感 城 市 設(shè) 計(jì) (Water Sensitive Urban Design，WSUD)[6，7]，美國(guó)的最佳管理實(shí)踐(Best Management Practice，BMP)和低影響發(fā)展(Low impact development，LID)[8，9]，另 外 還 有 日 本 的“雨水貯流滲透計(jì)劃”，德國(guó)的屋面雨水集蓄系統(tǒng)、雨水截污與滲透系統(tǒng)、生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)等技術(shù)。這些技術(shù)雖然各有側(cè)重，但是雨水資源的可持續(xù)利用是它們的共同出發(fā)點(diǎn)。

從技術(shù)發(fā)揮作用的位置看，可以分為源頭控制、徑流控制(中途控制)和末端控制技術(shù)。其中源頭控制是雨水可持續(xù)利用重點(diǎn)環(huán)節(jié)，而末端控制技術(shù)(如：溢流井、終端調(diào)節(jié)池)則是傳統(tǒng)雨洪管理的重點(diǎn)。在常規(guī)的、以雨水管渠排水為主的傳統(tǒng)技術(shù)之外，雨水直接收集利用、雨水入滲、草皮溝、人工濕地等技術(shù)在發(fā)展中國(guó)家都有成功的應(yīng)用，不過(guò)適用的氣候條件和發(fā)揮作用的位置不盡相同[2]。

雖然可持續(xù)的雨水管理技術(shù)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，是解決水資源緊缺、雨水徑流污染問(wèn)題的先進(jìn)技術(shù)，但是新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)在思路和手段的巨大差異性，使得在我國(guó)推廣這些新技術(shù)將面臨諸多障礙，需要靈活可行的對(duì)策。對(duì)土地資源和地下空間的占用，是推廣新技術(shù)的主要障礙之一;對(duì)現(xiàn)有排水系統(tǒng)的放棄從某種意義上看是一種浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)新系統(tǒng)的建設(shè)也需要經(jīng)費(fèi)，這也成為另一個(gè)主要障礙。

因地制宜地選擇新技術(shù)或傳統(tǒng)技術(shù)，可能才是解決問(wèn)題的一種有效思路。中心城區(qū)基本保留傳統(tǒng)排水技術(shù)，郊區(qū)、新城區(qū)試用新的雨水管理技術(shù)。一般地，傳統(tǒng)的排水技術(shù)與已有的城市規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基本相適應(yīng)，并已經(jīng)十分成熟。在城市中心區(qū)由于現(xiàn)狀條件的限制，難以將傳統(tǒng)排水系統(tǒng)徹底改造為新型系統(tǒng)，因此，中心城區(qū)排水工程的重點(diǎn)是做好維護(hù)管理，控制不透水面積的增加，控制泥沙、固體廢棄物進(jìn)入排水系統(tǒng)，保持管渠的暢通性，降低污染。在新的城區(qū)和郊區(qū)，積極推廣新的技術(shù)，建立分散化的可持續(xù)雨水利用設(shè)施，發(fā)達(dá)國(guó)家的一些經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐那闆r直接使用，或改進(jìn)后推廣使用。

3 結(jié)論與建議

根據(jù)調(diào)查，對(duì)該市排水體制的改造建議簡(jiǎn)要?dú)w納如下。

雖然分流制比較徹底，但是對(duì)中心城區(qū)的排水系統(tǒng)，由于空間和資金的限制，基本使用傳統(tǒng)的方法對(duì)雨污混接、合流現(xiàn)象進(jìn)行改造，其中截流式合流制改造是重點(diǎn)。對(duì)于在單位和小區(qū)內(nèi)部就已經(jīng)混接的，有條件的要責(zé)令整改，增加一套排水系統(tǒng)，變合流制為分流制;沒(méi)有條件的，也要盡量改造為截流式合流制，減少雨天時(shí)混合污水的溢出。對(duì)于在外部有分流制排水，單位內(nèi)部也分流，但是外排時(shí)出現(xiàn)混接、錯(cuò)接的，要查明原因，分別排入對(duì)應(yīng)的排水管渠。對(duì)于外部市政排水體系不健全的，要根據(jù)發(fā)展的需要，適時(shí)增加一套排水系統(tǒng)。

對(duì)新開(kāi)發(fā)的城區(qū)，有條件時(shí)，可以在分流制的基礎(chǔ)上試行一些新的雨水可持續(xù)管理新技術(shù)，為全面實(shí)現(xiàn)雨水資源化積累經(jīng)驗(yàn)、打下基礎(chǔ)。

[1]王思思.國(guó)外城市雨水利用的進(jìn)展[J].城市問(wèn)題，2009(10)：79～84.

[2]喬納森·帕金森，奧爾·馬克.發(fā)展中國(guó)家城市雨洪管理[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]劉 頌，章亭亭.西方國(guó)家可持續(xù)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)展及啟示[J].中國(guó)園林，2010(8)：44～48.

[4]Wikipedia.Sustainable urban drainage systems(EB/OC).(6 Dec.2011) [cited 2012 March].http：//en.wikipedia.org/wiki/Sustainable_urban_drainage_systems.

[5]Buter D，Parkinson J.Towards sustainable urban drainage[J].Water Science＆ Technology，1997，35(9)：53～63.

[6]Lloyd S D，Wong T H F，CHESTERFIELD C J.Water sensitive urban design：a stormwater management perspective[R].CRC for Catchment Hydrology，2002.

[7]Brown R R，Clarke JM.Transition to water sensitive urban design：The story ofMelbourne，Australia[M].Monash University，F(xiàn)acility for Advancing Water Biofiltration，2007.

[8]Elliott A H，Trowsdale SA.A review ofmodels for low impacturban stormwater drainage[J].Environmental Modelling ＆ Software，2007，22(3)：394～405.

[9]Dletz M E.Low impact development practices：A review of current research and recommendations for future directions[J].Water，Air，＆ Soil Pollution，2007，186(1)：351～363.