城市排水體制淺談

沈盼（同濟大學環(huán)境科學與工程學院，上海200092；南昌市城市規(guī)劃設計研究總院，江西南昌330038）

城市排水體制淺談

沈盼（同濟大學環(huán)境科學與工程學院，上海200092；南昌市城市規(guī)劃設計研究總院，江西南昌330038）

簡單介紹了國內外對城市排水體制的研究，分析了國內排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出了截流式分流制排水系統(tǒng)。

排水體制；合流制；分流制；選擇

近年來，我國經濟高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化開發(fā)力度越來越大，大范圍的新建城區(qū)及城區(qū)改造，使我國居民的生活環(huán)境得到了極大的改善。然而，隨著城區(qū)人口的增加，工業(yè)企業(yè)的入駐，一方面城市河流湖泊水質變差，水體發(fā)臭，水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象越來越嚴重；另一方面城區(qū)范圍內的城鎮(zhèn)污水處理廠卻面臨著進水水量嚴重不足，實際進水水質低于設計進水水質等種種問題。這些問題如何解決，筆者認為可以從城市的排水體制進行研究，進而找到解決問題的措施與方法。

1 城鎮(zhèn)排水體制概述

排水體制是指雨水、污水（生活污水、工業(yè)廢水）的收集、輸送和處置的系統(tǒng)方式［1］。

排水體制一般大體上分為雨、污合流制和雨、污分流制兩種。

雨污合流制是將雨水及污（廢）水混合在一條排水管網中排放的排水系統(tǒng)，又分為完全合流制和截流式合流制兩種。其中前者是將合流污水直接排放城市自然水體，如圖1所示；后者城區(qū)范圍內仍然是采用合流管網，只是在自然受納水體岸邊設置截流干管，并在合流干管與截流干管相交處設置溢流井，在截流干管末端設置城鎮(zhèn)污水處理廠，旱季污水及雨季截流干管輸水能力范圍內的合流污水直接經截流干管送入末端城鎮(zhèn)污水處理廠處理達標排放，雨季超出截流干管輸水能力的合流污水經溢流井溢出，直接排入水體，如圖2所示。前者對城市環(huán)境的破壞太嚴重，國內外城市的排水體制基本已經把完全合流制逐步改造為截流式合流制。

完全分流制是將雨水及污（廢）水在兩條或兩條以上排水管網中排放的排水系統(tǒng)，雨、污水各自分離排放，雨水直接放入城市自然水體，污水送入城鎮(zhèn)污水處理廠處理達標排放，如圖3所示。

圖1 完全合流制排水系統(tǒng)

圖2 完全合流制排水系統(tǒng)

圖3 完全分流制排水系統(tǒng)

2 國內排水體制的問題

按照我國現(xiàn)行的《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006，2016年版）的相關規(guī)定：“排水制度的選擇，應根據城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃，結合當地的地形特點、水文條件、水體狀況、氣候特征、原有排水設施、污水處理程度和處理后出水利用等綜合考慮確定。同一城鎮(zhèn)的不同地區(qū)可采用不同的排水制度。除降雨量少的干旱地區(qū)外，新建地區(qū)的排水系統(tǒng)應采用分流制?，F(xiàn)有合流制排水系統(tǒng)，應按城鎮(zhèn)排水規(guī)劃的要求，實施雨污分流改造。暫時不具備雨污分流條件的地區(qū)，應采取截流、調蓄和處理相結合的措施，提高截流倍數，加強降雨初期的污染防治［2］?！?/p>

上述規(guī)范要求國內新建城區(qū)采用雨污分流制，老城區(qū)逐步由雨、污合流制改造成雨污分流制。

我國深圳建設之初就嚴格按雨污分流制排水系統(tǒng)進行規(guī)劃、設計、建設。但是，近年來王母河、龍崗河、皇崗河、觀瀾河等城市內河污染越來越嚴重。而作為城市污水管網末端的污水處理廠，旱季時進水水量不足，雨季時進入污水處理廠的水量又超量，進水水質波動范圍大，使得城市污水處理廠運行困難。

我們開始尋找原因，為什么分流制排水系統(tǒng)下的城市水體仍然會受到污染？為什么分流制排水系統(tǒng)下的城市污水處理廠在雨季和旱季時進水水量與水質會存在如此大的差異？

其實我們不難發(fā)現(xiàn)：雨污分流制排水系統(tǒng)中依然存在雨、污水管網錯接、混接的現(xiàn)象，特別是新建城區(qū)，在下游污水管網建成之前，雨污水管網錯接混接率還比較高；對于多雨且環(huán)境差的的城市，初期雨水也是對城市水體造成污染的一個重要原因；由于不良的生活習慣，把本該排入污水管的生活廢水直接排入雨水管道，進而對城市水體造成污染。

越來越多的相關事件與事實，讓我們意識到城市排水體制的重要性。

3 國外的排水體制研究

發(fā)達國家很早就開始研究城市水環(huán)境的污染問題。從20世紀70年代起，國外一些研究機構在建立模型分析和實測數據的前提下，開始研究分析不同排水體制下城市雨天排放污水對受納水體的影響。

Lindholm發(fā)現(xiàn)，當雨水徑流中污染物負荷較大時，分流制系統(tǒng)對受納水體的污染要高于合流制系統(tǒng)；在合流制系統(tǒng)中建設調蓄設施可降低其對受納水體的污染；當有很少一部分的生活污水混接或滲漏進入分流制系統(tǒng)的雨水管道時，會大大增加分流制系統(tǒng)對受納水體的污染［3］。

Carleton發(fā)現(xiàn)，影響兩種系統(tǒng)出流水量的最主要因素是降雨強度和降雨歷時；兩個系統(tǒng)的年出流頻率相當，且出流水質也相當［4］。

Brombach發(fā)現(xiàn)，對于SS、COD、TOC和重金屬，合流制排水系統(tǒng)排放的污染負荷低于分流制排水系統(tǒng)；對于BOD和營養(yǎng)元素，分流制排水系統(tǒng)排放的污染負荷低于合流制排水系統(tǒng)；分流制排水系統(tǒng)中的雨水有時會攜帶大量污染物，有時水質堪比旱季污水水質；污水處理廠的尾水排放對城市水體影響不容忽視［5］。

4 國內的排水體制研究

在國內，我們一直致力于污水處理技術的研究，而忽略了城市排水體制的影響。近年來隨著越來越多的水環(huán)境污染問題的揭露，國內學者慢慢開始探討城市排水體制對水環(huán)境污染控制的意義。

福州市對雨季合流制排水系統(tǒng)溢流污水和分流制排水系統(tǒng)的出流雨水的水質進行對比，發(fā)現(xiàn)降雨初期分流制排水系統(tǒng)的出流雨水污染物濃度相當高，有時居然高于城鎮(zhèn)污水處理廠設計進水水質，但是隨著降雨進行，出流雨水污染物濃度開始降低；同時，合流制排水系統(tǒng)溢流污水污染物濃度波動不大［6］。

珠海市對兩種不同排水體制下城鎮(zhèn)污水處理廠實際進水濃度進行檢測分析，發(fā)現(xiàn)對于截流式合流制系統(tǒng)，雨季與旱季城鎮(zhèn)污水處理廠進水濃度中“SS”、“TN”“TP”指標的變化幅度較大，這可能是雨季水量較大，對原有合流制管道內淤積的底泥造成了一定沖刷，而后帶入城鎮(zhèn)污水處理廠［7］。

5 排水體制的選擇

在排水體制的選擇上，國內總是一邊倒的選擇雨污分流制。雨污分流制的優(yōu)點不少，但對于建筑密集，道路狹窄、地下管線眾多且分布雜亂無章的老城區(qū)來講，將原有合流制排水系統(tǒng)強行改為分流制排水系統(tǒng)，是不切實際的。

縱觀國內外的研究及工程實例，為進一步改善城市水體的水質，將合流制排水系統(tǒng)簡單改造為分流制排水系統(tǒng)的費用高且控制效果有限。但是，若僅在合流制系統(tǒng)中設置截流、調蓄、處理等工程設施，效果還是比較不錯的。因此，對于老城區(qū)排水體制的改造應當慎重，從更為經濟合理的角度進行選擇。

對于新建城區(qū)，考慮到初期雨水惡劣的水質情況以及城區(qū)開發(fā)過程中不可避免的雨、污水管混接、錯接現(xiàn)象，在排水體制的選擇上不能單純的依靠簡單的分流制，應當結合以往的工程案例及工程實際綜合考慮。

目前，一種被稱為截流式分流制的新的排水系統(tǒng)正被人們慢慢認識和接受。所謂截流式分流制排水系統(tǒng)就是在原有分流制排水系統(tǒng)的基礎上，結合截流式合流制排水系統(tǒng)的特點，在分流制雨水管網的出水口位置設置截流干管，將初期雨水以及旱季錯排入雨水管的污水進行截流，排入截流干管沿線配套設置的調蓄設施，在旱季或靠自流或靠泵抽，錯峰送入城鎮(zhèn)污水處理廠進行處理，如圖4所示［8］。截流式分流制可以克服完全分流制的缺點，能夠較好地保護水體不受污染，由于僅接納部分錯接的污水和初期雨水，截流管的斷面小于截流式合流制，進入截流管內的流量和水質相對穩(wěn)定；一般截流干管沿城市水體兩岸布置，而城市水體兩岸多為綠化景觀用地，具有比較好的可實施性；將截流的污水錯峰送入城鎮(zhèn)污水處理廠也能有效解決現(xiàn)階段城鎮(zhèn)污水處理廠面臨的進水水量不足的問題；截流干管沿線設置的調蓄設施，有利于削減單場降雨的峰值，并能與當下國家倡導的海綿城市的理念有效的結合起來。

圖4 截流式分流制排水系統(tǒng)

近年來，寧波、無錫、鎮(zhèn)江、南昌，福州、深圳等按照完全分流制進行規(guī)劃建設的南方城市，長期以來雨污水管網混接造成的旱季污水經雨水管排河、雨天的初期雨水對城市水體的污染等問題一直無法得到有效解決，為了確保城市水體水質，基本都將原有的完全分流制排水系統(tǒng)改造成為了截流式分流制排水體制，沿城市水體兩岸設置截流干管。也都取得了不錯的效果。

對于新建城區(qū)而言，截流式分流制排水系統(tǒng)不失為一種好的選擇。

6 結語

以往人們對一座城市的認可幾乎都停留在地面以上，那是人們能看見的能感知的，對于地下的管網設施幾乎不重視。現(xiàn)如今，隨著城市水體問題、城市內澇等問題的出現(xiàn)，人們將目光聚焦在了地面以下。城市排水系統(tǒng)作為一座城市的脈絡，城市的健康發(fā)展與之息息相關，如何讓這些脈絡保持暢通，這就要求我們排水管理部門正確的了解掌握相關知識，科學選擇城市排水體制。

［1］王永恒，王秀芬.論城鎮(zhèn)排水制度的選擇［J］.水利天地，2002，6：14～15.

［2］《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006，2016年版）.

［3］Lindholm0G.Factorsaffectingtheperformanceofcombinedversus separatesewersystems［J］.PROGRESSINWATERTECHNOLOGY，1975，2（7）：265～276.

［4］CarletonMG.Comparisonofoverflowsfromseparateandcombined sewers-Quantityandquality［J］.WATERSCIENCEANDTECHNOLOGY，1990，22（10/11）：31～38.

［5］BrombachH，WeissG，F(xiàn)uchsS.Anewdatabaseonurbanrunoffpollution：comparisonofseparateandcombinedsewersystems［J］.WATER SCIENCEANDTECHNOLOGY，2005，51（2）：119～128.

［6］福州市規(guī)劃設計研究院.福州雨天入河污染研究報告［R］.2012.

［7］朝暉.珠海市吉大片區(qū)排污系統(tǒng)改造方案研究.市政技術，2003，21（5）：268～269.

［8］潘國慶.車伍.國內外城鎮(zhèn)排水體制的探討.給水排水，2007，33：323～327.

［9］吳振華.不同排水體制比較研究的發(fā)展與展望.環(huán)境科學與管理，2014，39（11）：35～37.

TU992

A

2095-2066（2016）30-0275-02

2016-10-12