中小型城市雨污分流面臨的問題及管網(wǎng)改造策略研究

郁輝

（濟(jì)南城建集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院 山東濟(jì)南 250031）

雨污分流管網(wǎng)的改造是減少環(huán)境水污染的重要途徑。如果雨水和污水匯合在一起，它將在很大程度上增加城市污水處理系統(tǒng)的工作負(fù)載，將消耗更多的資源。雨污分流管網(wǎng)的排水分為雨水管道和污水管道。污水處理產(chǎn)生的污水需排入污水處理廠處理，在滿足一定要求后，會(huì)減少污水對河水的污染，有利于水質(zhì)和環(huán)境的治理。雨水和污水的水質(zhì)不同，對環(huán)境的影響也不同。因此，雨水和廢水的排放是實(shí)現(xiàn)城市排水系統(tǒng)系統(tǒng)化和高效化的關(guān)鍵因素。在經(jīng)濟(jì)效益方面，雨水分流工程的實(shí)施可以充分發(fā)揮城市污水處理廠的作用，提高污水收集率、集中處理率和污水處理質(zhì)量，最大限度地降低廢水管理成本，改善城市水環(huán)境。城市雨水和污染分流不僅要著眼于改善城市環(huán)境，還要著眼于建設(shè)城市的生態(tài)未來。

1 城市管網(wǎng)雨水污染分流改造的必要性

城市能像海綿一樣靈活應(yīng)對城市洪澇，更好地適應(yīng)自然環(huán)境，全面降低城市洪水風(fēng)險(xiǎn)，提高城市生態(tài)系統(tǒng)功能。在城市雨污水排放系統(tǒng)方面，中小城市的許多老城區(qū)都有匯流系統(tǒng)和分流系統(tǒng)，匯流系統(tǒng)占很大比例。一方面，大量高濃度廢水直接排入河流，使城市污染難以控制；另一方面，城市的一些低洼地區(qū)經(jīng)常被雨污水淹沒，嚴(yán)重影響了城市居民的生活。因此，從根本上進(jìn)行雨污水分流改造，合理收集雨水、科學(xué)處理污水、完善老城區(qū)雨污水排水系統(tǒng)是十分必要的。

2 城市雨水和污水系統(tǒng)的分類

根據(jù)城市排水現(xiàn)狀，排水系統(tǒng)可分為封閉式聯(lián)合排水系統(tǒng)、分流式排水系統(tǒng)和混合式排水系統(tǒng)。

2.1 封閉式聯(lián)合排水系統(tǒng)

在城市建設(shè)中有許多老城區(qū)，由于老城區(qū)人口眾多，道路狹窄，街道大多采用封閉合流排水系統(tǒng)，即只有一條合流排水通道。污水截流管道沿周邊水源敷設(shè)，對污水進(jìn)行截流匯合。當(dāng)截流水體中含有磷時(shí)，截流裝置自動(dòng)將廢水排入周圍水體，污染水體，使污水處理廠的處理變得困難。

2.2 連接排水系統(tǒng)

在雨水和廢水重定向過程中，廢水可輸送至污水處理廠，以基本防止廢水污染周圍水體；雨水排入周邊水體，不輸送至污水處理廠，水質(zhì)水量可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。然而，由于雨水暴露在許多污染物中，直接排放也可能會(huì)導(dǎo)致水污染。

2.3 混合排水系統(tǒng)

混合排水系統(tǒng)一般建在老城區(qū)和新城的交匯處，但有時(shí)也建在分流區(qū)。但是，由于沒有與住宅區(qū)和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)同步進(jìn)行，管道混合現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

3 雨污分流改造中存在的問題

目前，我國大部分城市排水管網(wǎng)是合流的。然而，在建設(shè)和技術(shù)上還有許多問題需要解決，如改造期間的交通影響、改造資金的計(jì)算、新建管道的位置和布局、初期雨水的攔截和處理等。

3.1 早期雨水成為水污染的重要來源

初期雨水是指雨水形成的地表徑流開始時(shí)，降水形成的徑流。國內(nèi)外研究表明，由降水形成的初始出水?dāng)y帶大量污染物，其濃度與城市污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)相似，部分重金屬濃度甚至超過城市污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)，這些污染物主要來自大氣沉降、土壤廢棄物積累、車輛排放和土壤侵蝕。如果將原有雨水直接排入水體，原有雨水就成為水污染的重要污染源［1］。

3.2 重建施工中的問題

由于受覆蓋范圍廣、建設(shè)周期長、工程量大等因素的影響，雨污水分流改造將給城市交通和居民生活帶來諸多不利影響。在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中，從調(diào)查到雨污分流改造項(xiàng)目的實(shí)施，需要做大量的工作。對城市合流管網(wǎng)及各建筑物后續(xù)出水口進(jìn)行清理，對城市排水系統(tǒng)和化糞池進(jìn)行系統(tǒng)清理，然后，結(jié)合城市實(shí)際研究成果，對雨污水排水管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。此外，雨水和廢水排放的修復(fù)還應(yīng)考慮雨水和廢水處理的實(shí)際容量，由于聯(lián)合管網(wǎng)大部分位于老城區(qū)，該區(qū)域排水管網(wǎng)復(fù)雜、陳舊，不但建設(shè)難度大，而且可能無法滿足改造的實(shí)際需要。

3.3 施工管理水平有待提高

雨污分流工程環(huán)境復(fù)雜，施工過程中易受管道影響，施工單位應(yīng)在施工前與有關(guān)部門進(jìn)行溝通，初步了解管道走向和布局。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，一些單位在質(zhì)量管理知識和監(jiān)督方面存在嚴(yán)重問題，主要是管理存在漏洞，工作監(jiān)管強(qiáng)度不夠。某段施工單位對管線走向把握不清，導(dǎo)致地下盲布電纜管線，危害嚴(yán)重，不利于人們的正常生活，甚至存在安全隱患等，造成安全事故。

3.4 重建項(xiàng)目耗時(shí)較長

由于集管內(nèi)雨污分流改造量大，改造時(shí)間相對較長，不僅會(huì)影響城市居民的正常生活，還會(huì)影響城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，由于雨污分流工程比較特殊，需要對城市的每個(gè)區(qū)域乃至每棟建筑進(jìn)行徹底的調(diào)查，這是改造的必要保證。如果重建區(qū)域的人口密度較低，則影響相對較小；如果重建地點(diǎn)位于城市中心或大型居住社區(qū)，不僅會(huì)影響人們的日常生活，甚至?xí)?dǎo)致交通系統(tǒng)癱瘓。即使不考慮上述因素，本項(xiàng)目的雨水和受污染的城市綜合管網(wǎng)流量也可能達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，這不僅會(huì)導(dǎo)致城市居民的不滿，還會(huì)浪費(fèi)大量的國家資源，對城市的整體發(fā)展非常不利。

4 城市管網(wǎng)雨污分流改造有效措施

4.1 有效處理初期雨水

首先，應(yīng)該提高地面的透水性，這是減少地表徑流的關(guān)鍵。同時(shí)，多孔木質(zhì)材料也可以替代原有的硬化路面，這對減少初期雨水徑流非常有利。實(shí)踐證明，如果地面通透性符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，初始雨水中的金屬含量甚至可以去除60%～80%，為后續(xù)的雨水和污水分流打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

其次，人員可結(jié)合實(shí)際情況修建低洼綠地，有效調(diào)節(jié)早雨。然而，基于城市雨污分流的匯水管網(wǎng)，不同的綠地建設(shè)需要進(jìn)一步增加周邊地面，以保證綠地的低位，在有效擋水的基礎(chǔ)上，可以顯著減少徑流，此外，低洼綠地的植物和土壤也可以去除污染物［2］。當(dāng)雨水通過時(shí)，一方面可以提高雨水和污水的輸送效率，另一方面也可以提供更多可用水資源的運(yùn)行，留在綠地中的物質(zhì)不會(huì)造成污染，它們通常在植物根部腐爛，為土壤提供更豐富的營養(yǎng)，促進(jìn)植物健康生長。

4.2 采用管網(wǎng)監(jiān)測新技術(shù)

雨污分流改造前，全面檢查現(xiàn)有排水系統(tǒng)，明確雨污組合、渠道分布、管徑、新舊坡度、平整度等，充分收集原有管道施工數(shù)據(jù)和后期運(yùn)行數(shù)據(jù)，確定管道和井蓋的位置和方向。不能直接觀測的管道，應(yīng)采用管道潛望鏡、管道聲吶進(jìn)行監(jiān)測。管道潛望鏡是一種便攜式管道快速監(jiān)測設(shè)備，適用于人井和客井附近的管道；管道聲吶采用聲反射技術(shù)，管道內(nèi)部采用聲吶掃描，可用于監(jiān)測管道損壞或與其他傳感器結(jié)合進(jìn)行綜合監(jiān)測［3］。

4.3 實(shí)現(xiàn)雨水資源的利用

未來，我國城市雨污水綜合管網(wǎng)的轉(zhuǎn)運(yùn)改造為了更好地優(yōu)化改造效果，往往需要關(guān)注雨水回用的影響，實(shí)現(xiàn)雨水的資源化利用率的提升，避免污染嚴(yán)重雨水的直接排放。在雨水資源的利用中，要注意雨水的利用，并制訂可行方案，雨水可以替代生活用水，達(dá)到更好的節(jié)水效果。此外，景觀用水可以依靠雨水，通過充分收集雨水資源，然后進(jìn)行合理配置，優(yōu)化各景觀的用水效果［4］。另外，一些公共場所也可以充分利用雨水，例如，公共廁所的沖洗可以形成有效的改造。當(dāng)然，在雨水資源的利用中，也需要注意對雨水的簡單凈化，避免直接利用嚴(yán)重污染的雨水。

4.4 為管道管理提供充足的財(cái)務(wù)支持

政府政策的支持是城市集水網(wǎng)雨污分流改造工程不可替代的重要條件。有關(guān)部門可以設(shè)立管道改造和維護(hù)專項(xiàng)資金，充分發(fā)揮管道在雨污分流中的良好作用。同時(shí)，各相關(guān)單位要及時(shí)明確各自的責(zé)任和義務(wù)，積極建立良好的溝通，確保大部分資金用于管網(wǎng)改造和建設(shè)。此外，在資金充足的情況下，還可以有效地處理小口徑管道、材料老化和內(nèi)部堵塞等問題，并引進(jìn)先進(jìn)的管道清洗設(shè)備，為雨污分流管道的檢修和維護(hù)提供方便?；鸬氖褂脩?yīng)盡可能透明，并能受到公眾和其他部門的合理監(jiān)督，以避免不當(dāng)挪用資金。管網(wǎng)改造和建設(shè)應(yīng)使用公共資金，并在建設(shè)過程中確保足夠的資金。

4.5 施工階段管理

在施工階段，首先要保證施工道路可方便施工機(jī)械安全順利進(jìn)入施工現(xiàn)場，同時(shí)，在現(xiàn)場進(jìn)行交通疏導(dǎo)，保證車輛和行人的正常通行，積極配合交通管理部門設(shè)置交通標(biāo)志和夜間警示信號，減少和避免施工造成的交通堵塞和交通事故。在施工過程中，建設(shè)單位必須有效實(shí)施封閉標(biāo)準(zhǔn)的圍擋管理，將施工現(xiàn)場與外部邊界隔離，確保安全。此外，熟悉材料性能和施工工藝，尤其是新材料的結(jié)構(gòu)要求，如有可能，必須邀請制造商（供應(yīng)商）的專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行專門培訓(xùn)。

4.6 管道開挖施工管理方法

根據(jù)管道的具體情況，檢查管道的位置，如果是已知管道，則必須通過開挖坑確定管道的準(zhǔn)確位置和鋪設(shè)深度，以避免損壞管道。在正式施工期間，可能需要明確道路線路的類型，以便采取有效的保護(hù)措施。溝槽開挖時(shí)，應(yīng)注意確保溝槽兩側(cè)路堤的穩(wěn)定性，不得過度開挖或水平影響，監(jiān)視溝槽底部，挖掘過程中遇到堅(jiān)硬物體時(shí)，應(yīng)立即清除，回填時(shí)應(yīng)使用沙子。在施工開挖和運(yùn)輸過程中，對開挖的淤泥進(jìn)行清理，確保施工順利進(jìn)行。管道基坑施工必須全面熟悉施工前的管道鋪設(shè)施工坑，執(zhí)行建筑施工圖紙說明，并與施工單位確認(rèn)，基坑的安全檢測必須滿足控制部門的要求，避免對其他管線的損壞。如果開挖影響溝底，必須在距溝底約20～30cm處停止開挖，并在施工前進(jìn)行人工清理。

4.7 增加雨水儲(chǔ)存設(shè)施

利用管道系統(tǒng)的蓄水能力，管理和收集雨季雨水，降低峰值，控制雨水徑流，減少雨水污染。污水處理廠回用后，將這部分雨水儲(chǔ)存起來進(jìn)行處理，以去除雨水中的污染物。同時(shí)，根據(jù)城市現(xiàn)狀，雨水儲(chǔ)能可作為綠化用水或水源補(bǔ)充，提高城市水資源利用率，在這方面，城內(nèi)雨污水排水改造可以借鑒國外先進(jìn)的理念和方法。例如，德國采用綜合工廠技術(shù)處理雨水溝，將排水系統(tǒng)分為污水溝、道路雨水溝、庭院排水管、屋頂排水管等，提倡合理利用雨水進(jìn)行地下回注?？刂平ㄖ锿庥晁呐欧牛苊庥晁廴境鞘兴w，實(shí)行就近雨水管理。

5 雨污分流措施在城市排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

在城市排水系統(tǒng)中，進(jìn)行后期管理、雨水和廢水排放管理，以確保其城市排水運(yùn)行系統(tǒng)的效率。為了解重建區(qū)雨水和廢水的排放情況，整合部分建筑的獨(dú)立排水系統(tǒng)管理，并從污水排放源出發(fā)，有必要進(jìn)行新的雨水立管建設(shè)。為了將建筑物屋頂上的雨水收集分開，并將建筑物內(nèi)原有的一些匯流管作為污水管，從而調(diào)節(jié)施工污水的排放和處理，通過分流雨水和污水，實(shí)現(xiàn)對污水排放的有效管理，污水分流措施改造了城市排水系統(tǒng)，清理或廢棄了原有的匯流管［5］。結(jié)合對城市排水系統(tǒng)管網(wǎng)分布和測圖點(diǎn)的分析，雨污水混合管網(wǎng)布局過于混亂，在惡劣地區(qū)，必須放棄原有的分配器，進(jìn)行新的雨水和廢水處理，并設(shè)計(jì)和建造導(dǎo)流管道系統(tǒng)，以達(dá)到雨水和廢水分開排放和管理的效果。同時(shí)，也可以針對獨(dú)立雨水渠道的存在，但排水渠道與市政排水系統(tǒng)和管道、市政污水管道和管道相結(jié)合，重新進(jìn)入污水管道的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)雨水和廢水的排放，在節(jié)約建筑材料的同時(shí)，取得更好的廢水排放和管理效果。此外，在重新設(shè)計(jì)城市排水系統(tǒng)、區(qū)域場地、蓄水結(jié)構(gòu)、濕地分布等方面，必須采取雨水和廢水排放措施，以充分利用其有效資源。新建雨水管道和改造區(qū)的低地、流域、水庫，采用連接材料和濕地，充分發(fā)揮其調(diào)節(jié)和蓄水池功能，加快雨水排放，解決城市內(nèi)澇問題，利用自然循環(huán)水增加景觀用水量，優(yōu)化城市生活環(huán)境，促進(jìn)城市建設(shè)和發(fā)展［6］。

6 結(jié)語

總之，雨污分流工程在城市發(fā)展中起著非常重要的作用。只有采用合適的關(guān)鍵施工技術(shù)，才能解決建設(shè)中雨污管網(wǎng)建設(shè)中存在的實(shí)際問題，更好地建設(shè)道路工程，完成城市雨污管網(wǎng)的建設(shè)和部署，并優(yōu)化城市街道排水系統(tǒng)，從而保證城市雨污排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。