可持續(xù)發(fā)展視域下海綿城市雨污分流處理措施研究

關(guān)鍵詞：海綿城市；水環(huán)境；雨污管網(wǎng)建設(shè)；可持續(xù)發(fā)展視域；雨污分流處理措施

中圖分類號(hào)：X22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

近年來，中國(guó)很多城市都遇到了內(nèi)澇問題，“城市看?！币呀?jīng)成為一種常見現(xiàn)象。若是內(nèi)澇嚴(yán)重就會(huì)造成災(zāi)害，對(duì)房屋、居民、財(cái)物等安全造成威脅。中國(guó)大城市水環(huán)境問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止內(nèi)澇災(zāi)害，還面臨著很嚴(yán)重的水污染問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，約90%河道存在著不同程度污染。國(guó)務(wù)院發(fā)布了城市排水及內(nèi)澇防治設(shè)施建設(shè)相關(guān)條例，從國(guó)家層面對(duì)城市內(nèi)澇問題處理措施提出了相應(yīng)的要求。由此可見，城市內(nèi)澇問題已經(jīng)成為阻礙城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一[1]。

中國(guó)老城區(qū)以及新型海綿城市均存在內(nèi)澇災(zāi)害，相對(duì)于海綿城市來說，老城區(qū)內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生頻率更高一些。城市內(nèi)澇主要原因?yàn)椋阂皇窍噍^于發(fā)達(dá)國(guó)家來看，城市排水體系落后，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比較低；二是城市化建設(shè)速度過快，使得集水面積、管網(wǎng)負(fù)荷、硬化面積等呈現(xiàn)急劇攀升趨勢(shì)，致使?jié)B透性能降低，匯水徑流系數(shù)增加，造成洪峰時(shí)間提前；三是大部分城市采用合流制管道排水系統(tǒng)，雨水與污水通過同一管道排放。隨著管道使用時(shí)間的增加，其內(nèi)部淤塞現(xiàn)象愈加嚴(yán)重，排水能力急劇下降，形成城市內(nèi)澇。針對(duì)海綿城市來看，合流制管道排水系統(tǒng)是導(dǎo)致其內(nèi)澇、水環(huán)境污染等問題的關(guān)鍵因素，為了保障海綿城市的可持續(xù)發(fā)展，提出海綿城市雨污分流處理措施研究。

1海綿城市雨污分流處理措施研究

1.1海綿城市雨水量與污水量預(yù)測(cè)

要想達(dá)到最佳的海綿城市雨污分流處理效果，首要環(huán)節(jié)就是對(duì)海綿城市雨水量與污水量進(jìn)行精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)，為后續(xù)雨污分流管線設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

上述過程完成了雨污分流管線的設(shè)計(jì)，對(duì)其結(jié)構(gòu)、接口與檢查井進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，為雨污分流處理的實(shí)現(xiàn)做好充足的準(zhǔn)備。

1.3雨污分流管線布置方案確定

以上述設(shè)計(jì)的雨污分流管線為依據(jù)，結(jié)合海綿城市道路寬度及其居民用水需求，確定雨污分流管線布置方案，從而實(shí)現(xiàn)海綿城市雨污分流處理。

根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，海綿城市道路寬度范圍為4m～5m，其雨污分流管線布置方案見圖2。

如圖2所示，海綿城市地下管線體系中不僅僅包含雨污分流管線，還包含燃?xì)夤芫€、給水管線、通信管線、電力管線等。在雨污分流管線布置中，需要掌握好與其他管線之間的關(guān)系，在不妨礙其他管線運(yùn)作前提下，盡可能將雨污分流管線半徑增大，以此來滿足特大暴雨情況下的過流需求，最大限度的降低城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)，保障城市房屋、居民的安全。

依據(jù)確定的雨污分流管線布置方案，將設(shè)計(jì)的雨污分流管線安裝在海綿城市地下空間，從而實(shí)現(xiàn)雨污分流的功能，降低城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)與水環(huán)境污染程度，為雨水與污水處理提供基礎(chǔ)設(shè)施支撐，也為海綿城市可持續(xù)發(fā)展提供助力。

2實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

選取北京老城胡同平房區(qū)雨污分流改造研究與老舊小區(qū)雨污分流及海綿改造研究作為對(duì)比措施，設(shè)計(jì)雨污分流處理實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證提出措施的應(yīng)用性能，具體如下所示：

2.1實(shí)驗(yàn)區(qū)域概況

選取某海綿城市不相鄰的兩個(gè)區(qū)作為實(shí)驗(yàn)區(qū)域，地理位置見圖3。

如圖3所示，海綿城市中共包含7個(gè)區(qū)，分別記為A、B、C、D、E、F與G，選取A區(qū)與E區(qū)作為實(shí)驗(yàn)區(qū)域，其內(nèi)部道路錯(cuò)綜復(fù)雜，道路寬度在4～5 m范圍內(nèi)，滿足雨污分流處理措施應(yīng)用性能測(cè)試需求。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

依據(jù)上述選取的實(shí)驗(yàn)區(qū)域，確定的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行雨污分流處理實(shí)驗(yàn)。通過某一單一指標(biāo)很難對(duì)雨污分流處理措施的實(shí)施效果進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，故實(shí)驗(yàn)構(gòu)建雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估體系，具體見表1。

以表1所示雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估體系為基礎(chǔ)，應(yīng)用層次分析法確定質(zhì)效評(píng)估指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，結(jié)合模糊綜合評(píng)估理論，確定雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估數(shù)值計(jì)算公式，表示為式（8）：

一般情況下，雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估數(shù)值P越大，表明雨污分流處理措施實(shí)施效果越好，城市內(nèi)澇災(zāi)害危險(xiǎn)越??；反之，雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估數(shù)值P越小，表明雨污分流處理措施實(shí)施效果越差，城市內(nèi)澇災(zāi)害危險(xiǎn)越大。

應(yīng)用兩種對(duì)比措施與提出措施對(duì)海綿城市進(jìn)行雨污分流處理，獲得雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估數(shù)值見圖5。

如圖5數(shù)據(jù)所示，相較于兩種對(duì)比措施來看，應(yīng)用提出措施獲得的雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估數(shù)值更大，最大值達(dá)到了0.9，表明提出措施雨污分流處理效果更優(yōu)質(zhì)。

以某海綿城市于近期進(jìn)行了雨污分流改造為例，將所提措施應(yīng)用其中，將雨水、生產(chǎn)廢水、生活污水進(jìn)行分別收集、處理與再利用。經(jīng)實(shí)踐表明，該地在進(jìn)行雨污分流改造后，在極端天氣情況下，其排澇能力顯著提高，緩解了雨季內(nèi)澇問題，使該海綿城市的生活環(huán)境得到了改善；同時(shí)該地在進(jìn)行雨污分流改造后，循環(huán)水重復(fù)利用率出現(xiàn)了大幅提升，對(duì)節(jié)約資源、保護(hù)自然環(huán)境起到了一定的作用。

3結(jié)語(yǔ)

從可持續(xù)發(fā)展視域角度出發(fā)，海綿城市是未來城市發(fā)展的主要趨勢(shì)，但其依然存在著內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，威脅著城市房屋、居民的安全。而雨水、污水若采用同一管道排放不但會(huì)降低管道的排水能力，也會(huì)污染城市水環(huán)境。因此，雨污分流處理裝置的設(shè)計(jì)與安裝是解決上述問題，提升海綿城市的可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵，故提出海綿城市雨污分流處理措施研究。根據(jù)海綿城市雨水量與污水量預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合海綿城市管網(wǎng)特征設(shè)計(jì)雨污分流管線（結(jié)構(gòu)、接口與檢查井），并計(jì)算對(duì)比措施與提出措施質(zhì)效評(píng)估數(shù)值。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，提出措施應(yīng)用后，雨污分流處理措施質(zhì)效評(píng)估數(shù)值得到了大幅度的提升，能夠?yàn)橛晡鄯至魈峁└行У拇胧┲?，也為海綿城市的可持續(xù)發(fā)展提供助力。