王睿

（北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 102616）

0 引言

排水體制的選擇，是排水系統(tǒng)在規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，需要放在首位的決策問(wèn)題。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于排水系統(tǒng)體制的研究還不夠充分，往往屬于實(shí)踐先行，因此一系列的具體問(wèn)題在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中暴露出來(lái)。為城鎮(zhèn)選擇一個(gè)合理的排水體制，能夠從根源上有效緩解新時(shí)代城鎮(zhèn)面臨的諸多環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)降低排水系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，提高居民的生活品質(zhì)[1]。

1 排水系統(tǒng)的體制分類及應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 合流制

合流制排水系統(tǒng)，是指將生活污水、工業(yè)廢水、雨水這三者，混合在同一管渠內(nèi)排放的排水系統(tǒng)。

按照污水處理方式，又可以進(jìn)一步劃分為直排式、截流式、完全合流制。其中，直排式合流制是曾經(jīng)我國(guó)城鎮(zhèn)采用的最廣泛的排水系統(tǒng)，這是一種混合污水不處理就直接排放到水體內(nèi)的方式，對(duì)水體環(huán)境造成的破壞可想而知。隨著老舊城區(qū)排水系統(tǒng)的改造升級(jí)，截流式合流制應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)敷設(shè)截流干管于河岸邊，并在合流干管與截流干管的相交位置安置截流井的方式，將城市污水和污染較大的初期雨水，排放到下游的污水處理廠，而后期雨水量大時(shí)，混合污水的流量會(huì)超過(guò)截流干管的輸水能力，這時(shí)則通過(guò)截流井溢出，直接排放到水體里。完全合流制是在直排式的基礎(chǔ)上，將集中于一套管渠內(nèi)的混合污水，全部送至污水處理廠處理。這是一種較為理想化的方式，利于水體保護(hù)，但由于污水處理量大、資金投入多、實(shí)際運(yùn)行不便管理等問(wèn)題，完全合流制難以實(shí)現(xiàn)。

1.2 分流制

分流制排水系統(tǒng)，指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管道，將生活污水、工業(yè)廢水和雨水，分別用污水管、雨水管進(jìn)行收集、輸送的排水系統(tǒng)。

所謂分流制，主要取決于對(duì)雨水的排除是否分流。如果對(duì)降雨有一套單獨(dú)的管道進(jìn)行排放，能夠?qū)⑸钗鬯?、工業(yè)廢水，通過(guò)污水管道，送至污水處理廠后，再排放到環(huán)境中，則這種方式稱為完全分流制。如果沒(méi)有單獨(dú)設(shè)置雨水排水系統(tǒng)，只有污水排放系統(tǒng)，降雨只能沿著地面、街道、溝渠等流入水體，則這種方式稱為不完全分流制。此外，還有半分流制排水系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在雨水的截流干管上設(shè)置截流井，通過(guò)截流井把初期雨水送至污水處理廠并等處理達(dá)標(biāo)后再排放，以此減輕對(duì)環(huán)境造成的污染。

1.3 混流制

混流制排水系統(tǒng)，指一座城市中，既存在著合流制排水系統(tǒng)，又存在著分流制排水系統(tǒng)。

這是城市快速擴(kuò)張過(guò)程中，演化而生的一種產(chǎn)物。中國(guó)上海、美國(guó)紐約等城市，采用的就是這種排水系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)介于合流制與分流制之間。由于不同城市，尤其是快速發(fā)展的大型城市，在內(nèi)部各片區(qū)之間，存在著因歷史演變、自然環(huán)境等方面的較大差異，故采用混流制排水系統(tǒng)。

2 國(guó)內(nèi)外排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 我國(guó)城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國(guó)的老舊城鎮(zhèn)大多采用合流制排水系統(tǒng)，新建城鎮(zhèn)基本都考慮到雨污分流問(wèn)題，故大部分采用分流制排水系統(tǒng)。

近年來(lái)，隨著北京市在污染治理、河湖生態(tài)保護(hù)等方面的力度加大，已經(jīng)有2/3 的排水系統(tǒng)改為了分流制。重慶市根據(jù)自然地形條件，將主城區(qū)的排水系統(tǒng)劃分為了沿江四岸排水區(qū)域，除中心區(qū)四大排水系統(tǒng)為合流制以外，其余匯水區(qū)域均為雨污分流制排水系統(tǒng)，以此逐步實(shí)現(xiàn)向分流制的轉(zhuǎn)型。長(zhǎng)沙市的排水體制在規(guī)劃時(shí)設(shè)計(jì)的是雨污分流制，但由于實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，管網(wǎng)混接嚴(yán)重，不得不設(shè)置截污干管，將旱季污水全部截流，所以其實(shí)際排水體制為不完全雨污分流制，如圖1 所示。

當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題有：遺留的排水管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，缺少統(tǒng)一管理，給新建和重修帶來(lái)施工阻力；老城鎮(zhèn)的排水管線年久失修，管道內(nèi)存在漏損、淤積等現(xiàn)象，加之使用管徑小，排水不暢，易發(fā)生內(nèi)澇；排水系統(tǒng)的運(yùn)行管理與資金之間存在矛盾，作為基礎(chǔ)設(shè)施，多年以來(lái)支出大于收入。

圖1 污水通過(guò)雨水管直接排放到水體中

2.2 幾種他國(guó)典型排水系統(tǒng)

日本東京的首都圈外郭放水路，是世界上最大的地下排水系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)位于地下50m 深處，通過(guò)五個(gè)直徑30m 的立坑實(shí)現(xiàn)了與地面河流的連通。在排水隧道的末端，設(shè)有大型蓄水池，當(dāng)立坑中水量達(dá)到一定程度后，會(huì)排放到調(diào)壓水槽中，待調(diào)壓水槽水滿后，打開(kāi)水泵，將水排入江戶川中。

圖2 首都圈外郭放水路立坑設(shè)置

法國(guó)巴黎的降雨較為頻繁，卻很少發(fā)生因降雨而導(dǎo)致城市擁堵、內(nèi)澇的現(xiàn)象，這主要?dú)w功于巴黎縱橫相連的下水道排水系統(tǒng)。隨著城市的發(fā)展，下水道的長(zhǎng)度也在不斷延伸。其內(nèi)部是寬3m 左右的排水道，在兩旁設(shè)有檢修便道，還有專門(mén)用來(lái)清理雜物的清砂船。

荷蘭鹿特丹位于海平面以下，地勢(shì)較低，采用的是水廣場(chǎng)防澇及雨水利用系統(tǒng)。形狀、高低、大小各異的水池，順著地勢(shì)而建，水池之間依靠渠道相連。平時(shí)水廣場(chǎng)可以作為市民休閑娛樂(lè)之處，一旦暴雨來(lái)臨，則又扮演起防澇系統(tǒng)的角色。

3 結(jié)論與建議

3.1 揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮不同排水系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

分流制排水系統(tǒng)，由于將雨水與生活污水、工業(yè)廢水隔離開(kāi)，極大降低原本合流制污水處理的費(fèi)用，減輕雨污直排對(duì)于水體造成的污染。且只需要處理生活污水，水處理量大大降低，水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)于新建城市，這是一種較為提倡的排水體制。在有條件的城市，可以采用截流初期雨水的分流制排水系統(tǒng)。不利之處在于，初期雨水所含的污染物較多，有研究表明，25%（體積分?jǐn)?shù)，下同）和30%的初期徑流雨水污染負(fù)荷占整場(chǎng)雨的40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）和44%，具有明顯沖刷作用[2-3]。如果初期雨水未經(jīng)處理就排放到城市水體中，會(huì)造成一定的污染。此外，分流制施工改造的技術(shù)難度更大，雨水管和污水管之間互相交叉，污水管道有了更深的埋深，所需工程資金增多。

合流制在污水收集上更加簡(jiǎn)單。由于管線單一，也就具有了投資少、地下空間資源占有少的優(yōu)勢(shì)，減少了與其他管道交叉的概率，為城市其他地下管線的施工起到助力作用。對(duì)于降水量極少的干旱地區(qū)，這種排水系統(tǒng)是比較適合的。但合流制截流式排水系統(tǒng)也存在一些不盡人意之處。比如，當(dāng)汛期來(lái)臨時(shí)，會(huì)出現(xiàn)混合污水的流量超過(guò)截流干管輸水能力而雨水溢流的現(xiàn)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現(xiàn)象。

不同排水系統(tǒng)各有利弊，在城市建設(shè)中，只有揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮不同排水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，才能選擇出更適合城鎮(zhèn)發(fā)展的排水系統(tǒng)。

3.2 因地制宜，避免盲目進(jìn)行全面“合改分”

我國(guó)大部分老舊城區(qū)采用的是合流制直排式系統(tǒng)，這樣不僅不利于污水的收集與處理，還存在管道堵塞、滲漏等現(xiàn)象。合流制改分流制，作為一種較為徹底的改造方式，近年來(lái)已經(jīng)被越來(lái)越多的城市認(rèn)可、采納和實(shí)施。

但對(duì)于部分老城區(qū)、建筑遺產(chǎn)等地，一方面，能夠進(jìn)行排水系統(tǒng)改造的空間有限，另一方面，強(qiáng)行改造斥資巨大且勢(shì)必會(huì)帶來(lái)對(duì)建筑的破壞。因此，盡管“合改分”的出發(fā)點(diǎn)是好的，但也應(yīng)該意識(shí)到，全面進(jìn)行“合改分”在短期內(nèi)是不現(xiàn)實(shí)的。在前期規(guī)劃和實(shí)際改造過(guò)程中，應(yīng)該因地制宜，盡可能的采取低影響的開(kāi)發(fā)，通過(guò)雨污分流、截流和調(diào)蓄等綜合措施，避免盲目的進(jìn)行全面“合改分”，從而實(shí)現(xiàn)老舊城區(qū)排水系統(tǒng)的改造與升級(jí)。

3.3 從長(zhǎng)計(jì)議，加強(qiáng)對(duì)雨水的收集與利用

一方面，單純依靠現(xiàn)有水資源已經(jīng)難以與城鎮(zhèn)的發(fā)展同步，另一方面，每逢雨季，大量的降水又會(huì)造成城市內(nèi)澇等現(xiàn)象。而雨水資源具有寶貴的利用價(jià)值，不僅能夠緩解城市的熱島效應(yīng)，還具有道路澆灌、補(bǔ)充地下水資源等作用。合理開(kāi)發(fā)利用降雨，是新時(shí)代建設(shè)節(jié)水型城市的重要步驟。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，城市雨水的收集、處理和利用，應(yīng)該也勢(shì)必會(huì)得到重視。早在20 世紀(jì)，美國(guó)就開(kāi)始了對(duì)雨水的利用研究，德國(guó)對(duì)雨水的處理方式可以分為雨水的截污與滲透系統(tǒng)、屋面的雨水集蓄系統(tǒng)和生態(tài)小區(qū)的雨水利用系統(tǒng)，英國(guó)、丹麥等國(guó)家也開(kāi)展了大量的實(shí)踐。我國(guó)海綿城市的提出，亦是加強(qiáng)對(duì)雨水的收集利用，從而削減暴雨給城市帶來(lái)的破壞。由于雨水在區(qū)分排水體制中舉足輕重，想要規(guī)劃城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，必須考慮雨水的收集問(wèn)題。而雨水的收集想要得到重視，需要在如何利用雨水上下功夫。加強(qiáng)對(duì)雨水的收集與利用，就是在為城鎮(zhèn)排水體制的規(guī)劃建設(shè)分憂解難。