随着城市化的发展, 排水系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用。合理选择排水系统的体制, 是城市排水系统规划和设计的重要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理, 而且对城市的规划和环境保护影响深远, 同时也影响排水系统工程的投资以及维护管理费用。加强城市排水工程规划、建设和管理是一项十分重要的工作, 笔者结合自身实践, 对城市排水设施规划建设和管理中的一些问题进行分析探讨。
1 实施分流制存在的问题及对策
1.1 先阶段排水系统的体制
我国城市在长期发展过程中, 由于受投资因素的限制及发展模式的影响, 现状建成区多为雨污合流制。合流制区域面积至少占建成区面积的80%以上, 而且八十年代以前的建成区, 建筑密集, 各种地下管线拥挤, 要改造为分流制, 需增设一套污水管网系统, 难度非常大。现通常认为宜采用混合制的排水体制, 即城市新区及有条件改造的建成区采用分流制, 把雨水、污水的收集、处理和综合利用结合起来, 逐步转变目前的雨、污水合流制或不完全分流制系统为完全的分流制系统。雨、污水的分流有利于对不同性质的水采用不同方法处理和控制, 有利于雨水的收集、贮存、处理和利用, 避免洪涝灾害, 增加城市可用水资源, 同时也有利于减轻城市面源污染。部分现状建成区采用截流式合流制, 不宜盲目追求分流制。
1.2 新城区排水体制存在问题
虽然新建城区排水体制通常规划为分流制, 但在建设过程中常不能完全实现, 特别是在发展迅速的城市。造成雨污合流的主要原因是规划和建设的不协调。
(1) 规划的污水管道管径偏小, 满足不了不断增加的人口、住宅和工业区的实际需要。在用水高峰期污水外溢, 不但污染环境, 而且令管理人员疲于奔命, 却治标不治本。大量污水不得不排入雨水管道, 造成雨污合流。
(2) 由于规划落后于建设, 或者是建设计划安排不合理, 使新开发地区的污水无处排放, 只能就近排入河道。
(3) 污水处理厂及其配套管网的建设滞后, 污水得不到处理。由于早期污水处理厂规模小, 迫使一些污水管道接入雨水系统。
(4) 污水管网没有统一管理, 多家单位各自为政, 导致污水支管接入没有统一标准和统一监管。
(5) 住宅区排水系统与市政排水系统衔接混乱。一方面是住户在房屋装修时, 将厨房或厕所改建在阳台上, 将排水管接入雨水立管。还有住宅区内的小店铺, 为图方便而就近将污水排入雨水口, 造成雨污合流。另一方面是有些开发公司在未办理任何手续, 并且根本不了解工地附近的排污管网的情况下, 将污水支管接入了雨水井。
(6) 居民观念滞后, 没有雨污分流的概念, 即使是雨污分流系统, 居民的污水管也是怎么方便就怎么接, 往往就接入雨水管道。
(7) 少数污水管道存在质量问题, 管理单位拒绝接收, 新建污水管不能投入使用。
1.3 新城区实施雨污合流的对策
(1) 完善城市排水规划, 注重排水管道规划设计基础资料和基本参数, 制定符合地区实际的规划建设方案。结合各地的排水现状, 并根据城市发展的总体规划确定排水工程的近远期建设规划, 区块划分合理, 体制采用适当, 符合地区实际。
(2) 合理安排建设计划, 完善污水管网, 合理规划污水处理厂。
(3) 健全有关管理法规, 加强主管部门的监管力度, 排水管网由市政管理部门统一管理。市政管理部门应运用现有的法律、法规, 把城市排水设施的管理纳入法制的轨道上来, 发挥其在市政设施管理中的权威性、强制性和规范性作用, 开展有效的管理活动。
(4) 加强宣传力度, 利用完善的传媒系统, 通过一些主题教育活动, 向老百姓宣传雨污分流的意义和重要性, 唤起全社会的广泛关注和高度重视。
2 新建雨水利用设施对城市外排雨水地面径流量大小控制的探讨
随着城市建设的发展, 地面硬化面积不断增加, 地面径流量增大 (北京地面径流量目前已达到50年代的两倍) , 采用雨水以排为主的单一模式来解决雨水排放问题, 造成城市雨水排放系统的规模和投资较大, 根据德国、日本等国的经验采用技术措施可有效控制地面径流, 并解决因雨水大量流失而造成的地下水补给减少;土壤的含水量降低, 水的蒸发量减少, 热岛效应加剧;道路行道树因地面硬化、土体缺水发生病害, 成活率下降与生长状况不良等问题。
雨水利用是雨水入渗、收集回用、调蓄排放的总称。新建雨水利用设施可有效控制地面径流量, 并解决上述环境问题。
2.1 新建雨水利用设施对城市外排雨水地面径流量大小控制的可行性
国内外的实践证明新建雨水利用设施可有效减少外排地面径流量。
德国1989年制定雨水利用设施的标准 (DIN1989) , 规定新开发区外排的暴雨洪峰流量不能超过开发前的水平, 新建和改建小区必须考虑雨水利用系统。
日本1992年颁布了“第二代城市下水总体规划”, 规定新开发区外排的暴雨洪峰流量不能超过开发前的水平, 新建和改建小区必须考虑雨水利用系统, 并进行了大量的雨水利用研究及实际工程。
由于缺水形势严峻, 北京市开展雨水利用的步伐较快。2000年, 北京正式启动“城市雨洪控制与利用”工程, 城市雨水利用已进入示范与实践阶段, 可望成为我国城市雨水利用技术的龙头。中德合作研究项目《北京市水资源可持续利用—城区雨洪控制及利用》已开始实施, 并在北京水利水电学校、双紫小区、丰台体育场等地建立了雨水利用的示范基地。
2.2 减少外排雨水地面径流量的具体措施
2.2.1 集中式雨水回灌
(1) 城市雨水回灌技术可行性。
德国柏林市每年回灌水量达到1.35亿m3。1984年北京市在潮白河流域建造了人工回灌工程项目, 每年回灌水量达到40×106～80×106m3, 截至1990年该地区地下水水位提高了2m～3m。
国内外人工回灌工程的正常运转, 为我们提供了大量宝贵的回灌技术经验与标准。此外, 随着我国气象数据采集、地表水文和地下水勘察领域科研实力的不断增强, 先进实验仪器和模拟分析方法的应用, 可为城市雨水回灌项目提供更加准确的科学数据, 为工程设计和施工技术人员提供技术指导。
(2) 城市雨水回灌经济可行性。
水回灌入渗技术从经济学角度考察, 具有投资小、见效快的特点。与传统雨水排水系统相比, 回灌渗透技术更能节省投资费用。并且, 随着回灌水量的增长, 会形成一个良性的经济效益链条。
(3) 雨水回灌的方式。
(1) 渗透井。渗透井包括深井和浅井两类, 前者适用于水量大而集中、水质好的情况, 如城市水库的泄洪利用。城区一般宜采用后者, 其形式类似于普通的检查井, 但井壁做成透水的, 在井底和四周铺设直径10mm～30mm的碎石, 雨水通过井壁、井底向四周渗透。渗透井的主要优点是占地面积小和所需地下空间小, 便于集中控制管理。缺点是净化能力低, 对水质要求高, 不能含过多的悬浮固体, 需要预处理。
(2) 渗透池 (塘) 。渗透池的最大优点是渗透面积大, 能提供较大的渗水和储水容量, 净化能力强, 对水质和预处理要求低, 管理方便, 具有渗透、调节、净化、改善景观等多重功能。其缺点是占地面积大, 在拥挤的城区应用受到限制, 设计管理不当会造成水质恶化, 蚊蝇滋生。适用于汇水面积较大、有足够的可利用地面的情况。
2.2.2 其它措施
屋面雨水集蓄利用系统、屋顶绿化雨水利用系统、园区雨水集蓄利用系统、透水性道路结构 (如透水性人行道结构) 、下凹式绿地等。根据各地实际情况, 因地制宜的采用减少外排雨水地面径流量的技术措施是降低雨水排水系统投资的有效途径, 还能产生良好的社会经济和环境效益。
3 结语
城市排水体制的选择是城市排水系统规划中的首要问题。它影响排水系统的设计、施工、维护和管理, 对城市规划和环境保护也影响深远, 同时还影响排水系统工程的总投资、初期投资和运行管理费用。城区的排水体制应根据城市总体规划, 环境保护的要求, 污水利用处理情况, 原有排水设施, 水环境容量, 地形、气候等条件, 从全局出发, 通过技术经济比较, 综合考虑确定。
摘要：排水系统从以前的防涝减灾、排污减害逐步转向污水的资源化, 排水系统起到回收城市污水和净化再生, 畅通城市水循环的作用, 从而恢复健康水循环和良好水环境, 维系水资源可持续利用, 分析了城市排水系统分流制的实施存在问题, 提出了相应的对策, 并就外排雨水地面径流量大小控制进行了阐述, 对雨水回灌利用进行了相应的探讨。
关键词：城市排水,分流制,雨水地面径流量,雨水回灌
参考文献
[1] 孙慧修.排水工程 (上册) (第4版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.
[2] 奉桂红, 刘世文, 胡永龙.深圳市实施排水系统分流体制的探讨[J].中国给水排水, 2002, 18 (10) :24～26.
[3] 王文远, 王超.国内外城市排水系统的回顾与展望[J].水利水电科技进展, 1997, 17 (6) :8～11.
[4] Vieux B.E., Vieux J.E..Statistical Evaluation of a Radar rainfall System for Sewer System Management.At-mospheric Research, 2005, 77:322～336.
[5] Wang B.Z, Jin W.B, Wang S.M., Cao X.D and Ma Z.G.Design and opera-tional performance of a full scale MWWTP with EHYBFAS process.Proceedings of the2nd International Conference on Water Conservation and Management in Coastal Areas, held in ANmin Island, South Korea, 2006, 13～15.
[6] Wang B.Z, Wang D., Li G.Q, Wang L, Liu Y.P and Liu S.Performance of WWTP using submerged biofilm pro-cess with zero sludge discharge.Water in China.Water and Environment Series, IWA Publishing, 2003:221～229.