《给水排水杂志》-2011年第10期(1)

书给水排水Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１０２０１１１水业导航提高收集系统效率重视排水管网建设上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司总工张辰城镇排水管网建设严重滞后于经济社会的发展，滞后于污水处理厂的建设，已建排水收集系统的效率亟待提高。基础设施建设的规律“先地下、后地上”这一原则，越来越受到只注重表面政绩观的挑战。无论从城市内涝防治，还是污水有效收集及面源污染控制考虑，都应重视排水管网的建设，贯彻源头治理原则，开展扎实有效的工作，提高收集系统效率。１城市排水管网存在的问题１．１雨水系统建设滞后且标准偏低致内涝频发２０１０年对全国３５１个设市城市内涝情况的调查结果表明，２００８～２００９年发生内涝的城市有２１３个，占被调查城市的６１％；２０１０年前９个月，我国发生内涝的城市有２３７个，超过前两年的总和。其中，发生内涝灾害超过３次以上的城市有１３７个，内涝灾害最大积水深度超过５０ｃｍ的占７４．６％，积水深度超过１５ｃｍ的（可能淹没小客车的排气管而影响交通）多达９０％；积水时间超过半小时的城市占７８．９％，其中有５７个城市的最大积水时间超过１２ｈ。近几年频发的城市内涝灾害，呈现出积水深度大、积水时间长的特点，不仅造成了巨大的经济损失，还严重威胁城市安全。统计结果表明，近８０％的城镇内涝发生的原因是排水系统建设滞后和标准偏低。老旧管网得不到及时更新，新建管网跟不上城市扩张速度，排水系统的建设和完善滞后于城市化发展；排水系统标准也偏低，现行《室外排水设计规范》（ＧＢ５００１４—２００６）规定的城市雨水管渠的设计重现期一般地区为０．５～３ａ，重要地区为３～５ａ，而在系统建设过程中，大部分城市普遍采取下限，甚至低于设计标准。全国排水系统设计重现期的统计情况如图１所示。由图１可知，７０％以上的城市设计重现期小于１ａ，９０％老城区的重点区域甚至低于规范下限。图１全国排水系统设计重现期统计１．２污水收集效率偏低影响污水处理厂效能城市污水处理厂的设计进水水质是根据调查资料确定，已有的调研数据表明，我国南方地区不少污水处理厂的运行水质低于设计值，比如广州大坦沙污水处理厂进水不到设计值的５０％，福建洋里污水处理厂进水仅为设计值的５５％，污水的浓度直接决定了污水处理厂工艺的选择和构筑物的容积大小，当实际进水水质远低于设计水质时，污水处理厂的投资效益得不到充分发挥，污水处理厂的投资和运行效益均大打折扣。污水处理厂实际进水水质偏低，一方面可能是设计人员对水质偏于保守的估算，另一方面是由于城镇污水收集管道渗漏严重，在南方城镇地下水位高的地区，由于管道接口、检查井的设计施工因素以及管道的年久失修，地下水入渗量大；在上海，部分地区的地下水入渗量已达到平均污水量的３０％～４０％，远远超过设计时采用的１０％，使管道的实际输送能力大大下降，同时降低了污水处理厂的进水水质浓度，有些地区甚至管道和河道连通，严重影响了污水收集系统、泵站和污水处理厂对污染物质的输送和处理效能。１．３雨污混接加剧城镇面源污染控制难度完全的分流制排水系统应该包括一套独立的污水系统和一套独立的雨水系统，从而避免了合流制排水系统雨天排江时溢流污水对受纳水体的污染。２给水排水Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１０２０１１但由于建设进度、设计方法、施工管理和用户习惯等方面的原因，目前城镇分流制排水系统很多存在雨污混接现象。以上海为例，上海市分流制排水系统存在较为严重的旱流排江现象，２００８年武川泵站旱天放江量为６１１万ｍ３、曹杨泵站旱天放江量为４２４万ｍ３。大量的、经常性的高浓度污水直排河道，城镇面源污染控制难度大，已成为长期困扰城市水环境健康发展的主要因素之一。２国外城市排水管网建设的先进经验２．１采用先进的分析研究手段欧盟的排水设计规范要求当排水系统汇水面积大于２ｋｍ２或管道内流行时间大于１５ｍｉｎ时，应采用非恒定流模拟进行城市雨水管网设计水力计算。采用非恒定流模拟技术作为城市雨水管网设计水力计算的基础，是对传统的城市雨水管网设计方法的一种改进，一般包括设计降雨模型、地表径流模型、管内汇流过程计算、确定设计流量的方法和管网设计等五个部分。设计过程以流量过程线为核心，计算每一个设计过水断面的流量过程线，采用运动波模拟技术可以从上游向下游依次进行设计计算，并可以保证具有相当高的计算精度。采用非恒定流模拟技术进行城市雨水管网设计的优点在于，在设计阶段就可以计算出每一设计断面和各个径流调节设施处的流量过程线，增加了管网设计、调节池设计和泵站设计的科学性。设计状态与管网实际运行状态较为吻合，提高了管网设计的可靠性。美国计算雨水调蓄池容积的详细计算方法包括一系列的计算机降雨径流模拟模型，任何工程师都可以轻易地获取并使用这些模型。以流域特性、输送系统特性以及记录的降雨为基础，这些模型可以对考虑水质或不考虑水质的径流进行模拟，如果记录的