城市排水管网优化在流域综合治理中的作用探讨

城市排水管网优化在流域综合治理中的作用探讨

胡响玲林荣斌王婕

广东华南河湖长培训中心有限公司 广州市 510000

摘要：水环境治理是减污降碳的关键领域之一，在“双碳”战略目标下，城市排水管网优化是促进水环境治理减污降碳协同增效的重要措施。本文在对我国城市排水对流域水环境影响、城市排水管网存在的问题进行分析的基础上，对不同的排水管网优化措施在流域综合治理中的作用进行了探讨，以期在流域综合治理的过程中，可以科学施策，以达到控源截污、水质提升、流域可持续发展的目标。

关键词：排水管网优化，流域综合治理，水环境，优化技术，可持续发展

自2015年《水污染防治行动计划》（以下简称《水十条》）颁布以来，我国的黑臭水体治理工作成效显著。至2022年，我国城市污水处理厂数量已达3894座，污水处理能力21606万立方米/日，污水处理率达到98.11%[1]。但就现状而言，黑臭水体治理工作难以做到毕其功于一役，黑臭反弹屡见不鲜，未来较长的一段时间内，基本消除黑臭、实现长治久清仍然是流域综合治理的重要任务。

黑臭在水里，根源在岸上，核心在管网。高效运行的排水设施可以保障城市雨、污水的有效输送和处理，减少直排污水量，减轻污水对自然水体的影响。因此，深入了解城市排水管网在流域治理中的作用，可以为城市和流域的可持续发展提供有力的支持[2]。

1、城市排水及其对流域水环境的影响分析

1.1 我国城市排水系统介绍

城市排水管网是城市基础设施的重要组成部分，根据不同的排水方式可分为分流制排水系统和合流制排水系统。

合流制排水系统，合流制又分为直排式和截流式，直排式直接收集污水排放水体，截流式即临河建造截流干管，同时在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂当混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，部分污水经溢流井溢出，直接排入水体。合流制排水系统不存在雨污水混错接，设计合适的合流制排水系统在遭遇中小强度降雨时，甚至能收集初雨水至污水处理厂进行处理，也不存在初雨水污染问题，但面临较强降雨时，可能会有未经处理的雨污混合水，通过溢流口直排，对流域水环境造成污染。

分流制排水系统，污（废）水和雨水在两个或两个以上管渠排放的系统，有完全分流和不完全分流，完全分流制具有污水排水系统和雨水排水系统；不完全分流制未建雨水排水系统。分流制不存在雨天溢流污染，但分流制排水的空气、房顶、马路，管网等的冲洗雨水，特别是初雨水，其SS、COD等污染物浓度较高，甚至会超过一般污水处理厂的进水浓度，这种实为“污水”的雨水直排也会影响到流域水环境质量。

1.2 城市排水及其对流域水环境的影响分析

1.2.1 城市雨水排放对流域水环境的影响分析

近年来，受气候变化等因素影响，强降雨等极端天气给我国城市雨水排放带来极大挑战，并造成内涝、初雨水污染问题。无论内涝、初雨水污染问题的解决，最终都依赖于城市排水系统的建设与管理。

一方面，随着我国城镇化率的快速提高，大面积土地被开发占用，屋顶地面硬化增加，地表自然渗透能力降低，雨水更加快速流向排水系统，瞬时雨水排放强度加大，这类传统的城市雨污分流排水管网，在强暴雨期间大都不能满足及时排除雨水任务[3]，最终导致城市内涝，威胁人民群众的生命财产安全。

另一方面，城市雨水径流污染物成分复杂、浓度高，污染贡献大，对流域水环境的影响不容忽视。北京市的初期雨水径流中监测到了化学需氧量、固体悬浮物、合成洗涤剂、铅、锌、酚、石油类、总氮、总磷等污染物，路面初雨中的化学需氧量、固体悬浮物、石油类平均值分别达到1220毫克/升、1934毫克/升、65.3毫克/升。天津市路面雨水径流中铬、镉浓度是美国、法国等发达国家城市测定值的1.6～9倍。1988-2014年，滇池流域开展的城市面源污染研究发现：2014年滇池流域城市面源化学需氧量、总氮和总磷污染负荷入湖量比1988年增加了近两倍，城市面源化学需氧量入湖量占流域化学需氧量入湖总量的45%[4]。此类地表径流若直排入河，将严重威胁流域水环境健康，引发水体富营养化，甚至产生黑臭，导致一些物种的消失，破坏流域生态系统的稳定性[5]。

1.2.2 城市污水排放对流域水环境的影响分析

改革开放以来，城市化进程加快，城市人口大量增加，我国城市单位面积的污水排放量剧增，不仅考验着城市污水收集、输送、处理的能力，也给流域综合治理带来巨大的压力。

城市污水排放对流域水环境的影响，主要来源于两方面：一、城市管网空白区的污水直排。虽然我国城市建成区管网密度已从1981年的3.17km／km2提高到2016年的10.61km／km2[6]，但在部分城市的老城区，仍然存在管网空白区，尤其缺少支管、入户管，导致了众多污水无法纳入污水管网，只能直排河道，造成城市河道黑臭；二、合流制溢流污染对水环境的威胁。所有的合流制排水系统都设置有溢流口，在强降雨时用于快速疏干地表排水，减轻管网压力，但是溢流污染会给流域水环境造成极大的影响。虽然合流制溢流污染不是常态化的污染，其治理也不是消除水体黑臭阶段的主要矛盾和主要问题，但合流制溢流污染对流域水环境的影响却不容忽视。

2、城市排水管网问题分析

2.1 城市排水管网建设体系不完善

自上世纪90年代开始，我国政府大力推动城市污水治理基础设施建设，至2022年共建设排水管道共913507.59千米[1]，城市排水管网覆盖率已达到90%以上，管网架构基本形成。与此同时，我国城市排水管网建设不成体系，总管、干管比较完整，支管和入户管网不齐等问题也较为普遍。管网建设不完善，严重影响着城市污水的有效收集，并形成高管网覆盖率下，污水处理厂处理效率低，河道黑臭难消的局面。如上海市苏州河水环境综合整治一期工程，项目实施之际已建成了中心城区污水集中处理工程（合流污水治理一期工程和污水治理二期工程），因污水收集管网建设不同步，污水实际收集率只有44%，仍有56%的污水未经处理直排河道。

2.2 城市排水管网错混接问题普遍

分流制排水系统错混接问题普遍。至2022年，我国已建设排水管道中污水管道、雨水管道、合流管道分别占比46%、45%和9%[1]，从各类型管道占比情况分析，我国排水管网的雨污分流达到较高水平。虽然国务院于2013年发布的《城镇排水与污水处理条例》明确提出“排水户应当按照污水排入排水管网许可证的要求排放污水，雨水、污水分流地区，不得将污水排入雨水管网”，但从各城市的实际实施情况来看，一方面，城市大量区域雨污水的错混接问题形成于条例发布之前；另一方面，鉴于我国大量城市排水系统现状复杂的实际情况，存在多重形式的混接、错接和乱接问题[7]，如管网河网混接、雨污系统混接、建筑小区混接等。 上海市1.3万千米的雨污管道混接点就达到了1.3万余个，沿街商户和企事业单位混接点占比超过70%[8]。

2.3 城市排水管网病害等问题严重

至2022年，我国城市排水管网中管龄在5年、10年、20年以上的排水管道长度分别占68%、48%和19%[1]，老旧管网较多。且我国排水管网的管理普遍存在“重建设、轻维护”现象。在相关因素的叠加影响下，我国城市排水管网污染物淤积和破损问题严重。相关研究显示，广州市越秀区新河浦涌流域内约一半的管道存在不同程度的沉积现象，沉积物阻塞或严重阻塞管道（沉积物厚度与管径之比大于20%）的占11.66%[9]；北京市西城区某片区，近80%的雨水管道存在不同程度的沉积，41.67%的管道内沉积物厚度占管径的10%～30%，最大达到了66.7%[10]。

3、城市排水管网优化及其在流域综合治理中的作用

3.1 完善排水设施，控制直排，防止黑臭反弹

城市黑臭水体是最突出的流域水环境问题之一。《“十四五”城市黑臭水体整治环境保护行动方案》工作目标要求：到2025年，推动地级及以上城市建成区黑臭水体基本实现长治久清；县级城市建成区黑臭水体基本消除，京津冀、长三角和珠三角等区域力争提前一年完成。

对于支管和收集管网不齐、污水管网空白区、排水管网密度不足的地区，完善污水收集管网和处理设施的建设，可以有效提高污水实际收集率，减少污水直排，防止黑臭水体反弹，逐步实现长治久清。如上海市苏州河水环境综合整治一期工程，在发现污水收集管网建设不同步，污水实际收集率偏低的问题后，重点实施了收集管网建设项目，将污水实际收集率从44%提高到90%以上。

3.2 逐步实施雨污分流，减少合流制溢流污染

对于合流制溢流（CSO）污染的控制，除“提高截留倍数”外，雨污分流改造也是一项非常重要的排水管网优化措施。从国家的相关政策要求也不难看出，“加快合流制区域的雨污分流改造”也是国家长期以来的主要策略导向。

2000年发布的《城市污水处理及污染防治技术政策》要求：“对于新城区，应优先考虑采用完全分流制；对于改造难度很大的旧城区，可维持合流制排水系统，合理确定截流倍数”；2013年发布的《城镇排水与污水处理条例》，针对城市合流制排水系统，明确提出“雨污合流地区，应当按照城镇排水与污水处理规划要求，进行雨水、污水分 流改造”；2017年发布的《城市排水工程规划规范》（GB50318—2017）修订版提出：“除干旱地区外，城市新建地区和旧城改造地区的排水系统应采用分流制，不具备改造条件的合流制地区可采用截流式合流制排水体制”；2017年发布的《室外排水设计标准（征求意见稿）》提出“应采取截流、调蓄和处理等措施，提高截流倍数，控制溢流污染；并应按城镇排水规划的要求，实施雨污分流改造”；2018年，住房和城乡建设部与生态环境部联合发布的《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》也提出“有条件的地区，要积极推进雨污分流改造。暂不具备条件的地区可通过溢流口改造、截流井改造、管道截流、调蓄等措施降低溢流频次，采取快速净化措施对合流制溢流污染进行处理后排放，逐步降低雨季污染物入河湖量”。

对于雨污分流改造，有关研究建议：对于新建地区，尤其是年降雨量大于400mm 的地区，应该坚定不移地推行雨污分流的排水体制；对于现状是合流制、且具备雨污分流改造条件的地区，可以进行改造

[11]，如我国的无锡、南京等城都在长期开展雨污分流改造工作。无锡市从1997年开始结合城市旧城改造推进雨污分流改造，至2008年底基本实现了污水主干管网的全覆盖，部分区域保留原合流制管道作为雨水管网[7]；对于现状是合流制，分流无法实施或者不经济的，可以保持合流制，转而控制溢流污染[11]，如昆明市于2009年启动雨污分流改造，在实施过程中逐步认识到二环内老城区改造的难度和代价，难以实现全面改造，决定部分区域暂时保留合流制排水系统并控制溢流污染。

3.3 建设海绵城市，削减流域径流污染

并非所有地区、所有合流制情况均适合雨污分流改造，且雨污分流在解决溢流污染的同时，产生的初雨水污染问题也不容忽视。针对城市内涝、雨水径流和合流制区域的溢流污染控制，建设海绵城市、倡导发展“低影响开发（LID）”雨水系统一个不错的选择。一方面，建设绿色屋顶、生物滞留设施、植草沟、雨水花园、调蓄设施和透水铺装等绿色基础设施，弥补传统排水设施的不足，通过减排设施对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，加强雨水就地入渗、贮存和利用，降低城市内涝风险，同时实现源头减排；另一方面，改变过去一些城市河道常采用的“三面光”“两面光”做法，加强城市河湖湿地生态建设，恢复河湖自然生态环境和功能，努力发挥其维护城市给水排水系统健康循环作用。

已有研究表明，绿色基础设施可以有效减少溢流频率，减缓沉积物的冲刷，尤其在中小雨的情形下，效果十分明显。传统灰色排水设施和绿色排水设施的耦合设计与优化管理运行将成为我国城市提高排涝能力、减少径流污染的主流技术。

4、结语

污染在水里，根源在岸上，核心在管网。排水管网的质量直接影响着流域综合治理的成效。城市排水管网优化旨在通过完善、改造现有的排水管网体系，提高排水系统的运行效率，减少污水直排入河，从而达到控源截污、流域水质提升的目标。

参考文献

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[7][8]新华网.上海：启动“雨污混接”改造 推动水环境“全生命周期”治理[EB/OL]. 2018-04-18. http://sh.xinhuanet.com/2018-04/18/c_137119985.htm.

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