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排水管网得了什么病?
来源:www.cqzrhj.com 发布时间:2023年10月08日



一、为什么城市一下暴雨就积水



1、规划、设计标准起步偏低



      我国建国后规划、设计的大部分城镇排水系统是1~3年的暴雨重现期,重现期决定了设计的排水管道的管径和坡度。这些年我国《室外给排水设计规范》中雨水管渠设计重现期标准逐步提升,已经接近美国、日本等在城镇内涝防治设施上投入较大的发达国家,设计暴雨强度公式也由早期的年多个样法改为采用年最 大值法,但对于大暴雨,也还是会存在一定程度的积水,当然程度会轻很多。



2、低洼地势、受纳水体顶托作用



      雨水到地面之后,一部分下渗,一部分通过雨水篦子收集进管网排入下游水体。《室外给排水设计规范》中规定管渠出水口的设计水位应高于或等于排放水体的设计洪水位,但实际上对于很多地区这点很难做到,绝大多数排水口在旱季晴天时处于完全淹没状态。受河水顶托作用,雨水无法有效的排出到受纳水体,滞留充满在上游管道以及检查井内。雨水排水是靠重力流动,对于一些低洼地势,周边水无法排出的情况下,会汇集到洼地区域。本身排水能力差,地势低洼再形成汇水,自然就“看海”了。即使发达的那些沿海城市,绝大部分地方也不可能直接入海,还是得先入河、入江,这就会遇到河道排水能力的问题。如果暴雨太大,河道水位上涨,即便管网系统再好也无法排水。





3、管网养护不到位



      排水管网维护没跟上,造成雨水篦子大量被堵塞也是一大问题,在一定程度上降低了排水能力。



二、为什么不能将排水管网彻底改造



01 管网错综复杂、维修影响过大


       目前多数城市基建比较完整,把河道全部挖深,再将道路破开、进行管网更换,会对地铁、电力、通信、天然气等管网造成影响。


02 维修金额巨大、资金匮乏


      例如:全球公认排水体系最 好 的城市东京,排水管道总长约1.58万公里,最 大管径8.5m,东京著 名的江户川工程,6.3公里管网,加上5个调蓄池,92年开工,06年完工,总投资约合180亿人民币。国内以武汉为例,武汉中心城区排水管道超过6300公里,翻修总造价2520亿,可预见北京、上海之类的一线城市排水系统维修投资金额将更高。


三、为什么污水厂越建越多、水质改善却不明显 


      污水厂在过去十年中确实带来了水质的改善,但这一点改善尚不足以说我们的江河湖泊变成了一个干净的状态。排水管网生病了,我们花了重金建了四干多座污水处理厂,治标但未治本。



1  雨污混接问题屡见不鲜



      在分流制排水管道下,雨水管跟污水管本应像机动车道与人行道一样各走各路、互不相干。然而现实却是雨水、污水在未知处混合成为雨污水。雨污混接的情况是普遍而长期存在的,不仅仅是老城区的老旧排水管道,在新城区新建排水系统,雨污混接、雨水管套污水管也屡见不鲜,图纸分流实际混流的情况比比皆是,而这种现象也是缺乏实测流量数据的定量化评估。





2  入流入渗问题持续存在



      降雨时,污水管道中水流主要由以下三部分组成,即基本入流量(bascwastewater flow,简称BWF)、地下水渗透量(groundwater infltration,简称GWI)和降雨导致的入流入渗量(rainfall dependent inflow ndinfiltration,简称RDII),其中 BWF和GWI为旱天污水管道的流量,BWF主要为住宅区、商业、工业等生活污水和生产废水,RDII指降雨带来的城市污水管道或雨污合流制管道内的雨水,包括入流和入渗两部分。



      入流和入渗是城市污水管道普追存在的问题,是城市污水管和合流制管道雨天发生过载及溢流的主要原因之一,对污水管网运行危害较大。大量入流入渗不但会造成检查井溢流,水量超出污水处理厂最 大处理能力溢流到受纳水体,同时还增加了污水处理厂运行费用。另外,渗漏也会造成管路周围土地空洞化,引起塌陷损坏管道和路面。



四、治病的三大药方



1、完善的在线监测数据



      排水管网好比地下的城市道路,随着近几年自动驾驶、车联网以及共享出行模式的越来越普及,这些趋势将会彻底变革我们未来的交通系统与出行模式。来自MIT的研究团队在 Nature中发表了一篇文章,提出了一个“乌托邦式”的交通系统,整个交通系统由统一算法所管理,算法可以调度每一部车辆,从而让系统在整体的运行效率达到最高,并能最 大化的实现绿色环保。实际上,智慧排水也有类似的构想:预警预报、动态决策、厂网联动的相关研究一直在进行。而算法的前提是有代表性的、足够实用的、可定量化评估的排水管网在线监测动态数据。



2、海绵城市、综合管廊建设



      海绵城市和综合管廊都是城市规划和基础设施建设的重要概念。海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有更好的弹性。它通过提升城镇建设规划管理方法,充分利用基础设施的功能,包括公路、绿化、水体和其他生态体系,消化吸收降水,有效管理雨水径流,完成自然累积、自然渗入和自然净化的处理。综合管廊则是指城市地下管道综合走廊,将电力、通信,燃气、供热、给排水等两种或两种以上的管线安排在同一个地下空间内。它可以在城市地下建设一个隧道,为城市的基础设施建设提供便利,同时避免反复开挖路面,减少对城市交通和环境的影响。



      基础设施建设的重要性不言而喻,在具体应用中,这些概念可以互相结合,以实现城市规划和基础设施建设的优化和提升,海绵城市和综合管廊不是一朝一夕的工程,效果也不是立竿见影的,但远期的作用肯定是巨大的。





3、科学治理、系统诊断



      城市排水系统是一个由众多元素构成的复杂系统,排水管道、泵站、调蓄池、阀门、滥流设施、污水处理厂等众多元素相互独立却又相互关联。我们在规划设计或者翻修排水系统中某个设施时,应当从系统的角度全局出发考虑其他元素的关联影响。而不是当我们不清楚城镇污水处理厂和收集系统到底有没有用或者有多大用的时候,就大肆扩建,以为建的越多效果就越好。我们在花大力气在建各种污水处理厂,然后去治理那些已经被污染了的黑臭水体,但同时我们又在破坏那些还比较干净的湖泊。



      城市排水系统是城市基础设施的重要组成部分,直接关系到城市的生态环境和居民的生活质量。然而,由于城市扩张和经济发展的需要,很多城市在规划和建设过程中往往忽视了排水系统的重要性,导致城市内涝、污水横流、河湖水位下降等问题。在规划或翻修排水系统时,我们需要从系统的角度出发,全面考虑各个元素之间的关联影响,以环保和生态保护为前提,制定出科学、合理的方案。只有这样,才能保证排水系统的有效性、稳定性和可持续性,为城市的可持续发展提供保障。




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