旅游小城鎮(zhèn)排水體制優(yōu)化選擇探討

鎮(zhèn)祥華，張懷宇，李 露，李躍增

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

1 國內(nèi)外排水體制概述

城鎮(zhèn)排水體制分為合流制和分流制兩種類型，合理選擇排水體制，是城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計的重要問題，通常，排水系統(tǒng)體制的選擇應(yīng)滿足環(huán)境保護的需求，同時應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定，這其中環(huán)境保護應(yīng)是選擇排水體制時所優(yōu)先考慮的問題。

1.1 國外排水體制概況

在近些年里，大部分發(fā)達國家基于對水生態(tài)環(huán)境的保護，投入了大量資金研究雨水徑流及合流管系溢流（CSO）污染控制，在完善城市排水系統(tǒng)和雨水資源的合理利用與管理方面，取得了顯著的成果。

瑞典在20世紀(jì)80年代初就放棄了“雨污分流”的思想［1］。因為認(rèn)識到分流制耗資巨大，合流制改造為分流制影響范圍大，耗時長，經(jīng)濟上不劃算，技術(shù)上又不足以有效防止城市雨水徑流對水體的繼續(xù)污染。

德國目前也還保留著大量的合流制管路系統(tǒng)，并沒有走上完全分流制的道路，而是將重點放在源頭污染控制和終端污染控制的結(jié)合、排水系統(tǒng)的改造與削減徑流量以及其他雨水徑流污染控制的技術(shù)性和非技術(shù)性措施的結(jié)合［2］。

英國施行的是可持續(xù)排放體系，強調(diào)對城市雨水問題采用多層次、全過程控制的對策，從解決大暴雨管道排放問題發(fā)展到綜合雨洪控制體系。英國要求可持續(xù)排放體系首先須包括在當(dāng)?shù)氐胤桨l(fā)展規(guī)劃之內(nèi)，這既可作為當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門頒發(fā)規(guī)劃許可的條件之一，也是開發(fā)商建設(shè)可持續(xù)排放體系的法律依據(jù)之一。

日本的排水體系基本是采用分流制。但在一些大中城市，合流制則占有更大的比例。在日本全國63.5%下水道中，合流制約占20%，而東京的合流制超過90%，東京下水道系統(tǒng)以合流制管道系統(tǒng)（污水和雨水采用同一管道排放）為主，包括管渠、抽水泵站和污水處理場［3］。

1.2 國內(nèi)排水體制概況

由于我國的城市排水系統(tǒng)起步晚，與發(fā)達國家相比對此方面的研究還相當(dāng)薄弱，在城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計方面，還只是停留在簡單的“雨污分流”上面，對雨水徑流帶來的面源污染重視不足。

在國內(nèi)大多數(shù)城市新建市區(qū)中，正處于由“合流制”向“分流制”的轉(zhuǎn)化階段。基于以往的經(jīng)驗認(rèn)為將污水和工業(yè)廢水收集后統(tǒng)一集中處理，然后達標(biāo)排放就能保護受納水體的水生態(tài)環(huán)境，實際上在一些新建的城鎮(zhèn)中，由于設(shè)計、施工和管理方面的原因，很難做到真正的雨污分流，往往會出現(xiàn)雨污混接、錯接的情況，導(dǎo)致一些原本送往污水廠處理的污水卻通過雨水管直接流走。而即便能將絕大部分污水收集，但對降雨所帶來的地表徑流污染卻未能引起足夠的重視，導(dǎo)致一部分水體水質(zhì)越來越差，富營養(yǎng)化嚴(yán)重，特別是在降雨后，有嚴(yán)重的“水華”現(xiàn)象發(fā)生。這些狀況很大程度上是由非點源污染造成的。分流制排水系統(tǒng)使污染嚴(yán)重的初期雨水直接排入水體，在減少點源污染的同時卻增加了面源污染問題。

2 旅游小城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及特點

目前，小城鎮(zhèn)排水體制基本以雨污合流的截流式排水系統(tǒng)為主，整個排水管網(wǎng)系統(tǒng)比較分散，覆蓋范圍相對較小，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計，排水體制的選擇不合理，市政基礎(chǔ)設(shè)施落后，污水管網(wǎng)收集率低且污水管道維護管理差，使得污水的收集比較困難。根據(jù)對四川、重慶、湖北、福建、浙江、廣東、山東、河南、天津等9省市小城鎮(zhèn)有關(guān)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這些小城鎮(zhèn)道路排水管網(wǎng)面積普及率約40%～60%，多數(shù)小城鎮(zhèn)沒有排水系統(tǒng)的總體規(guī)劃。東部沿海地區(qū)尚有不少小城鎮(zhèn)沒有系統(tǒng)排污管道。中西部經(jīng)濟發(fā)展一般地區(qū)和欠發(fā)達地區(qū)許多小城鎮(zhèn)尚只有明渠或簡單排水渠道，更沒有系統(tǒng)排污管渠。

總的來看，小城鎮(zhèn)的排水管網(wǎng)不完善，管網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量較差，污水收集率較低，雨水和地下水大量混入污水收集管網(wǎng)。平常的管理和日常維護工作不到位，甚至沒有專門的管理部門。維護管理技術(shù)人員及運行管理經(jīng)驗嚴(yán)重缺乏。

旅游小城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)作為小城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中的一個特殊類別，具有以下突出的特點。

（1）受季節(jié)影響較大，旅游旺季和淡季的水質(zhì)水量變化較大，污水總變化系數(shù)大。

（2）對排入水體的要求高。

（3）部分作為歷史古跡的旅游小城鎮(zhèn)，排水利用自然的原有溝渠，大規(guī)模管道改造的難度大甚至幾無可能。

3 旅游小城鎮(zhèn)排水體制的優(yōu)化選擇

河湖水系的污染，在很大程度上是排水體制的不合理造成的。傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為，采用分流制排水系統(tǒng)將污水全部送至污水廠進行處理，將雨水就近排放入水體，就可以保證水污染得到有效的控制。但是對雨水?dāng)y帶的大量地表污染物卻視而不見，特別是初降雨水徑流未經(jīng)任何處理直接排入水體而造成的污染。

事實上，考慮徑流污染物輸送的非連續(xù)性和爆發(fā)性，其污染負(fù)荷所占比例在雨季的短時段內(nèi)會成倍升高，超過點源污染，對城市水體造成沖擊性影響，嚴(yán)重制約城市水環(huán)境質(zhì)量的徹底改善，許多城市暴雨后發(fā)生的水污染事件都是很好的例證。無論是完全合流制系統(tǒng)在截流倍數(shù)之外的合流污水的溢流污染，還是完全的雨污分流制系統(tǒng)中的雨水徑流污染，如果這些污染不能得到有效處理，很可能使得僅靠收集工業(yè)、生活污水送至污水廠處理所做出的努力全部化為泡影。

基于國內(nèi)外排水體制的現(xiàn)狀、旅游小城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)所存在的問題，如何找出絕大部分旅游小城鎮(zhèn)適用的、優(yōu)化的、合理的排水體制具有重大意義。因此，為了進一步改善受納水體的水質(zhì)，建立理想的排水體制，在排水體制的選擇上應(yīng)改變觀念，不管是否采用何種排水體制，都應(yīng)對截流的雨水徑流進行處理，這才是保護水體的根本方法。

對雨水徑流采取的技術(shù)控制措施，主要有調(diào)蓄和截流倍數(shù)控制兩種方法。

3.1 調(diào)蓄控制

調(diào)蓄池的主要作用是把雨水徑流的高峰流量暫存其內(nèi)，待最大流量下降后再從調(diào)蓄池中將雨水慢慢地輸送至排水管道、泵站或者污水處理廠。對雨水的調(diào)蓄控制既能規(guī)避雨水洪峰，實現(xiàn)雨水循環(huán)利用，又能減少雨污水溢流的次數(shù)、水量和改善溢流的水質(zhì)，避免初期雨水對承受水體的污染，還能均衡進入污水廠混合污水的水量和水質(zhì)，對排水區(qū)域間的排水調(diào)度起到積極作用。

德國20世紀(jì)80～90年代已基本實現(xiàn)對城市雨水的污染控制，到2002年，德國已擁有38000座雨水池，其中溢流截留池24000座，雨水截留池12000座，雨水凈化池2000座，總?cè)莘e達到4000×104m3，平均每座污水廠擁有近4座雨水池［4］。研究表明，德國一年內(nèi)僅有5%的暴雨水量排放至水體。英國從1858年開始，為拯救泰晤士河，修建了大型下水道及調(diào)蓄池等［5］。在過去的半個世紀(jì)，發(fā)達國家為保護城市水環(huán)境，先后對排水系統(tǒng)進行了改造，且都把建設(shè)調(diào)蓄池作為重要措施。

參考國內(nèi)外類似工程實例，初期雨水最終解決辦法是在溢流口處設(shè)調(diào)蓄池，結(jié)合場地因素，調(diào)蓄池可分散設(shè)置，也可集中設(shè)置，將一處或幾處溢流口的初期溢流雨水集中收集起來（自排或強排），集中至調(diào)蓄池，將初期污染物濃度高、超過水體自凈能力的這部分水量調(diào)蓄，在降雨過后，在一定時間段內(nèi)輸送至合流污水截流干管或附近污水廠，避免初期雨水直排河道，較大限度地減少雨水徑流對河道的污染，這對保護水環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

3.2 截流倍數(shù)（n0）控制

對于分流制雨水管、合流制管道采用截流的方式來控制溢流污染，截流倍數(shù)的選擇至關(guān)重要，與工程規(guī)模、造價、污染物排放總量以及受納水體的環(huán)境容量，都有著直接的關(guān)系，如果確定的截流倍數(shù)n0過小，大部分需要截流的污水就會直接溢流排入受納水體而導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題，如果截流倍數(shù)n0過大，就會大大增加截流管道的工程投資以及后續(xù)污水處理廠一級二級處理構(gòu)筑物的規(guī)模和造價，甚至在有的情況下導(dǎo)致工程的不可實施，而這些工程在旱季的時候是閑置不用的。要想確定合理的截流倍數(shù)，需要考慮合流的水量、水質(zhì)、受納水體環(huán)境容量及受納水體的自凈能力等因素。

國內(nèi)外對于截流倍數(shù)的取值，存在很大差異，比如日本截流管容量一般按計劃時間的最大污水量的3倍；英國的習(xí)慣做法是截流倍數(shù)采用5；德國一般選擇的截流容量為高峰日的4倍，其中2倍流到污水處理廠進行處理；而目前國內(nèi)城市截流倍數(shù)采用1倍較為普遍，但是從實施效果來看對減輕水體污染方面不是很顯著，可見根據(jù)現(xiàn)場水質(zhì)水量等實際情況來確定合理的截流倍數(shù)是非常有必要的，這能在比較經(jīng)濟的情況下最大程度減輕溢流水的環(huán)境污染。

4 結(jié)語

發(fā)達國家的經(jīng)驗告訴了我們，一味依靠分流制來控制水體污染，而對雨水徑流污染視而不見是不可取的。無論采用何種排水體制，對于分流制的雨水和合流制的溢流污染都必須進行有效的處理，才能保證江河湖泊水體的安全，而對于這種雨污溢流水的處理現(xiàn)在確實可行的方法就是增加截流倍數(shù)和采用調(diào)蓄的方法。

對于旅游小城鎮(zhèn)水體污染控制來說，由于歷史原因，大部分旅游小城鎮(zhèn)的建設(shè)已經(jīng)確定，原有的排水體制基本固定，形成了比較穩(wěn)定的合流制系統(tǒng)，一些地方很難進行改造，單單依靠改造來進行污水的收集不太現(xiàn)實，確實可行的方法是保證現(xiàn)在的合流管的維護保養(yǎng)，依靠調(diào)蓄池來對雨污水溢流污染進行處理，這比單純雨污分流更有利于減輕溢流污染，這是由于：

（1）旅游小城鎮(zhèn)街道狹窄，受保護古老建筑較多，建設(shè)規(guī)模基本固定，排水系統(tǒng)基本形成，進行改造幾無可能。

（2）小城鎮(zhèn)污水總變化系數(shù)大，完全可以利用晚間或者污水廠空閑時間，利用原有的管道來輸送調(diào)蓄的雨水進行處理，不需要因為增加截流倍數(shù)而放大管徑，同時污水廠的一級處理構(gòu)筑物也可以不用改變。

（3）旅游小城鎮(zhèn)的區(qū)域面積較小，與大區(qū)域大城市的雨水徑流試驗結(jié)果不一樣，大區(qū)域的雨水徑流初期效應(yīng)不明顯，整個徑流過程中的污染物濃度變化差別不是很大，導(dǎo)致大部分溢流污染物溢流，但是對于初期效應(yīng)明顯的小區(qū)域排水來說，調(diào)蓄池可以保證在降雨的初期就可以對大部分污染物進行截留。

（4）現(xiàn)在采用沉淀池構(gòu)造的調(diào)蓄池，可以使經(jīng)過調(diào)蓄的雨污水都能經(jīng)過一個初期的預(yù)處理，這對污染物的截留效果非常明顯。

（5）小城鎮(zhèn)的周邊空地大，適合建造調(diào)蓄池。

［1］Jago R.Overflow Management for CSO Control［C］.In Proceedings Of 3rd South Pacific Storm water Conference，Auckland，New Zealand，2003.

［2］洪嘉年.對城市排水工程中排水制度的思考［J］.給水排水，1999，25（12）：51～52.

［3］Shoichi Fujita.Full－Fledged Movement on Improvement of the Combined Sewer System and Flood Control Underway in Japan［C］.Japan，2002.

［4］唐建國，曹 飛，全洪福，等.德國排水管道狀況介紹［J］.給水排水，2003，29（5）：4～9.

［5］奉桂紅，劉世文，胡永龍.深圳市實施排水系統(tǒng)分流制的探討［J］.中國給水排水，2002，18（10）：24～26.