浅论可持续化的城市给排水系统规划与设计

摘要：可持续发展的城市给排水理念是符合我国城市建设和发展的科学发展观，城市给排水规划是城市规划的重要组成部分。可持续发展的城市给排水理念要求城市给排水规划要走科学化的发展之路。本文就我国水资源量的现状进行了分析，对在可持续发展的城市给排水理念下的规划设计的科学化进行了探讨。

关键词：城市给排水；规划与设计；可持续发展

1 引言

随着社会经济的发展和城市化进程的加快，水的供需矛盾将更加突出。在未来几十年城市人口的迅速增长这一社会问题将给城市给排水系统带来严峻考验，如何解决水资源匮乏，水环境恶化，保证用水质量等难题将给未来水系统建设者们带来严峻挑战。按照新时期的治水方针，科学化的设计城市给排水工程，加快水务一体化的建设势在必行。

我国是世界上最大的发展中国家，也是水资源最短缺的国家之一，人均水资源占用率仅为世界平均人口占有率的四分之一。在新的历史条件下，只有科学化的设计城市给排水工程，实现水资源的可持续保障和对水务的一体化管理才能促进城市经济的可持续化发展。城市建设只有走可持续发展的道路，科学的设计城市给排水工程，实现水资源的可持续保障才能在经济效益和技术要求上满足社会发展的要求。

2 城市给排水系统规划发展现状

我国现阶段城市给水系统规划所采用的分析工具和规划方法明显落后，缺乏整体性，科学性和综合性，过于粗放，短期。在城市水系统设计中单纯的以人为本，缺乏与自然系统的有机协调，不关注因地制宜的多样性和设计的多目标化，缺乏系统的规划和设计，从而导致有水系统的建设资金，能源消耗大，而效率低。规划中出现的这些矛盾已严重威胁到城市的水系统以及城市的可持续发展。

我国在城市给排水系统中一直倾向于污水处理技术的研究，对城市给排水体制关注的比较少，城市给排水系统作为一个整体，城市给排水管网领域的现代科学与技术已大大落后，与先进的城市污水处理技术与理论形成了强烈的反差。在对待城市排水体制与雨水径流污水问题上主要还停留在“单纯排放”的思维上，简单的靠倾向分流制来解决点源污染控制，而忽视了雨水资源的保护利用与城市生态关系，同时也忽视了雨水的排放与非点源污染的关系。另外，我国在城市排水管道的污染规律及雨水径流，合流致溢流污染控制的基础理论，工程规划与设计，管理与法规等方面几乎处于空白状态。尽管在过去的几十年里，给排水的基本结构并没有发生基本上的变革，但近十年里由于材料技术，生物技术和模拟控制技术在水领域的运用以及人类对自然生态和水文过程认识的深入城市给排水基础设施的设计在安全性，综合性与自然的协调性和运行的灵活性方面已发生了深刻的变法。但是由于受观念认识，管理体制和系统工具分析的约束在现有的城市水系统的规划中还往往难以使城市给排水系统适应城市长期发展。

3 城市给排水规划存在的问题

3.1 给排水规划跟不上城市建设

城市建设，规划先行。城市要建设好，必须要有一个统筹合理、理念先进、符合实际的城市总体规划。城市排水工程规划是城市总体规划中的一个单项专业规划，排水规划的优劣直接影响城市排水系统建设的好坏。实际发现城市排水规划在实施中存在许多问题，有许多工程项目由于各种原因未能按照规划进行建设，规划的指导意义未能得到真正体现。

3．2 排水管道建设周期较长

随着我市经济持续快速发展，需要建设更多的市政管线，但现在配套工程还没有完全跟上。以前城区小，人口少，市政管线基本能够满足排水要求。但现在城区汇水面积及排水量在不断增大，现在的排水管道已不能满足需要。根据我市排水规划，建成区内采用合流制，规划和发展区域采用分流制，但是要完成排水管道雨、污分流建设或者改造建设尚需要很长一段时间。

3．3 排水体制规划混乱

城市建设发展速度很快，多采取分区，分片的建设，而规划跟不上建设速度，下水系统建设混乱，滞后；在民用建筑中，部分建筑被改变建筑功能，改变原有排水系统功能，往往雨，污混流，造成整个市政排水系统不良运行，效率低下。

3．4 体制的制约

多头管理，部门配和不密切，管理法规不健全。目前绝大部分市区的排水设施分别由环保局、市政工程管理处、水利局等不同部门管理，由于各部门之间沟通不够，管理及责任不清，加之相关的法律法规不够健全，对排水设施存在的问题以及发生的新问题都无法及时解决。

4 合理协调城市规划设计与城市给排水系统规划设计

4．1 解决城市水利用规划

加强城市规划中的水专项规划，并建立严格的审批制度。按照水的可持续发展观念编制城市水利用规划，具体如下：

水量平衡模式，包括地面水，地下水，雨水，海水等水资源平衡，供水，排水，污水再生利用等总量平衡。

供水规划；节水规划；污水处理与再生利用规划；水生态循环系统；各内水工程设施的规划和布局，包括水源工程，供水工程，集中与分散式污水处理与回用工程，城市住宅小区规划工程。

据专家测算，如果以城市供水量为基准值(以100％来计算)依据下表列出的城市用水规划优化组合方案，可以将用水效率提高到120％、180％甚至300％。由表1可见，城市用水规划中的总量平衡是十分重要的，要提高用水效率，就必须优化组合各种可行的节水，水回用，水循环利用方案。

4．2弄清市政给排水的循环过程(如图1)

天然状态下的水系统在一定时期和一定区域内是动态平衡的，当天然水体被城市利用进入社会循环时，便组成了一个“从水源取清水”到“从水源排污水”的城

市水循环系统，于是原来的平衡被打破，这个系统每循环一次，水量便可能消耗20％―30％水质也会随之恶化，甚至变成污水。若将污水排入环境，又会进一步污染水源，从而陷入水量越用越少，水质越用越差的恶性循环境界。这种循环无论是从理论上分析还是从实践中观察，都是处于失控状态的，必须加以改变，而改变这循环模式的关键措施在于加强对城市水系统的控制。

4．3 城市水系统规划要与城市规划相协调城市水系统规划是对城市内一定时间内的水源，供水，用水，排水，污水处理及其一些要素的统筹安排，综合布置和实施管理。规划的目的在于协调各子系统的关系，优化水资源配置，促进水资源的良性循环和城市健康持续发展。

城市水系统是城市系统组成的一个重要部分，又是区域水资源的一个子系统，因此，城市水系统规划要与城市规划和区域水资源综合规划相协调，既要满足城市高质量，品质的供水需求，又要根据区域水资源的条件，对城市的发展提出调整和制约性的要求。城市的水系统是分层次的，城市水系统的规划也应该有明确的层次并与不同阶段的城市规划相适应。在城镇规划体系阶段，城市水系统规划的主要任务是在宏观层面上做好区域水资源的供需平衡分析，合理选择水源；在城市总体规划阶段，水系统规划的主要任务是研究城市规划区内的各类用水需求，优先满足生活用水，合理安排生产跟生态用水；在城市详细规划阶段，水系统规划的主要任务是确定规划期内水系统及其网络设施建设的规模，详细布局和运行管理方案。鉴于我国城市建设水系统规划中出现的不协调，建设不配套，管理不统一的问题，规划中要特别注意厂网配套和供水，排水及污水处理能力的协调增长。

5 因地制宜，合理匹配排水体制

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，现在城区多为雨污合流制。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，各钟地下管线拥挤，要改造为分流制，需增设一套污水管网系统，难度非常大。但是据调查在我国新建城区如深圳市，上海浦东，大连开发区等都采用的是分流制排水系统，由于设计，施工和管理方面的原因，在这些新建城市中，并没有真正实现完成分流制所期望的目标，也没有将服务流域内的污水全部引排到污水处理厂。另外，北京，昆明等城市也规划将合流制全部改造成分流制，最近几年在点源污染治理，河湖水系生态保护方面加大了治理力度，但部分湖河在降雨后仍有严重的“水华”现象发生，部分河段，湖泊的富营养化程度依然严重，这主要是由非点源污染造成的，分流制排水系统使污染严重的初期雨水和部分小雨都直接排入水体，在降低合流制溢流污染的同时却增加了非点源污染的程度。所以在排水制度的选择上一定要结合区域的综合情况来制定匹配的排水体制。本人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成的分流制系统。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(如图2)，不宜盲目追求分流制。充分分析当地条件，资金的合理运用，并从管理水平，动态发展的角度进行研究。合流制排水体制的设计应注意截流倍数，雨水调蓄和环境评价等几个因素。

6 管网水量与污水厂处理能力的匹配

我国目前最大的问题就是对分流制排水体制存在的误解，认为合流制排水系统需要有截流倍数，而分流制雨水管道侧无需设计截流倍数，无需处理雨水径流，造成我国绝大多数污水处理厂只按照旱季污水量来设计，建造跟运行。致使降雨时受纳水体遭受严重污染，因此，应设计溢流井的构造以充分发挥其截流雨水径流的作用，而且污水处理厂的处理能力应与截流污水量相适应。

集中式污水处理系统建设周期长，对配套污水收集管网要求高，耗资巨大，目前已建大型污水处理厂处在城市水域下游，阻碍了污水的再生回用；分散式污水处理系统易实现污水就地回用，有利于实现城市区域性水循环。因此，提倡在居民小区建立小型污水处理循环系统，为易于水循环利用，小区宜采用分流制下水系统，即污水排入污水处理回用系统，小区雨水利用系统主要收集屋顶，道路，公用场地等地区的雨水径流，其水质较好，处理出水可用于冲厕，浇灌小区绿化，以及做景观湖的用水。

总之，应该加强对城市水系的雨水径流管理和污染控制，借鉴国外城市暴雨雨水的“源控制”及“下游”控制的“蓄排结合”做法，克服偏向“雨污分流”来解决污染，重终端治理，轻源头控制，重人工措施轻自然措施等缺陷，加强对源头污染的控制，在将源头的污染控制在最低的同时通过研究雨水径流污染物的输送和扩散机制，对污染物扩散途径进行控制。

7 结束语

城市给排水的设计应该根据城镇及工业企业的规划，环境保护的要求，污水的利用情况，原有的排水设计、水质、水量、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。在污水深度处理、超深度处理和污水再生利用已经实用化了的今天，排水系统在规划设计中如果还只停留在如何尽快地将城市雨水直接排放和简单地依赖“雨污分流”等传统观念上，已明显地不能满足现代城市发展和生态环境保护的要求。作为百年大计的城市排水系统，应与城市雨水资源的利用相结合，与城市径流污染控制相结合，与削弱城市径流和水涝相结合，与城市的生态环境保护相结合，应建设一种符合可持续发展、生态型的新型体系。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。