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“不一样”的合流制,应该怎么改

作者:唐建国 发表时间:2022-06-10 10:16:44 来源:城建水业

  合流制、分流制是城市排水两种并存的排水体制,都有各自的优缺点、且都是合理的形式。合流制因造价低、占用道路资源和维护管理工作量相对少,多被世界很多较早建设排水系统的城市(地区)所采用,并沿用至今,甚至占有很高的比例。我国也不例外,合流制在很多城市的老城区所采用。但是合流制会在雨天产生超过截流倍数的溢流,造成的环境污染。故日本、美国、德国等国家的城市长时间来一直致力于合流制的改造,如日本制定了详细和著名的“合流制完善计划”。

  国内合流制与国外的相比,则因雨水排水标准低、可能不是真正的合流制、系统内合流与分流混存、一年四季满高水位(满管流)、清通养护水平低下、截流方式不正确、溢流口溢流污染严重等问题,让合流制成了“众矢之的”,“溢流污染”更被环保督察所诟病。合流制改造和如何改造就成了当下我们必须解答的命题。

  对于我们“不一样”的合流制,应该怎么改?谈点自己的观点,供讨论,一起为改造好我们国家的合流制出力。

  1认识一下我们不一样“合流制”

  在我国很多城市老城区的合流制普遍存在雨水排水标准偏低的问题,难于满足现在排水管道标准达到3年~5年的要求。但是,除此之外,还有如下特有的问题:

  1.不应该被称为合流制的“合流制”。很多城市就埋了“一根管”,其按照什么标准的污水量、雨水量设计的,现在都无从查起。实际状况是旱天走污水也许大了点,雨天走雨水又远不够,如图1。其雨天不就是“小雨小溢、大雨大溢、暴雨全溢”的结果,这种溢流因为有堰的原因,可是把旱天留存在管道中污水都会溢到水体中,这个“一根管”可真不是合流制。

  

  (这就是个污水直排口,这点堰高,有啥截流效果?是合流制?)

  图1“一根管”排水

  还有不少城市沿河对排水口进行截流,截的是小区合流排水口、雨污水混接的排水口。这种“整整齐齐”沿着河道都是“溢流口”,虽然名称叫截污,实际根本起不到截污作用,如图2。不还是个“小雨小溢、大雨大溢、暴雨全溢”吗!就算截流范围是合流制,它也不是一个合格的截流式合流制。

  图

  (“整整齐齐”截流溢流口,有啥截流效果?是合流制?)

  图2不正确的截流

  2.系统内合流制与分流制交错并存。一个系统内要是合流制、分流制都“混”在一起了,该叫个“啥制”?如图3。这个区域什么管渠都有,设想把旱天污水、各种管道的“存水”、地下水等都截入到污水处理厂,要污水处理厂“扛起来”。进不了的就存在截污槽(管)、截流槽(管)中,但是水“太多”了,雨天还就是向河道溢。污水处理厂“扛不动”,不还是个“小雨小溢、大雨大溢、暴雨全溢”吗!这个系统改造可就比前面那个不是合流制的系统难多了。

  

  (够复杂的一个排水系统,也没有让河道水质好起来!)

  图3某地排水系统概化图

  3.合流管满管流让合流制失去截流功能。一个合格的合流制,应该是旱天污水低水位,雨天降雨达到一定排水标准时,合流管雨天满管流,且截流管有一定的截流倍数,末端污水处理厂处理能力也能够与截流倍数相适应。但是实际上,很多合流制因为地下水入渗、河水倒灌(排水口淹没在水位下),甚至河湖水直接排入合流管中,导致合流管一年四季都是满管流,仍然是个“小雨小溢、大雨大溢、暴雨全溢”,如图4。因城市河湖水入侵,甚至旱天就在溢流,如图5。“满管流”哪里会有截流倍数,水位再高于管顶,截流倍数就是个“负”值;加之污水处理厂又仅是按照地区污水量设计的,雨天有哪里能够处理得掉所谓截流倍数内的水。

  

  (合流管旱天低水位、雨天满管流才对啊!)

  图4排水管网满管流

  

  (这个水体没有溢流出口,就溢到合流管道里,这怎么可以啊,外水是排水管道的“敌人”!)

  

  (进到合流管道的水体水,旱天就把污水沿途溢到河里了)

  图5河湖水(外水)直接入侵

  4.雨天溢流污染太严重。排水管道养护管理工作最最重要的两个字是“清、通”。雨水管是“清”,“清”就是把雨水管道中的积泥“清”出来,让雨水管做到旱天无积泥、少积泥!污水管是“通”,把积泥“通”到下游去,进到污水处理厂,让污水管无淤积、无堵塞、水畅流!合流管既要“清”、也要“通”,旱天多多“通”,保证低水位时,像污水管一样,无淤积、无堵塞、水畅流;降雨前还应该好好再进行“清”。雨水管和合流管都有排河道水体的口门,“清”的目的就是雨天少点污染物入河。只有最大限度地减少管道中的积泥,才能够减少雨天溢流污染。可是污水管、合流管和雨水管往往一年四季都是高水位,甚至是满管流,这就让“清、通”养护变得十分困难,就不可能做到有效地将雨水、合流管中的积泥“清出来”!好比煮了一锅稀饭,想把米粒都捞干净,是件很难的事道理是一样的。图6是奥地利排水管道中的积泥情况,其大部分管道积泥不超过管径的1/40。这比我们养护后要求积泥厚度不大于1/8可好得多啊!管道积泥少了,合流管、雨水管雨天排水口溢流和出流的污染物就少了。图7是某平原河网地区城市雨天排水口出流污染的构成,在总污染负荷中,管道积泥的污染负荷要占到60%以上,可见合流管道、雨水管道清淤工作的重要性之高。图8是某山地城市雨天合流制排水口污染物变化情况,COD最高可以高达2000mg/L之巨。

  

  (人家水环境好,和排水管道养护质量很有关系!)

  图6奥地利排水管道的积泥情况

  

  (积泥污染要占总污染负荷的70%,不清泥行吗?)

  图7某平原河网地区排水口出流污染构成情况

  

  图8某山地城市合流管排水口雨天污染物排放情况

  5.占“别人”便宜的“合流渠箱”。很多城市,特别是山地和丘陵城市,有很多的原来用于排山溪水、山泉水、雨天排山洪水的渠道,其与城市内河水体相连,他们的存在甚至早于城市地区的开发。但是在城市开发中,就把这些渠道当成排水主干渠,污水、雨水统统接到了渠道中。甚至因为开发把山水也不知道“挤”到哪去了,导致旱天排污水,雨天又是污水、雨水和山水混合水,把山水渠道搞成了又黑又臭,那就再盖上盖板,称为“合流渠箱”,详见图9。这是开发者的偷懒学位,占“别人”的便宜,何以能够称为合流?

  

  图9占“别人”便宜的合流渠箱

  2我们的合流制该怎么改

  正是因为我们的合流制与国外相比不一样,问题更多。面对我们的这种不一样“合流制”,在改造的同时,不但要解决雨天雨水排水标准提高的问题,还要解决溢流污染问题,甚至要将溢流污染控制到比雨水排水标准提高改造前的现状还要小;不但要修复好现有合流管的结构性缺陷,减少外水入渗、杜绝河水倒灌,解决旱天满管流的问题,还要优化调度、增强养护管理,减少管道积泥;不但要建设灰色设施,还要绿色应对、减少径流污染。所以,我们的合流制不是简单地将现状合流制废除了,改成分流制,而是要多措并举,应地施策。

  1.改造前必须要做的事。针对一个城市合流制系统,或者所谓的“合流制”系统,改造前必须要做的工作是:第一,尽可能收集原有的合流系统的资料,了解现状合流制当初是按照什么标准设计的,调查现状排水户和地表状况,了解现状与当初设计时服务范围的差异;第二,结合收集的资料,深入现场调查现有排水系统真实的构成,了解现状合流制系统与后建排水系统的关系;第三,收集相关排水规划、海绵城市建设规划和地区发展规划资料,理解地区的发展要求;第四,要按照现状条件,对合流系统进行必要的验算,掌握其在目前情况下的排水能力情况,并结合规划要求,验算现有设施与规划目标的差距,确定改造的排水标准目标;第五,在旱天打开井盖看看,现状合流管道系统水位情况,画出类似于图4的管道水位“彩超图”,判断合流管的运行状态,初步判断管道质量状况和外水来源和量的情况;第六,调查了解当地排水管道的养护情况,初步判断合流管网总的积泥情况;第七,实测合流制排水口在雨天的溢流污染和所属污水处理厂雨天进水、溢流等情况,掌握溢流污染物的构成、随降雨历时的溢流污染物变化情况。这些调查是非常必要的,当然调查的内容也远不止上述所叙。要杜绝“情况不明,办法多”。

  2.主要改造的对策

  1)与雨水排水标准提升相结合。现有合流制排水系统普遍面临不能够满足雨水排水规划标准的问题,甚至由于后期的发展,都不满足原来设计标准要求,那么合流制改造就要与雨水排水标准提升相结合。改造时要考虑到:第一,原有合流管怎么办?最好是将现有合流管作为污水管,按照新的雨水排水标准敷设道路雨水排水管,这样做的优点是可先不涉及排水户污水的纳管问题,逐步进行排水户内部的分流改造和现有合流管结构性缺陷的修复,道路雨水排水管也先只是先与道路雨水口衔接。上海市水务局一位领导称其为“准分流制”改造,倒是很有见地和符合实际的称谓。第二,现有道路没有管位,这是制约敷设道路雨水排水管的难题;王盈盈等《现状道路下空间集约型排水系统设计》(给水排水,2021年7月)中提出“雨水口一体沟”的做法不失是一种解决道路雨水管管位问题的方法,详见图10;目前与雨水排水口相结合的沟渠产品也很多,如图11所示;这种占用雨水口位置做法的优点为:一是在充分利用道路雨水口位置,解决管位的同时,可与雨水口的改造进行有效的结合;二是可最大限度地降低了原有合流管雨天的合流水量,大大减少了雨天原合流排水口的溢流,减少了污水处理厂的入厂水量;三是新建道路雨水排水管为现有合流管的缺陷修复的分段调水提供了转输通道。在实践中,也有人提出将现有合流管改为雨水排水管,原因是:现有合流管因存在结构性缺陷需要修复,新建污水管,老合流管就不用修复了。但是现有合流管不满足雨水排水标准时,岂不是还要建设新的雨水管?就是作为雨水管,它不是也要修复吗?不修复现有合流管,作为雨水管还是旱天就是满管流,满管流就不能够有效地把积泥从管道中清出来,积泥清不出来,溢流污染就会很严重。

  

  图10雨水口一体沟渠示意图

  

  (雨水口与雨水排水管渠同位,占用的是雨水口的位置,

  省去了连管,方便了与雨水口的衔接)

  图11线型排水沟渠产品图

  2)与“海绵措施”实施相结合。合流制改造最大目的是减少雨天的溢流污染。溢流污染主要来自管道积泥和污水,管道积泥又主要来自于地表径流。减少了径流污染,不就减少了积泥吗!而减少径流污染最有效的措施就是“海绵措施”。“海绵措施”不但可以减少径流水量,减少了径流水量,就减少了道路雨水排水管的规模,让新建雨水管道更加容易实施;而且更可以有效减少径流污染,这就是“海绵措施”的两大功能,何乐不为!“海绵城市”不能够当工程建,但是城市工程可以海绵化,这就是“全域海绵”的对策,如图12所示。若没有“海绵措施”,雨水排水标准越高,岂不是雨天雨水管道、合流管道的出流污染、溢流污染越高吗!纽约、费城的绿色经验真的可以借鉴,费城的“绿色英亩计划”,不就是有效解决了合流制雨水截留和溢流污染控制问题吗?详见图13。“海绵城市”可真不能够仅仅挂在嘴边上,停留在所谓的“海绵城市规划”上。“海绵规划”不落实在城市排水上,就是个“花花绿绿”的“图画”而已。“海绵城市”理念需要用心去落实,需要知行合一去实现。

  

  

  (绿化不给雨水“开放”,何谈绿色?

  何谈“多用自然力排水”何谈韧性城市)

  图12城市设施“海绵措施”改造(示意)

  

  图13美国费城“绿色英亩计划”效果

  3)与综合施策相结合。合流制,或者所谓“合流制”的改造的确还需要综合施策。第一,对于图1“一根管排水”,那只能够新建雨水排水管,新开雨水排水口;把现有的排水口封堵掉,污水截流到污水处理厂。第二,对于图2沿河“整整齐齐溢流口”,必须首先进行小区、企事业单位内部排水单元的雨污分流,若这个“截流管”还能够使用,那就得毫不犹豫地将“整整齐齐”的溢流口统统封堵掉;一定要学习广州“排水单元达标”的先进经验,不但实现排水单元内部污水、雨水各行其道,还要实现雨水排水达标,甚至“海绵化”改造,详见图14所示,并落实管理责任主体;这些沿河的“排水单元”在实现内部分流改造后,其雨水就可以直接排放到水体中,详见图15所示;把雨水排水口露出来,老百姓的眼睛比任何监管设备都管用。第三,对于图3分流、合流系统交错在一起的,则首先要把理清楚这个“乱麻”,分流系统雨水不能够进入合流系统,合流系统也不能够与分流系统相接;其次进行分流系统的混接改造、缺陷修复,合流管道该怎么改,就怎么改;污水处理厂不是“无底洞”,“扛不起”这些混在一起的水。第四满管流的“合流管”,那就得做检测,真真切切地找出导致满管流的问题原因,扎扎实实地去做“赶外水”工作;不恢复旱天低水位,就不是合流制。第五,哪有不需要养护的排水管道,把管道水位真真降下去了,把积泥旱天赶到下游,进到污水处理厂,降雨前再有效清一次,溢流污染还会严重吗?“排水管道满管流是减少地下水入渗、防止道路坍塌的好办法。”的说法真是欠考虑。第五,对于所谓的“合流渠箱”,那就是还债,世上没有“光占便宜,不用还帐”的好事;污水是“合流渠箱”的外水,那就毫不犹豫地将污水这个外水“赶出去”,恢复原来山水渠“走清水”的本来面目;在“合流箱涵”中加设截流管,戏称“三车道”的做法是恢复“走清水”最简单和有效的办法,详见图16所示。

  

  (排水单元达标,混接改造的“标志性成果”就是屋顶雨水落

  水管在地面处的断接,进入海绵体、绿地不是很好吗!)

  图14广州“排水单元”达标示例

  

  

  图15沿河排水单元的分流制雨水管直接排河

  

  (两侧截污水,中间“走清水”的“三车道”)

  图16“合流渠箱”改造示例

  3最后再提醒几点:

  一是,环保督察称“溢流污染严重”,只是说了问题的表象,不能就表象说咋办,而是要踏踏实实地去找问题的原因。只有把原因找清楚了,再结合排水规划目标进行符合实际的改造,管、建并重,才是走正道。当然这种“溢流污染”也可能出现在现状混接严重的分流制,有人说是“半吊子”分流制,其也不会比合流制好到哪里去,可能更严重。

  二是,合流制改造不是简单地说“合流制就是保持合流制”、“合流制一定要改为分流制”,真的要根据实际来,该怎么改就怎么改,不改永远解决不了问题,当然“赶外水、降水位、通管道、清积泥”永远是赶快补上和要做好重要的工作。

  三是,在合流制(包括“半吊子”分流制)没有改造清爽之前,就在末端按照所谓若干毫米“初期雨水”做个“调蓄池”,可真不能够实现设计的“初心”。旱天都是“满管流”合流管,调蓄池截流的可真不是想象中的“初期雨水”,当然“初期雨水”真实的概念也不是按照“若干毫米”定义的。管道中的积泥,没有清干净,调蓄池的冲洗堰门怎么可能把池子中的淤泥清干净,冲不干净,那就得靠人工去挖了。另外,德国、日本的“调蓄池”(合理的名称应该是“截流池”)可不是按照“若干毫米”来设计的,而是按照水环境要求来设计的。世上没有“一招鲜”的方法。

  四是,还得把雨水口好好管住才行,往雨水口倒各种乱七八糟的脏水,就是污水直排,如图17所示。不要说分流制雨水管,合流管污水没有考虑这部分污水。消除污水直排是硬任务,不管咋行。

  

  图17雨水口唯一功能是收集地表径流雨水

  4小结

  污水雨水同管流,排水体制称合流。

  占用道路资源少,维护管理量还小。

  国外普遍都采用,管大质佳挺好用。

  溢流污染也是祸,绿色灰色来换貌。

  我国合流不一样,排水标准不够高。

  一根管道来充当,沿河截流处处溢。

  分流合流系统混,管道满流泥难搞。

  下雨进河称溢流,污染水体莫玩笑。

  认真调查找问题,辨析原因心有底。

  脚踏实地来改造,两手一摊咋能行。

  赶出外水降水位,清出积泥少污染。

  管理为先莫为难,不维不修就该罚。

  雨水提标促改造,海绵措施真有效。

  符合实际谓好招,保证质量才算好。


“不一样”的合流制,应该怎么改
合流制、分流制是城市排水两种并存的排水体制,都有各自的优缺点、且都是合理的形式。合流制因造价低、占用道路资源和维护管理工作量相对少,多被世界很多较早建设排水系统的城市(地区)所采用,并沿用至今,甚至占有很高的比例。我国也不例外,合流制在很多城市的老城区所采用。但是合流制会在雨天产生超过截流倍数的溢流,造成的环境污染。故日本、美国、德国等国家的城市长时间来一直致力于合流制的改造,如日本制定了详细和著
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