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2012年注册公用设备工程师考试：城市排水体制汇总

3 城市排水系统的体制的研究现状

在发达国家,随着点源污染基本得到有效控制,雨水径流带来的非点源污染已成为水体污染的主要因素。如美国约有60%的河流和50%的湖泊污染与非点源污染有关;已实现污水二级处理的城市,水体BOD年负荷约40%～80%来自雨水径流[4,5]。我国雨水径流引起的污染问题也很严重。在太湖、滇池等重要湖泊,非点源污染尤其是氮、磷等营养物的污染已成为水质恶化的主要原因之一。雨水径流携带大量污染物排入城市水系也造成严重污染[6,7]。初步的保守估算,城区雨水径流污染占水体污染负荷的比例,目前在北京和上海约占10 %左右。到2010 年的规划实施后,城市雨水径流污染负荷的比例北京将上升到12%以上,上海将上升至20%左右[8];南水北调东线工程南四湖流域的非点源污染，其COD和BOD5复合占总负荷的15%，而其氮、磷负荷则占总负荷49%[9]。

3.1 国外排水体制研究现状

河湖水系的污染，在很大程度上是排水体制的不合理造成的。事实上,考虑径流污染物输送的非连续性和爆发性,其污染负荷所占比例在雨季的短时段内会成倍升高,超过点源污染,对城市水体造成冲击性影响,严重制约城市水环境质量的彻底改善,许多城市暴雨后发生的水污染事件都是很好的例证。近二三十年间,城市雨水污染在发达国家受到广泛关注,许多国家对城市径流污染及控制进行了深入的研究,制定了系统的法规、管理和技术体系。

60年代，美国就已经开始了对城市雨水径流和合流制溢流(CSO)污染控制的研究，其对600多个城市的排水系统调查的结果表明，把直排式合流制改造为截流式合流制与将合流制改造为分流制的投资比为1：3。1972年通过《清洁水法》后，美国环保局、各州和地方水污染控制机构己经采取措施减少排水管道污水的溢流量，同时对雨污混合污水在溢流前进行调节、处理及处置, 使之溢流后对水体的水质影响在控制的目标之内。例如，美国一些州, 要求在溢流之前就地对混合污水作一级处理, 并限制每个溢流口因超载而未加处理的混合污水溢流次数;如果没有联邦政府授权或州政府的允许，排水管道的污水不允许溢出。同时，对污染严重地区雨水径流的排放作了更严格的要求, 如工业区、高速公路、机场等处的暴雨雨水要经过沉淀、撇油等处理后才可以排放。到1983年，针对雨水径流污染研究开发出各种技术和非技术措施，如城市雨水污染的评价与监测;科学管理城市雨水资源和控制雨水径流污染的BMP模式(Best management practice);水土流失的控制;雨水渗透和入流控制;CSO及雨水处理技术等。并于1986年修订了《水质法》(Water Quality Act)来控制非点源污染，使美国环保局(EPA)开始有效地依法参与城市雨水径流的管理[10]。

美国环保局最近调查显示，在美国31个州和哥伦比亚地区，市政处理设施每年收集、处理并排放的废水有50万亿m3，而772个合流制排水管道系统每年排放的未经处理的雨污水大约为38.64亿m3[11]。这些合流制排水管道污水溢出会导致海滩遭受破坏，饮用水源及供水系统受到污染，包括野生动物排泄物造成的病源寄生虫污染，如隐孢子虫(cryptosporidium)、贾第虫(Giardium)等，环境和公众健康受到影响，甚至威胁人的生命[12,13]。针对合流制溢流、分流制雨水的污染状况，采取了相应措施，例如改造合流管道，改进雨水管道中截污装置的材料来提高装置的截污效率。同时，增大原有管道的尺寸、污水厂的处理容积，尽量减少溢流量。亚特兰大还兴建了地下隧道、贮存池与管道相连，雨天时，隧道和贮存池用于贮存过多的雨污水，降雨过后，再将这部分雨污水输送至污水厂。甚至将贮存池进一步改造成带有砾石床的湿地处理系统，储存的同时进行净化，但这种系统的维护管理费用较高[14]。费城在溢流口采用充气式橡胶堰，可充分利用现有系统的贮存容积，减少溢流量。据统计，通过采用这项技术，费城一场降雨的溢流量可减少70% [15]。

以德国为代表的欧洲国家从八十年代开始重视城市雨水径流污染的控制。他们不是依赖“雨污分流”的办法来控制城市雨水径流污染，而是把重点放到源头污染控制、削减城市雨水径流量和其它雨水径流污染控制的技术性和非技术性措施上[16]，在排水系统的上游各子流域内,将雨水或就地渗入地下,或延长其排放时间,或暂时蓄存,以收到削峰、减流、净化雨水径流、补充地下水的效果。其工程设施有渗塘、地下渗渠、地表透水铺面、屋面或庭院或停车场的受控雨水排放口、以及各种“干”或“湿”的池塘或小型水库等。近年来城市雨水径流管理新系统的研究较多地集中在补充地下水、净化地表径流的可渗性雨水排放系统上[17]。例如，西欧国家以及美国一些州要求,新土地开发规划时,必须将开发所引起的超出原天然状态的径流量,部分或全部就地渗入地下。据1998年统计，德国共拥有雨水池31044座，总容积达到3314万m3，平均每人0.404 m3。到2002年，德国已拥有3.8万座雨水池，其中溢流截留池2.4万座，雨水截留池1.2万座，雨水净化池2000座，总容积达到4000万m3，平均每座污水厂拥有近4座雨水池[18]。

在对待合流制溢流的问题上，瑞典和德国是两个典型的倾向于利用雨水池来控制溢流污染的国家。因为认识到分流制耗资巨大，合流制改造为分流制影响范围大，耗时长，技术上又不足以有效地防止城市雨水径流对水体的继续污染，瑞典在八十年代初就放弃了市政管网雨污分流的思想,而是采用修建雨水入渗和雨水渗透设施来减缓暴雨径流，进行源头控制，80年代初，仅居民户就修建渗透设施14000余个19]。

日本在八十年代也开展了对城市雨水利用与管理的研究，提出“雨水抑制型下水道”并纳入国家下水道推进计划，制定相应的政策，己有大量的工程实施。在1992年，日本政府颁布了“第二代城市下水总体规划”，正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分。本世纪初，又决定在东京建造大深度地下河道，把雨水有计划的贮存起来，以减小洪峰流量，并作为中水水源17]。

截流式合流制排水系统因与城市的逐步发展密切相关，因而它是迄今国内外现有排水体制中用的最多的一种。例如德国、英国、法国、日本的合流制排水管道占排水管道总长度的70%左右，丹麦约占45%，德国科隆市合流制管系甚至占94%。据考察，日本东京的合流制排水管道也占到了90%以上[19]。

总体来看，近几十年来，欧美国家对已有合流制排水系统，并不是一味盲目地改造为分流制，而是对原有合流制进行改造，并采取相应的溢流污染控制措施，同时实施对分流制排水系统污染的控制。这些国家都有他们自己城市发展的历史、现实和自然条件，采取相适应的排水体制战略，但走过的弯路或积累的经验，以及对待排水体制采取非绝对而务实的态度和一些重大的战略性决策很值得我国借鉴。

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