气候变化背景下给排水系统韧性提升与适应性研究

一、引言

近年来，全球气候变暖导致极端降水、干旱、海平面上升等灾害性天气频发，给排水系统作为城市生命线工程，正面临前所未有的挑战。传统给排水系统设计多基于历史气候数据，难以适应气候变化带来的不确定性。如何提升给排水系统在气候变化背景下的韧性与适应性，成为保障城市供水安全、水环境健康及居民生活质量亟待解决的关键问题。

二、气候变化对给排水系统的影响

2.1 极端降水对排水系统的冲击

极端降水事件频率和强度不断增加，远超传统排水系统设计标准。短时间内大量雨水积聚，易造成城市内涝，不仅破坏排水管网结构，还可能引发污水倒灌，污染城市水体与地下水源，严重影响城市正常运行和居民生命财产安全。

2.2 干旱与水资源短缺对供水系统的威胁

长时间干旱导致河流水位下降、地下水位降低，城市供水水源水量减少、水质恶化。同时，气候变化引起的气温升高加剧了水分蒸发，进一步加剧水资源短缺问题，使得供水系统面临水量不足和水质保障困难的双重压力。

2.3 海平面上升对沿海地区给排水系统的影响

海平面上升致使沿海地区海水倒灌，咸潮入侵加剧，影响淡水资源质量，对取水口、输水管道等供水设施造成腐蚀破坏。在排水方面，海水顶托作用阻碍城市污水排放，导致污水滞留，加剧内涝风险和水环境恶化。

三、当前给排水系统应对气候变化的问题

3.1 基础设施建设标准滞后

多数城市给排水系统的规划建设基于过去气候条件，设计参数已无法满足当前气候变化需求。管网老化、排水能力不足、供水设施抗灾性能差等问题普遍存在，难以抵御极端气候事件的冲击。

3.2 管理与运行模式缺乏灵活性

传统给排水系统管理多采用固定的运行策略，缺乏对气候变化的动态响应能力。在极端天气发生时，无法及时调整供水、排水方案，导致系统运行效率低下，应急处置能力不足。

3.3 多部门协同机制不完善

当前，给排水系统的管理与运行分散于水利、环境、市政、气象等多个部门，各部门在职能设置、管理目标与技术标准上存在差异，形成了信息壁垒与权责交叉的困局。例如，在极端降雨事件中，水利部门聚焦流域防洪与河道水位调控，市政部门负责城区管网排水与内涝处置，而环境部门则重点监管水质安全，部门间缺乏统一的数据共享平台与应急响应流程，导致气象预警信息无法及时转化为排水系统调度指令，管网堵塞与污水溢流等问题频发却难以快速解决。

四、给排水系统韧性提升与适应性策略

4.1 升级基础设施，增强系统抗灾能力

在基础设施升级方面，优化排水管网设计需从多维度入手。一方面，通过引入新型管网结构，如双层排水管网系统，上层负责收集和排放短时强降雨产生的雨水，下层处理日常污水，实现雨污分流的精细化管理，有效提升管网排水能力。另一方面，提高排水标准要以地区气候预测数据为依据，对原有设计参数进行动态调整，确保管网能够应对未来极端降水事件。海绵城市设施的建设更是关键，通过打造下沉式绿地、雨水花园、透水铺装等设施，可使城市像海绵一样，在降雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水 “释放” 并加以利用，减少地表径流，缓解内涝压力。供水设施加固改造需采用新型耐腐蚀材料，如纤维增强塑料管道、纳米涂层钢管等，这些材料不仅能有效抵御海水腐蚀、酸碱侵蚀，还具有寿命长、维护成本低的优势，可显著提升供水设施在极端气候下的耐久性。建立多水源供水体系可结合本地水资源特点，除了传统的地表水源和地下水源，还可开发再生水、雨水收集利用等非常规水源。例如，在城市公园、大型公共建筑设置雨水收集系统，将收集的雨水经处理后用于绿化灌溉、道路冲洗；通过建设污水再生处理厂，将达标再生水回用于工业冷却、景观补水等，实现水资源的多元化供给，提高供水系统的抗风险能力。

4.2 推进智慧化管理，提升系统响应效率

推进智慧化管理的核心在于构建全面且高效的智慧给排水管理平台。借助物联网技术，在给排水管网关键节点、供水泵站、污水处理厂等安装大量传感器，实时采集水位、流量、水质、压力等数据，并通过 5G 网络或专用通信网络传输至管理平台，实现对系统运行状态的全方位、全天候监测。利用大数据分析技术，对历史数据和实时监测数据进行深度挖掘，结合气象部门的极端天气预测信息，建立给排水系统运行模型，提前预测极端天气对系统可能造成的影响，如内涝风险区域、供水压力波动等。基于预测结果，管理平台可自动生成应急预案，并通过智能调控设备实现供水、排水系统的动态优化运行。例如，当预测到将有强降雨时，平台可提前启动排水泵站，降低管网水位，为雨水排放预留空间；根据不同区域的实时用水量和供水管网压力，智能调节水泵转速和阀门开度，确保供水稳定。

4.3 完善政策与协同机制，强化保障体系

完善政策与协同机制是给排水系统韧性提升的重要保障。首先，政府部门需制定适应气候变化的给排水系统专项规划与标准，明确系统在不同气候情景下的建设目标、技术要求和评估指标，将气候变化适应性纳入城市基础设施建设的强制性规范。例如，规定新建小区必须配套建设一定比例的雨水收集和渗透设施，老旧小区改造时同步提升排水管网标准，从源头上保障系统的适应性。在协同机制方面，建立由水利、环境、市政、气象等多部门组成的联合工作小组，搭建统一的信息共享平台，实现气象预警信息、水文监测数据、管网运行状态等信息的实时共享。明确各部门在应对气候变化中的职责，如水利部门负责流域防洪与水资源调配，市政部门承担管网建设与维护，环境部门监管水质安全等，通过定期召开联席会议、联合演练等方式，加强部门间的沟通协作，形成应对气候变化的工作合力。同时，加大财政资金对给排水系统韧性建设的投入，设立专项基金支持相关技术研发和项目实施；出台优惠政策，鼓励企业、社会组织和公众参与给排水系统建设与运营，通过公私合营（PPP）模式、志愿服务等多种形式，共同推动给排水系统韧性提升与适应性建设，为城市可持续发展提供坚实支撑。

五、结论

在气候变化的大背景下，给排水系统的韧性提升与适应性建设是一项复杂的系统工程。通过升级基础设施、推进智慧化管理、完善政策与协同机制等多方面措施，能够有效增强给排水系统应对极端气候事件的能力，保障城市供水安全和水环境健康。未来，还需持续关注气候变化的新趋势，不断优化和完善给排水系统，为城市可持续发展筑牢生命线工程 。

参考文献

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