城市排水防涝系统设计与改造研究

摘要： 本文聚焦市政公用工程里的城市排水防涝系统，剖析传统系统短板，详述科学设计策略、改造关键技术，结合实例展示成效，为提升城市排水防涝能力、保障城市安全提供指引。

一、引言

城市排水防涝系统宛如城市的 “地下血脉”，肩负着排除雨水、防范内涝的重任，直接关系到城市运行秩序、居民生命财产安全以及社会稳定。随着城市化进程加速、极端天气增多，城市内涝频发，深入探究排水防涝系统设计与改造成为当下及未来市政公用工程领域的核心任务，对打造宜居城市、增强城市韧性意义非凡。

二、传统城市排水防涝系统存在的问题剖析

（一）排水管网设计不合理

早期管网规划多基于历史降水数据，未充分考虑城市扩张、地形地貌变化。管径选择偏小，排水能力有限；管网布局混乱，部分区域排水不畅，遇强降雨形成积水 “洼地”，阻碍交通，威胁周边建筑安全。

（二）泵站设施老化落后

部分泵站运行多年，设备陈旧，泵机效率低下，排水流量达不到设计要求。电气系统老化，易出现故障停机，且缺乏智能监控与远程调控功能，无法应对突发暴雨，应急排水能力不足。

（三）雨水调蓄能力欠缺

城市硬化面积增大，天然水域、绿地等调蓄空间被压缩。人工调蓄设施如雨水塘、下沉式绿地建设不足，雨水难以及时滞蓄、渗透，短时间内大量雨水直排管网，加重排水负担，易引发内涝。

（四）排水系统管理粗放

排水管理部门对管网、泵站实时运行状态监测不足，依赖人工巡检，故障发现滞后。排水调度缺乏科学性，未依据雨情动态调配资源，不同区域排水不均，内涝风险增大。

三、城市排水防涝系统科学设计策略详述

（一）精准规划排水管网

1.大数据与模型模拟辅助

收集城市地形、土地利用、气象、水文等海量数据，运用水文水力模型模拟不同降雨情景下管网排水效果。依此优化管径、管长与走向，确保管网排水顺畅，如在低洼易涝区加密管网、增大管径。

2.分区排水与管网优化

根据城市地形、功能分区划分排水区域，高、低区分别设置独立排水管网，避免高水低排。合理连接各分区管网，形成层次分明、互联互通的排水网络，提升排水效率。

（二）合理配置泵站设施

1.高效泵机选型

依据排水区域面积、汇水量、扬程需求，选用新型高效节能泵机，其流量大、扬程足、效率高。结合变频调速技术，根据雨情实时调节泵机转速，精准匹配排水流量，降低能耗。

2.智能监控与应急保障

为泵站配备传感器、监控摄像头，搭建智能监控平台，远程实时掌握设备运行、水位变化。设置备用电源、备用泵机，制定应急预案，确保暴雨期间泵站稳定运行，应急排水及时高效。

（三）强化雨水调蓄功能

1.绿色基础设施建设

增加城市绿地、公园、湿地面积，推广下沉式绿地、植草沟、雨水花园等绿色设施。利用植物、土壤渗滤滞留雨水，削减雨水峰值流量，净化雨水水质，实现生态排水，缓解管网压力。

2.雨水调蓄池规划

在城市内涝多发区、重要节点，因地制宜建设雨水调蓄池，采用地上、地下结合方式。降雨时储存多余雨水，雨后缓慢释放用于灌溉、补充景观水体等，增强雨水调蓄能力。

四、城市排水防涝系统改造关键技术详述

（一）老旧管网更新改造

1.非开挖修复技术应用

对于部分破损但仍有修复价值的管网，采用内衬法、缠绕法等非开挖修复技术。在不破坏路面的前提下，修复管壁缺陷，恢复管道结构强度，减少施工对交通、周边环境的影响，缩短工期。

2.管网扩容与优化连接

对排水能力不足的管网进行扩容，更换大管径管材；优化管网连接节点，消除瓶颈段，确保雨水顺畅输送，提高整体排水能力。

（二）泵站升级改造

1.设备更新与自动化改造

淘汰老旧泵机、电气设备，安装智能自动化控制系统。实现泵站远程启停、参数调节、故障预警，提升运行管理效率，保障泵站可靠运行，增强应急排水能力。

2.泵站与管网协同优化

结合管网改造，调整泵站位置、扬程，优化泵站与管网衔接，使二者协同工作，排水流量匹配，避免管网壅水或泵站抽空现象，提高排水系统稳定性。

（三）雨水利用与管理优化

1.雨水收集回用系统建设

在建筑小区、公共设施等场所建设雨水收集装置，收集屋面、路面雨水，经沉淀、过滤、消毒处理后用于冲厕、绿化、洗车等非饮用用途，提高水资源利用率，减轻排水负担。

2.排水管理信息化升级

搭建排水防涝信息化管理平台，整合管网、泵站、气象、雨情等数据，利用大数据分析、人工智能技术实现雨情预测、排水调度智能化。实时监控排水系统运行，及时发现问题，精准决策，提升管理效能。

五、城市排水防涝系统设计与改造实例分析

（一）某南方沿海城市案例

某南方沿海城市，地理位置特殊，每年夏秋季节，台风裹挟着暴雨汹涌来袭，宛如一场场对城市排水系统的 “极限考验”。原有的排水管网管径狭小，布局不尽合理，每逢强降雨，雨水排泄不及，城市多地沦为 “泽国”，内涝问题严重困扰市民生活，阻碍城市发展。

痛定思痛，城市开启排水系统改造攻坚。借助大数据的强大力量，对城市地形、降水规律、积水热点等海量数据进行深度挖掘与精准分析，依此优化管网布局走向，同时将管径增大 30%，让雨水洪流有了更宽敞的 “疏散通道”。新建 20 处雨水调蓄池，如同给雨水准备了一个个 “缓冲驿站”，暴雨时暂存雨水，削减洪峰冲击。下沉式绿地覆盖率提升 25%，这些绿地宛如海绵，吸纳、滞留雨水，减缓地表径流。此外，泵站全面升级，新型大功率排水泵等设备安装到位，自动化智能控制系统加持，排水效率一举提高 40%。一系列举措成效斐然，内涝频次大幅减少 60%，城市在台风暴雨肆虐下，抵御洪涝的能力显著增强，市民生活重归安宁。

（二）某北方内陆城市案例

北方内陆某城市，伴随城市快速扩张，人口与建筑密度剧增，原排水系统不堪重负，排水不畅问题频现。为破解难题，该市采用非开挖修复技术，对长达 80 公里的老旧管网进行 “微创” 修复，避免大规模开挖带来的交通拥堵、环境污染等问题，快速恢复管网输水能力。

同步更新泵站设备，引入先进智能管控系统，实时监测管网水位、流量，依据数据动态调整泵站运行，实现精准排水。不仅如此，该市高瞻远瞩，结合雨水收集回用，在建筑小区、公园广场等地广布雨水收集设施，净化后的雨水用于绿化灌溉、道路喷洒等，使水资源利用率提高 15%。如此精细化的排水管理，让内涝治理成效显著，为城市的安全有序运行筑牢根基，确保城市在发展浪潮中稳健前行。

六、结论

城市排水防涝系统设计与改造是守护城市安全的关键防线。攻克管网、泵站、调蓄、管理难题，精细落实各项举措，有望构建高效智能、生态韧性的城市排水防涝新生态，为城市繁荣发展保驾护航，开启市政公用工程新篇章。

参考文献

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