雨污分流制管网改造中的水力调控策略研究

在城市排水系统中，传统合流制管网因历史规划标准和使用年限限制，常导致雨污混接、水体污染及内涝等多重问题。为实现雨水与污水有效分离，提高排水系统的稳定性和环境保护水平，越来越多城市推行雨污分流制管网改造。实际推进过程中，除了基础设施老化与混接情况复杂之外，水力调控能力不足也是影响改造成效的关键因素。这不仅关系到设施运行的安全性与可靠性，也直接影响城市水环境治理的整体效果。

一、雨污分流制管网改造中的水力问题分析

（一）老旧管网普遍存在的水力缺陷

传统合流制排水区域的管网存在管径与坡度配置不合理的普遍问题。主干管管径普遍偏小，多数不足 800 毫米，难以承载现代城市大流量排水需求。支管管径甚至出现小于 300 毫米的情况，高峰时段容易形成满管流甚至外溢。坡度普遍设置偏缓，很多区域小于 0.5%，流速不足时容易沉积泥沙和杂物 [1]。检查井内部结构混乱，不同管道接入无明确区分，形成雨污混流的情况较为常见。一些区域设计有倒虹吸管道，因流速不足，内部形成滞水，产生淤泥沉积甚至腐败发臭现象。管道材料方面，老旧管道多采用普通混凝土或早期钢筋混凝土，内壁粗糙，水力损失大，运行效率明显低于现代新型材料管道。

（二）调蓄与排放不协调问题

许多城市排水系统调蓄能力明显不足，改造过程中往往只依赖管道本身容量，缺乏专门的调蓄池或调蓄设施。即便设置了调蓄池，容量配置也多偏小，难以满足实际汇水面积带来的雨水总量需求。调蓄设施布设位置不合理也是常见问题，例如调蓄池远离主要管网节点，调蓄效果有限。排放方面，管网排放节奏与污水厂接纳能力不匹配现象普遍存在。尤其在降雨初期阶段，含有较高污染物浓度的初期雨水集中排入污水厂，造成水量突增，超负荷运行。部分排放口设计高程不足，排放时受到外部水体水位影响，易出现潮水倒灌、排水受阻甚至污水回流的情况，影响城市排水安全。

（三）运维与监控环节中的技术短板

当前排水系统普遍存在运维手段落后的问题，主要依赖人工巡检，无法实现对管网状态的实时监控。液位、流量、水质等关键参数监测点设置数量不足，监测设备布局稀疏，管道内实际情况无法及时掌握。已安装的监测设备类型单一，多数区域仅具备液位监测，缺乏流速、流量与水质自动监测能力。自动化调控水平偏低，多数关键节点仍采用人工手动开启或关闭闸门与阀门，遇到突发情况反应不及时。设备材质方面，部分地区仍使用老式铸铁或碳钢阀门，这类设备耐蚀性差，易出现锈蚀、泄漏等故障，增加了维护成本和系统运行风险。

二、雨污分流制管网改造中的水力调控策略

（一）管网布局与断面优化

管网系统布局需结合区域汇水面积、地形条件以及排水需求进行统一规划。主干管建议采用内径 800 毫米以上的 PE 双壁波纹管或玻璃钢夹砂管，以保证高强度和良好水力性能。支管管径不得小于300 毫米，以避免局部管道因雨污集中流量增加而出现满管流或倒灌。重力流主干管的坡度应控制在0.5% 到1.0% 之间，使流速保持在0.8 至1.5 米每秒，有利于保持管道内的自净能力。对于需要压力输送的污水管段，可采用稍小坡度设计，同时配合设置提升泵站。检查井建议采用预制装配式混凝土结构，井径不小于 1 米，井底采用半圆形或椭圆形流槽设计，便于水流顺畅过渡且减少泥沙沉积。例如，在实际改造项目中，部分城市将老旧砖砌检查井统一更换为内衬树脂砂浆防腐涂层的混凝土预制检查井，提高了耐用性和过流效率。分流节点应严格采用“一井两管”做法，即一座检查井内只布置雨水管或污水管，避免混接。倒虹吸区域设置自清式流槽或自动冲洗设备，常见方式包括设置定时注水清洗装置，防止淤积。

（二）调蓄与排放能力配置

调蓄系统应按照区域汇水面积 3% 至 5% 的比例进行调蓄池配置，并根据地形高差与片区特性进行合理分布。调蓄池宜采用钢筋混凝土箱体或拼装式 HDPE 模块化结构，内壁铺设防腐材料或高分子内衬，保证耐腐蚀、耐磨损。调蓄池内应设置液位计和自动排放闸门，便于动态控制水位 [2]。排放口应整体设置高于外部水体正常水位线，以防止潮水顶托和污水倒灌。排放控制建议结合污水厂接纳能力制定调度计划，配合使用变频泵和电动阀门，实现流量峰谷调节。例如，在某市中心城区改造工程中，将主干道下方的地铁附属空间改造成地下调蓄池，并通过智能控制系统调节排放，有效缓解了雨季期间的排放压力。初期雨水污染物控制方面，建议将首段 30 分钟降雨收集后送至污水厂处理，后段相对清洁雨水直接排入受纳水体。以往经验显示，合理配置调蓄池后，初期雨水中COD 与悬浮物去除率均超过50%。

（三）水力控制设备配置与技术规范

关键节点应设置电动闸门或智能阀门，阀门材质优先选用不锈钢或防腐性能良好的复合材料，确保长期运行可靠。阀门启闭频次设计寿命应满足高频调度需要，常见设备如电动刀闸阀、橡胶瓣止回阀均适用。智能阀门需具备开度实时反馈功能，并接入统一管理平台，实现远程调度。管道内部应布设压力传感器与流量传感器，监控数据应满足 1% 以内的精度要求，保障调度决策的准确性。在线监测设备包括超声波液位计、雷达流速仪、电磁流量计以及水质分析仪，主要监测 COD、氨氮、总磷等指标。数据上传频率不低于 5 分钟一次，保证监测系统响应及时。通信系统宜采用5G、物联网或光纤传输，并具备断网自动切换功能。例如，在沿海城市排水系统中，常采用双链路通信配置，保障台风天气下设备仍能正常工作。调度系统建议集成天气预报与历史数据分析模块，实现基于预测的排放调度，而非完全依赖人工经验。

（四）运维管理与制度保障

建议建立分级管理体系，将主干管、调蓄池、泵站及重要节点列入一级管理范围，实行高频次维护，支管与次要设备列为二级维护对象。一级设施每月至少全面检查一次，主要检查阀门开闭情况、设备运行状态与管道畅通情况；二级设施每季度检查一次即可。运维平台应整合设备状态监测、故障报警与维护记录管理功能，实现线上线下一体化管理。材料更新方面，鼓励淘汰老旧混凝土管与传统铸铁阀门，统一采用HDPE、玻璃钢或预应力混凝土管，并选用耐腐蚀性能良好的阀门与附属设备 [3]。部分城市已将铸铁闸门全部更换为不锈钢材质，显著降低了维护成本与事故频率。运维单位应设置专业培训体系，要求技术人员具备相应操作资质，并建立轮训和考核机制，以保证调度操作的规范性与安全性。例如，部分地区已推行管网运行状态月度公开制度，方便居民监督排水设施运行状况。

总结：

雨污分流制管网改造中的水力调控，关键在于明确管网布局优化、调蓄能力配置、水力控制设备完善及运维管理制度建设四个方面。通过系统性问题梳理与针对性策略提出，可有效解决老旧管网存在的水力失衡、排放不畅及运维滞后等实际问题，提升排水系统运行效率与环境保护水平。

参考文献

[1] 严程 ， 潘子豪 ， 宁江 ， 等 . 老城区雨污分流制改造方案分析 [J].净水技术 ，2021，40（09）：97- 103.

[2] 付孟雅 ， 王凤仙 . 三河市燕郊合流制管网溢流污染控制研究 [J].给水排水 ，2023，59（S2）：364- 369.

[3] 喻心伟 . 市政工程雨污分流管道施工技术关键点研究 [J]. 价值工程 ，2024，43（34）：115- 118.