老旧城区合流制排水系统溢流污染治理策略研究

引言

老旧城区的合流制排水系统往往因为设计容量短缺、基础设施老化等问题，导致极端天气期间出现溢流情形，尤其当暴雨倾盆而下时，污水跟雨水交融进入自然水体，不但会造成水质污染，同样会引发一些环境麻烦，为合理应对这一困境，要从技术范畴着手应对，采用科学方式治理排水系统，提高排水实力，减少污染物的排放总量值，实现水环境的可持续发展目标。

1. 合流制排水系统的现状与问题分析

1.1 合流制排水系统的技术现状

合流制排水系统把雨水跟污水混合起来，排进同一根管道里面去，符合早期城市发展阶段需求，但于现代城市里面临着严苛挑战，伴随城市化进程的提速，人口密集区域对排水系统的需求不断攀升，然而现有的排水系统因管网老化、排水能力欠佳，时常造成排水不通及溢流现象，老旧城区里，合流制排水系统普遍存在管道直径偏窄、管道破损显著、沉淀物积累的问题，引起排水能力出现下降。

1.2 溢流污染的技术问题

溢流污染大多是由排水管网设计方面的缺陷、雨水过量涌入排水系统以及排水管道堵塞引发的，多数老旧城区管道设计的降水量承载上限为每小时 50-100mm ，而暴雨降临之际，降水量能达 150mm/h 以上，引发管道进入超负荷运转局面，管道里的积水、沉积物与油污等会进一步加剧堵塞状况，进而提升溢流污染出现的频次[1]。

2. 溢流污染治理的技术方案

2.1 管网升级与扩容技术

合流制排水系统的管道一般由钢铁、混凝土或者砖石材料制成，于长期使用过程中，这些材料易被腐蚀、磨损和沉积物堆积所波及，引起管道管径减小、排水性能下降，老旧城区内大多管道材料已显陈旧，而且因经历了长期使用，较易出现腐蚀、堵塞等毛病。更新管道材料乃提升排水系统能力之基础，现阶段常用的新型管道材料，首推聚乙烯（PE）管和聚氯乙烯（PVC）管，跟传统的钢铁管和水泥管比，这些材料的耐腐蚀性和抗磨损性更为出色，使用寿命也得以延长，PE 管与 PVC 管重量不大，便于运送与安装，而且有着较低的摩擦系数，可降低水流碰到的阻力，提升水流速度及排水的效率。

针对部分业已存在的老旧排水管道，采用管道扩容设计可提升排水能力，一般传统管道的直径多为 200mm 左右，但处于城市高密度聚集区域，由于降水量持续上扬，屡屡遭遇排水不顺畅的情形，采用对这些管道扩容的方式，增大管道的直径大小，能切实增强排水的能力，把管道直径自 200mm 延展至 500mm ，排水能力将大幅强化。根据流量公式：

其中，Q 表示排水流量， A 为管道的横截面积，V 为流速。管道直径增大时，管道的横截面积增大，进而提高排水能力。以常规雨水流量计算，直径从 200mm 增至500mm 的管道排水能力可增加3-5 倍。详情如表1 所示。

2.2 雨水滞留与渗透技术

在合流制排水体系里，雨水跟污水一同进入管网，让管道出现超负荷运行现象，最终引发了溢流污染现象，为缓解排水系统承担的负荷，借助雨水滞留与渗透技术是十分有效的技术手段，这些技术借助削减流入排水系统的雨水量，降低溢流出现的几率，还能有效增进城市生态环境的质量。

透水性铺装是利用透水混凝土、透水砖等材料达成的一种技术手段，让雨水得以渗入地下土壤，而非借助排水系统进行排放的技术，透水性铺装可明显降低地面径流，降低雨水直接淌入排水系统的量，进而降低排水管网面临的压力，透水性铺装可削减30%-40% 流入排水管网的雨水，这在抑制溢流污染上起到了核心作用。

具体开展实施的时候，可按照地面环境的需求挑选透水混凝土和透水砖的使用，处于城市建设工作阶段，凭借合理规划透水铺装的地带，可实现大面积雨水自然地渗透与滞留，透水性铺装一般在人行道、停车场、广场等公共区域大量应用，按照实验的相关数据，透水性铺装材料具备 200-500mm/h 的渗透能力，能切实减轻暴雨来临后的排水压力[2]。详情如表2 所示。

2.3 溢流监测与调控技术

借助传感器，智能排水管网监测系统实时监控管道内的流量、压力与水质，依靠无线通信技术而达成，把采集的数据传输到中央控制平台，系统可做到实时分析数据这一操作，提前找出可能产生溢流的区域，及时向管理人员传达警报内容，以此实施相应的调节行动。该系统还能根据针对降水量的预测，调整排水管网的负荷分配，规避排水管网的超负荷现象，某座城市实施智能监测系统后，发觉排水管网运行效率提高至 30% 增幅，该系统借助实时数据实现调整，令排水系统可适应骤然出现的大量降水，使溢流事件的减少幅度达 30% 以上。

依靠大数据实施分析，可对历史降水数据、排水流量数据连同城市雨水收集能力综合分析，构建溢流事件的预测模型，借助对天气状况、城市排水系统承载负荷等要素的预估，管理部门可按照数据预测的结果提早做好排水调度安排，防止排水系统陷入超负荷运转困境，依靠过去 10 年的降水量与溢流事件数据，采用机器学习算法建立起预测模型，某城市可预估特定降水强度条件下的排水负荷，进而预先调度好排水管网工作，避免系统负荷超出极限。

2.4 排水系统分流改造技术

合流制排水系统问题根源为污水与雨水的混合排放，引起污染物的大规模扩散，为根本解决这一棘手问题，分流改造技术堪称解决此问题最有效的办法，通过把污水跟雨水分别予以排放，可从根源上降低溢流污染，借助分流式管网建设，将现有的合流制排水系统改作两个独立的管网，一个可排放雨水，另一个专门排放污水，分流改造切实提升排水系统的处理水平，也能缓解污水与雨水混合排放造成的水质污染状况。

实施分流改造工作期间，需把原有的管网拆除后重新建造，于改造的实施阶段，新管道设计若要承受未来降水量，水力计算和模拟分析是关键所在，分流改造实施完毕后，排水系统的压力急剧降低，溢流污染发生率减少幅度达 50% 以上，分流改造实施方案一般涵盖管道设计、施工规划以及监测评估等步骤，采用水力计算与模拟分析举措，厘定排水管网的设计标准，基于城区降水强度与流量的要求，合理做好分流管道的铺设，采用改造完成的监测系统，实时估量分流改造达成的效果，保证系统始终正常有效运行 [3]。

3. 治理策略的技术实施路径

3.1 完善政策与法规保障

政策法规的支持保障是溢流污染治理所必需的，政府应提升对合流制排水系统的规范化管理水平，健全相关的技术标准及法律制度，界定治理责任及实施流程，当前采用的排水系统大多未针对溢流污染制定专门标准，故而要推出恰当的技术治理规程，涉及合流制排水系统设计相关、管网升级事宜、溢流污染防控工作等内容。

就老旧城区排水系统改造而言，政府宜出台有关的激励政策，另外设立专项基金以投入技术研发和设施搭建，以管网升级改造项目为对象，政府可拿出资金补贴或实施税收优惠，招引社会资本及企业参与活动，政府规划中也应纳入改造的时间表，采用适宜的项目管理模式，按阶段逐步落实城区排水系统改造工作。

3.2 公众参与与技术培训

溢流污染治理并非仅是技术性的相关工作，还牵涉到公众参与与技术培训的有效融汇，考虑到溢流污染治理往往牵扯城市基础设施改造和大量环境管理工作，只依靠政府与企业的力量，远远达不到治理要求，公众参与对提升治理效果起着关键作用，采用建立公众参与机制手段，增进居民对排水系统管理的认识水平，能有效增进公众的环保意识，降低人为不恰当的排放举动，进而减少溢流污染源头的出现几率。

3.3 加强技术创新与设备投资

技术创新乃是溢流污染治理工作的核心动力，伴随城市排水难题的日益繁复，传统排水技术与设施难以契合高效、精准治理要求，政府及企业应扩大对新型排水设备的投资份额，尤其是智能的排水管网监测体系，这些装置借助传感器与无线通信手段，实时采集管道中的流量、压力、水质等数据内容，协助管理部门迅速把握排水系统的运行状态，智能管网监控系统借助实时数据调整排水流量，防止系统进入过载运行模式，提前探知潜在的溢流险情，智能化系统投资可增进排水效率水平，还可降低管网出现故障的几率，增进城市排水系统的可靠水平[4]。

结论

老旧城区合流制排水系统的溢流污染问题，需借助技术手段开展综合治理，应对溢流污染，管网扩容、雨水滞留、溢流监测和分流改造是核心技术办法，采用合理运用这些技术的方式，且运用数据分析与预判，可显著增强排水系统的实力，减少污染物的排放水平，实现城市水环境的可持续性进步，政府给予的政策支持以及公众的参与，也是推动技术应用的关键保障。

参考文献

[1] 熊诗涛 . 老旧城区排水系统改造方案探讨 [J]. 人民黄河 ,2021,43(S2):156-157.

[2] 方鹏程 . 旧城区合流制排水系统改造策略分析 [J]. 江西建材 ,2020,(11):207-208

[3] 王 佼 . 雨 污 合 流 体 制 下 的 污 染 成 因 分 析 及 控 制 措 施 [J]. 山 西 建筑 ,2020,46(10):163-164.

[4] 吕成德 . 改造旧城区排水系统——从合流制的改造谈起 [J]. 黑龙江科技信息 ,2003,(02):95.