菏泽市城区排水系统提升改造研究

摘要： 菏泽市目前正处在城市建设的高速发展阶段，城市面貌发生了巨大改变。快速发展的同时，公共服务配套建设应该让民众生活更加便利，交通基础设施建设日新月异，在人居环境日益改善的同时，城市雨污水管网系统能否同步发展，排水系统能否有重要价值。

关键词：基础;价值;系统

一、菏泽市城区排水系统提升改造研究的背景与现状

（一）城区部分排水系统现状

城市内涝指的是由于强降水或连续性降水，超过城市排水能力，因而致使城市内产生积水灾害的现象。造成内涝的客观原因是降雨强度大、范围集中，降雨特别急的地方可能形成积水，降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。

目前菏泽市城区大范围的公共交通基础设施改造工程，棚户区改造工程大力推进。城市面貌大大改善的同时，雨水系统尤其是老城区域、在雨季能否防汛抗涝，是市民群众关心关注的焦点问题。受地区气候变化、基础设施历史欠账等因素影响，市区内部分雨污水管道不畅通，各条市政道路管网不连接，新建小区与市政管网衔接不顺，这样造成城区遇到大雨就成涝，严重影响市民出行，并且部分老的居民小区存在雨污混流情况，污染环境。特别是北城办事处，由于解放大街贯通工程雨污管线与北外环提升改造工程雨污管线不同，造成大学路与解放街交叉路口及与青年路口遇到大雨就成涝，康庄路与解放大街雨污管线连接不畅，牡丹人民医院门口很容易造成给水，这两处都是人员密集区域，已严重影响市容市貌。

根据菏泽市现在所处的发展阶段，对部分城区尤其是老城区的排水系统进行提升改造目前是势在必行的，不仅关乎城市发展和市容市貌，还影响市民生活生产安全。

（二） 城区气候特点

菏泽市地处黄河下游，为黄河冲击平原，气候条件夏热冬冷，四季分明。春季少雨，南北风频繁交替，气温回升较快;夏季高温湿润，常刮东南风，降雨集中;秋季雨量逐渐减少，风向由南转北，降温迅速;冬季雨雪稀少，多刮北风，气候干冷。全年光照充足，热量丰富，雨热同季，但是降水分配不均，再加上常受北方大陆气团的影响，不少年份都出现过灾害性的天气。

（三）通过实地考察研究提升改造方案

通过深入调查菏泽现有排水系统情况，了解目前存在的问题，同时跟进正在施工的市政道路、住宅小区排水管网建设情况。目前全市有多处市政道路、管网工程如长江路雨污工程、昆明路提升改造工程等正在施工，实地考察昆明路排水工程与周边小区排水能力是否适应，昆明路排除污水是否能全部处理，调研目前排水管网与绿地及城市河流连接顺通，形成有针对性的改造提升方案和意见。由于各个工程情况都不尽相同，而且以后还会有很多类似的工程要建设，因此研究当前城市排水系统如何建设，怎样进行提升改造，是很有必要的。

二、排水系统工程规划与设计

（一）城市排水系统工程规划

做好城市防洪排涝规划直接影响着城市的安全和发展，城市排水排涝规划是城市防洪建设的基础，为了提升城市排水系统，应该做好待提升范围的确定、基本资料的收集、技术措施的选择以及工程总体布局等。

1.排水系统规划的作用

城市排水工程系统规划属于城市规划中一项重要的专项规划，包括城市雨水排放工程、污水排放与处理工程等。污水处理与排放工程用于收集与处理城市里生产生活产生的废水，治理城市污染，处理后妥善合理排放，或进行综合利用。雨水排放工程能够及时收集与排放降水，防御洪水侵袭，排除城区积水，避免渍水。

2.排水系统规划内容

要做好排水工程规划，必须预测排水量，确定排水范围，范围应该根据城市总体规划确定;确定城市污水、雨水的排放标准，要立足现实，既符合本地特点及现状，又着眼全局、为远期发展规划预留空间; 设计渠系统、排水管网的整体平面布置，制定合理的管网布置方案，确定总干管、渠的走向，确定雨污水主要泵站位置和数量，水闸位置;确定污水雨水的排放方案，选定排水体制，在原有排水设施利用基础上明确改造要求，根据建设需求制定近远期结合、分步建设的规划步骤。

3.排水系统规划步骤

首先明确排水工程规划的目的和任务，确定规划任务的内容与范围;其次是收集详实的基础资料，包括水文气象资料、地貌植被资料、地质资料、总体规划布局图等，去现场踏勘;在掌握基本资料的基础上着手，考虑规划方案，对各个方案进行技术经济指标对比，选择最佳结果;最后制定排水系統的详细规划。

城市排水工程规划应遵循可持续发展和整体规划的原则，秉承环境保护的理念，与其他城市规划内容以及相关专业协调起来，才能贯彻合理布局，综合利用，保护环境，造福人民的方针。

（二）  城市雨水管网设计

要防止城市内涝，主要任务就是根据城市自身的自然地理位置及江河湖的特性，通过规划、设计城区范围内的防洪除涝工程，建设除涝、排水等水利设施，提高城市防洪除涝标准，改善城市除涝管理水平。

1. 雨水管网设计重要性

排水系统设计在城市水环境改善方面发挥重要作用，应建立合理的分流处理能力，充分考虑片线能力。流量充沛、网络环通的大河，应作为受纳水体优先考虑，综合考虑调蓄的因素。雨水管网设计改造要充分结合菏泽现有水网统筹设计，同时严格把握工程造价，指定最为经济、合理、行之有效的方案。

通过探讨菏泽市区的排水系统现状和研究如何设计提升改造的方案方法，进而探讨北方中小城市排水系统的排水体制，以及在工程设计、施工等实际过程中优化改造的方案。

2.整体规划雨水排放系统

经济合理地设计雨水管网系统是十分重要且必要的。雨水的特点是流量大，历时短。菏泽市全年的雨水总量和生活污水总量相比，虽然并不是很大，且地面降水流入雨水管径的水量还不到雨水量的一半，但是雨季雨水的绝大部分通常在极短时间内倾泻而下，尤其是暴雨，瞬时雨量极大，甚至达到生活污水量的数十倍，如不能及时地排除，将会形成城市严重的内涝，甚至对居民人身安全造成重大危害。

雨水径流量在雨季尤其是暴雨后达到较大值，所需与之配备的雨水管渠尺寸较大，完全靠管网排水造价很高。因此雨水排水系统的设计，必须充分考虑，把整个城市的水系作为整体来统筹规划，除了建立较完善的雨水管网系统，还应建立能起到拦、分、泄、蓄等功能的设施，如截洪沟、湿地、水塘，将这些与雨水管网结合起来统一规划，及时收集暴雨形成的地面径流并排除，防止洪水侵袭和形成城市内涝，保证市民的生产生活安全正常进行。

3.雨水管路设计依据和内容

雨水管网系统是一整套工程设施，包括管渠、雨水口、检查井和出水口等构筑物。城市雨水排放管渠主要由一系列管路构成，各个管路根据设计要求采取不同口径，设计控制各条管路工程的最重要参变量就是洪峰流量，各个节点处的设计最大流量，必须满足这个参数。

雨水排放管渠的设计要进行雨水管网的平面布置、竖向布置图，确定计算参数，计算雨水管渠水力和雨水流量。规划雨水管线尽量利用地形，通过自然坡度以最短距离排入水体，合理布置雨水口，避免设置投资大的雨水泵站。根据实际情况确定采用暗管或是明渠，同时合理布置雨水出口，保证路面雨水排除快速且排放通畅。

（三）雨污分流，市政管网为主干，提高线片能力

在城市化进程不断加快的当下，良好的排水系统是良好水循环中质与量的桥梁，能保障城市安全、有序、可持续发展。而当前很多老的居住小区、一些单位存在雨污混流，污水得不到处理，影响环境。

1.雨污分流的意义

将生活污水、雨水、工业污水采用两套及两套以上的管网系统排放，即分流制排水系统。菏泽市城区新建道路及小区，目前一般采用的是雨污分流系统，这也是排水系统发展的方向。雨污分流综合利用会消减合流制管道对雨季的流量，进而减少溢流。分流制排水系统能够有效防止合流系统中污水混着雨水，通过溢流井直接排入水体的弊端，防止水体水质污染。雨污分流系统比较灵活，适应社会发展，能满足城市卫生要求，目前已经在国内外获得广泛应用。

2. 采用分流制的造价控制及维护管理

工程造价是选择哪种排水体制更合理的一个重要判断指标。虽然合流制的排水系统，工程造价比分流制排水系统低约三分之一左右，但是相应的需要建设的污水处理厂造价会更高，因此从总造价来看，还是分流制排水系统更经济。排水工程总投资因排水体制不同，在不同建設时期采用不同的投资比例，雨污分流系统早期投资占是比较大的，总造价低于合流制系统。

城区排水系统的日常维护管理中，不论晴天或雨天时，分流制系统可以保持管内流速比较稳定且不易发生沉淀，不像合流制排水系统在不同天气水量变化较大。同时流入污水处理厂的水量变化更小，对污水厂的运行更易于控制，运行管理中面临的问题没有那么复杂，整体维护难度和成本更低。

（四）合理规划排水系统工程，要有周边意识和未来意识

随着环境意识的增强，自然资源的掠夺性开发和工程技术的进步，人们更多的考虑在城市中规划、施行生态水利型的现代水利方案，以寻求社会经济可持续发展的良策。生态型水利工程的特点是实现人与水的和谐共处和协调发展，对排水工程系统规划、设计、施工的全过程都遵循可持续发展的原则，全面实现环境、社会、经济等的综合效益。

三、排水系统融入智能化设计，提高经济效益

（一）排水系统智能化设计的背景

随着城市发展，大量的道路、房屋、硬化地面等不透水面积的增加，使城市的渗入量大大减少，雨洪峰值增加，而导致城市雨洪危害加剧，内涝灾害频发，与此同时还造成雨水资源的大量流失、雨水径流污染加重、地下水下降和地表下沉、城市生态环境恶化等等环境危害。城市雨洪的调蓄利用和科学管理是城市水资源发展战略的重要一环，资源可持续开发利用和建设和谐社会循环经济更是大势所趋，对城市排水工程引入智能化管理的概念和方法是有必要且有效的。

（二） 智能化设计的要求

如何合理有效地开发水资源，达到效益最大化，要考虑综合利用与城市利益相结合，统筹兼顾，使得雨水排放与多目标开发水资源合理地结合起来。水资源的供给和处理是动态的过程，智能化设计系统要解决在不同条件状态下，如何选择，采取何种方案调蓄、排放、处理水体为最优解，建设成生态型城市水利工程。

四、城市雨水利用现状及途径

（一）雨水利用现状

目前我国尤其是中小城市雨水利用率低，开发利用的雨水占水资源的比例较小，存在着城市水资源严重不足，同时大量城市雨水资源却被白白浪费的现象。

在城镇化建设中，由于城区规模不断扩大，不透水地面覆盖面积也逐渐增大，雨水、雪水无法渗入地下，雨洪水量峰值增加，加剧城市内涝，造成雨洪水威胁，雨水利用则不会对水环境造成负面作用，因此采用工程措施增加雨洪调蓄利用，既可以缓解水资源短缺矛盾，又可以减少城市灾害。菏泽属于温带季风型大陆性气候，降雨量全年分布不均，所以应该建立直接利用和间接利用的生态化雨水综合利用系统，尽量获得最佳经济效益。

（二）雨水集蓄利用技术措施

1.雨水集蓄利用的作用

雨水的集蓄利用可以说是开源节流的方法途径，可以缓解城市水资源紧张。对于采用合流制的排水管道，可以减轻污水处理厂的负荷，减少环境污染;对于采用分流制排水管道，可以减轻雨水对河水等水体的污染，减轻雨水管网的压力，有利于防洪抗涝。同时还可以采用雨水的间接利用，雨水回灌到地下，对地下水资源是补充，可以减少水涝，改善环境。

2.雨水集蓄利用措施

在经济上雨水集蓄利用工程是切实可行的，不但有多种方式可以对集蓄雨水进行综合利用，而且收集存储的雨水还可以用于不同的用水方向。

在楼宇附近绿化带或者草坪下建设储水设施或者蓄水池，同时留出供取水和清扫通道;在路边间隔一定的距离建设蓄水池，可以进行不透水路面的雨水收集;学校或者小区等则采用屋面、路面和绿化带多种途径综合集蓄利用雨水等工程措施，均可以提高雨水的利用率，节省排水管网的铺设成本。利用这些方式集水，尤其是路面、屋面雨水收集，要首先通过烂污栅，不符合要求的污水要排入污水管道，在蓄水池或者储水设备中集蓄的雨水，可以为城市灌溉绿地、道路清洁、洗车、维持城市水体景观、消防等等多种用途补充水源。

不同雨水集蓄利用技术的效果和复杂性不尽相同，选择方案的考虑因素包括当地降水的均匀性、雨水水质、现场条件、工程规模和工程造价、运行维护难易度、安全性等，根据特点和适用条件进行组合调整。

（三） 采用雨水渗透技术

1. 利用渗透井、渗透池等集中式雨水回灌设备

渗透井占地面积和所需地下空间较小，集中管理比较方便，可以根据地下条件和水位确定设计深井还是浅井;适用于水量大，水质好的区域透水。渗透池具有调节、净化、降低雨水管网负荷等多种功能，一般容积较大，调蓄能力较强，可以与景观或者绿地结合起来，充分发挥宝贵的土地资源效益。

2. 利用渗透地面、渗透管沟等分散式雨水渗透技术

人造透水地面包括透水性混凝土路面、草皮砖等，能利用表层土壤对雨水的净化能力，技术简单，大量地面如停车场、广场、城市绿道都可以利用。渗透管便于设置，城区公共空间和小区都可以使用，也适合沿建筑物四周或者道路铺设。

绿地也是一种天然的分散式渗透的设施，透水性好、节省投资，对污染物具有一定截留和净化作用，可以通过改造设计成低势绿地，增加渗透量，改善环境，还能和園林景观密切配合。

（四）雨水综合利用

对雨水的利用还包括综合利用，涉及包括雨水调蓄、绿化、渗透等多种子系统和功能的结合，是综合性的技术措施。可以在规划设计时根据现场实际情况，当地气候及降雨特点，全面考虑各种渗透设施的适用条件，进行不同方案的技术经济分析，根据具体工程条件，将各种渗透装置组合设计。

菏泽市目前已建成大小绿地公园近150处，正常的日常养护，需要大量水源，合理利用现有市政管网可以节约水资源，达到建设水弹性城市的目的。利用植草沟、雨水花园等绿色措施来组织排水，以慢排缓释控制为主要规划设计理念，既避免了洪涝，又有效收集了雨水。结合菏泽处在发展时期，城市雨水系统规划必定越来越趋于合理，更加科学、经济、合理地铺设。

总书记在讲话中指出，学到的东西不能停留在书本上，不能只装在脑袋里，而应该落实到行动上，做到知行合一、以知促行、以行求知。利用所学的知识和有利资源，更好的研究城市排水系统提升改造，对菏泽城市建设提供合理且行之有效的建议，更好的服务城市发展。

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作者简介：

刘丹（1983）女 汉 籍贯：山东省菏泽市 最高学历：本科;目前职称：工程师;研究方向：工程技术与管理。

2019年菏泽市社会科学界规划课题。