城乡水环境综合管理策略探讨

虞英杰 班玉龙 贾 剑

（昆山市水利水务工程质量与安全监督站 江苏苏州 215000）

引言

在我国城乡发展过程中，无论在新城建设、旧城改造、新农村建设、景区开发的过程中，区域水网的构建都是必不可少的内容。除常规的河道、湖泊等天然水域外，水网构建通常还包括自来水厂、污水处理站、管网、人工水体等其他给水/排水/雨水设施。如何科学的构建区域水环境体系是城市开发过程中尤其要注意的问题[1]。

给水方面，自1870 年我国城市供水（上海杨树浦水厂）产生以来，城市供水体系逐步完善，自来水厂通过絮凝-沉淀-过滤-消毒等工艺确保供水安全。发展到现在，人们对于水源的保护、水厂水质的要求也在逐渐提高[2]。

排水方面，雨水和污水在城市建设中通常被连通考虑。从最初的雨污混排到目前的雨污分流制，人们对于污水的处理以及雨水资源利用的意识在逐渐提高，对于污水处理标准和雨污水利用技术的开发上也投入了较大精力，力求寻找一种生态、可持续的雨污利用方式。

在雨水的利用方面，以往在城市开发过程中，人们的关注点在于城市安全上，尤其重视城市水利设施的建设，对于雨水考虑以排为主。近十几年来，城市建设中对于雨水的考虑出现了从单纯的“防”（快排模式）到“防用”（用加排）相结合的转变，新的雨洪管理思路被提出，特别是自“海绵城市”这一概念被提出以来，城市规划中开始出现大面积的雨水利用设施[3]。

本文针对如何建立科学的区域水环境构建和管理的方案进行了探讨。通过对雨水、污水、给水设施的合理部局并建立智能化的运维和管控系统，为区域提供合理的雨水、污水、给水方案，解决供水安全、排水污染、旱涝等问题，合理调度水资源，实现雨水的综合利用、污水的处理利用、保证供水安全。

1 水环境综合管理整体策略

图1 水环境综合管理目标

科学布局加全程管控是实现水环境综合管理目标的途径。水环境综合管理系统以区域雨、污、供水设施的合理布局为基础，搭建智慧水务平台实现整个系统的稳定运行。除起到对区域用水的合理调度外，水环境综合管理系统作为环保、可持续的水资源调度与利用方式，对于城市开发特别是对于缺水地区的城市建设起示范作用。

设施布局主要包括雨水、污水、给水三部分，通过管网连通各个设施。

设计中雨水以综合利用为重点，注重对于雨水的收集与利用。包括前端设施：屋顶花园收集建筑屋顶雨水、道路绿化收集道路周边雨水、广场铺设透水铺装、绿地通过草沟收集雨水等；输送设施：雨水管网或者雨水沟渠输送雨水；汇水设施：地表径流经前端设施收集，后经管网输送进入水景、雨水花园、湿塘、蓄水池等蓄水设施，储存、净化并回用。

设计中污水以处理利用为重点，严格控制污水排放标准并考虑回用。包括前端处理设施：化粪池初步净化生活污水；收集输送设施：污水管网将化粪池出水输送至污水处理站点；末端净化设施：污水处理站点深度处理收集的生活污水，处理达标后污水可直接排入受纳水体也可回用灌溉（参见农用灌溉水标准）。

设计中给水以供水安全为重点。包括前端对于饮用水水源地的保护、自来水厂净化来水并达到饮用水标准、通过给水管网将水厂出水供给居住区住户、农业区灌溉等。

运营和维护期间通过搭建智慧水务平台实现对景区水环境的智能化管控。智慧水务系统以高效灵敏的传感技术和云计算技术作为支持，将搭载传感器的检测设备置于环境中，实时传输水质数据并通过云计算系统分析和更新，于电脑客户端界面及时更新和反馈区域水环境质量。

2 科学布局，合理调度水资源

水环境综合管理统筹考虑雨水、污水、给水的设施布局。包括收集/供水设施（雨水收集/污水预处理及收集/水厂取水及处理）、输送设施（雨/污/给水管）、处理/利用设施（雨水调蓄/污水处理回用/给水节约利用）。

2.1 雨水资源的综合利用

雨水的综合利用当遵循“面-线-点”逐级缩放的雨水收集策略，依托大面积的绿地、广场等雨水收集面初步过滤和收集陆地降雨，继而通过管渠输送至雨水调蓄池、湿塘等蓄水设施内，经深度处理后考虑回用。

2.2 污水资源的处理回用

污水的处理回用遵循“分散到集中”的收集和处理策略。对于城镇污水设施能够覆盖到的区域，应通过管网统一收集后今后污水处理厂处理后排放；而对于其他建设区域内的污水，一般参考农村生活污水处理方式，即前端较多采用化粪池等设施初步收集和处理生活污水，继而通过污水管网统一输送至污水处理站点集中处理，处理达标后的尾水可直接排入受纳水体，也可考虑回用灌溉和道路清洗。

图2 玻璃钢化粪池

污水设施设计规模及设计标准参考 《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）、《人工湿地污水处理工程技术规范》（HJ 2005-2010）等文件及规范。污水处理站出水需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002），如尾水有回用要求，可增加《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2005）作为设计依据。

污水处理站是确保农村生活污水处理达标回用的关键。污水处理站通常采用A/O，MBR，SBR 等污水处理工艺（通常组装成为地埋式污水处理设备）处理管网输送来的生活污水，并在末端采用人工湿地技术深度处理设备出水。

在地埋式污水处理设备常用工艺中，A/O 工艺技术成熟，发展稳定，总投资费用和运行费用较低，一般出水水质可以稳定在一级B 标准上，在水质不作严格要求时，应优先考虑采用该主体工艺一体化处理设备；MBR 污水处理设备在出水水质及出水稳定性略胜一筹，但投资和运营成本较高，管理方面更为复杂；SBR工艺流程简单，但由于属于间歇性活性污泥法，处理效率不高，常仅在水质水量变化较大的地区使用。农村一体化生活污水处理设备的工艺选择，应结合当水量的特点，出水水质要求，综合多重因素考虑。

图3 一体化生活污水处理设备

2.3 给水资源的供水安全

在区域给水的设计中，供水安全是首先要考虑的问题。给水工程的设计遵循“集中到分散”的处理和供水策略。前端需对水源地重点保护，自来水厂从水源地取水，处理达标后通过管网输送给居住区住户或是用于部分农用区灌溉等。（1）水源保护及供水设施（集中）：饮用水水源地保护区、自来水厂。（2）给水输送设施：给水管线。（3）用水设施（分散）：家用净水机、其他用水电器、农业滴灌设施。

3 全程监管，搭建智慧水务平台

运营维护期间，建设智慧水务管理平台能够实现多个水环境管理目标，全面反映区域水环境现状、变化趋势、污染来源，为水环境科学化管理提供支撑与依据[4]。（1）掌握现状，全面区域水网信息。（2）提升管理，实现区域水管理智慧化。（3）辅助决策，提升水环境应急管理水平。（4）智慧管理，提升水环境管理水平。

智慧水务平台的建设主要包括数据采集与对接、数据传输网络、监测系统平台三部分内容[5]。（1）数据采集与对接：通过网络与气象监测站、各河道断面水质监测点、污水处理站监测点、自来水厂检测点等对接，实时上传水温、水质电导率、水质pH、水质溶解氧、水质浊度、水质氨氮、水质COD 等数据，至监测系统进行统一监管。（2）数据传输网络：保证监测数据采集与对接网络的稳定通畅，并最大限度的降低网络建设成本。（3）智慧水务平台：打造标准化运营管理模式，对监测数据实施更新、实时评价、实时管理及应急预警。平台预留数据交换和共享接口，避免数据重复，为雨水、污水、给水系统的高效运行提供保证。

3.1 前端数据采集与传输

采取中心集中远程监测的模式。软件布置在云机房服务器上，由安装在前端现场设备箱的数据采集器采集监测数据，将数据传输至监测管理中心进行处理。

图4 数据采集网络图

数据采集（自动监测系统）是以在线自动分析仪器为核心，运用现代自动监测技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。系统完全实现样品的自动采集和预处理，气象/水质分析仪器的连续自动运行，对监测数据能自动采集和存储，能提供远程传输接口及控制接口[6]。

3.2 智慧水务系统平台

图5 智慧水务系统平台

通过集成监测点的监测数据，依托GIS 地图对水网实行网格划分，明确各监测站点分布、安装时间、水质，形成监测综合数据库，为打造区域水环境质量监测“一张图”，提供良好的数据支撑[7]。

通过地图作为背景，将各个监测站点标注在实际的地理位置上，并且将各监测站点的实时数据也一并显示在地图上，随着采集实时数据的变化，同步进行更新，让用户从全局的角度分析数据。另外，系统还具有数据查询、更新、统计分析等功能，还可开发app 软件作为辅助[8]。

结语

智能化的管理体系是未来工程运营管理的必然趋势，而科学合理的工程布局则是实现智能化运营管理的基础。对于城市水环境管理，应当将雨水、污水、给水连通考虑，合理构建城市水网，协调水安全与污染控制的关系，搭建数据平台达到对城市水网的全程监控，最终实现对城市水资源的科学管控。