上海市排水系统的制式调查

上海市排水系统的制式调查2012级工程管理刘震寰12502592015.4.30上海市的总体排水体制：新建地区采用分流制，建成区仍维持原有的排水体制，有条件的合流制地区可向分流制过渡。一、上海排水系统的制式变迁和发展1.直排式合流制排水系统上海开埠前，城区建有传统的排水沟渠，雨、污水就近排入河道。开埠初，租界在辟路的同时，只在路旁挖明沟或暗渠。1862年起，英、法租界相继开始规划和建设雨水管道。这些管道都是以黄浦江、苏州河、虹口港和肇嘉浜等作为泄水河道。当时各地区各自为政，采用的设计原则和标准各不相同，管网不成系统，设计标准偏低，排水不畅，在暴雨期间很多地区积水严重。2.直排式合流制为主，不完全分流制为辅20世纪初，西式建筑启用卫生水厕，大量未经处理的污水排入河道，造成严重水质污染。1921年起，公共租界相继埋设粪便污水管道，建造北区污水处理厂等3座采用活性污泥法的污水处理厂，部分地区实行雨、污水不完全分流制，全市多数地区的排水管网为雨、污水合流制。到1949年，共有雨水管道531.5km，雨水泵站11座，排水能力为16m3/s；污水管道117km，污水处理厂3座，日处理能力为3.55万立方米；排水系统网络不全。3.完全分流制和直排式合流制并存50年代，市政府先后作出开辟新居住区、近郊工业区和卫星城的建设部署并确定新区建设时，采用雨、污水分流制的排水体系。近10年间，在新居住区建设6个污水排放系统和6座小型污水处理厂；在新建工业区中建有闵行、桃浦等3个污水系统和处理厂。同时还对原有3座污水处理厂进行技术改造。1983年，市政府对污水治理提出“综合治理，管治并举”的方针，采取分流制和合流制并存，集中和分散相结合的原则，以集中治理为主进行建设。为住宅建设服务，新、改建曲阳、天山、龙华、闵行等中型规模污水处理厂，以及泗塘、吴淞等4座小型污水处理厂。城市污水处理工程得到相应重视。4.截流式合流制排水系统成为主体80年代，国民经济迅速发展，市区污水量每日约为490m3，未经任何处理通过合流管道直接排入黄浦江、苏州河等河道，以致严重污染了河水水质。为此合流污水治理一期工程、污水治理二期工程相继动工，分别截流苏州河两岸及黄浦江沿岸的合流污水和生活污水，并排放至长江大水体扩散稀释。近期将竣工投入使用的污水治理三期工程是又一重大截污治污工程，该工程建成后，使污水收集、处理系统在整个中心城区覆盖面扩大，形成石洞口、竹园、白龙港等污水排放系统，极大地削减了黄浦江、苏州河和中小河流的污染压力。为水生态环境的修复奠定扎实的基础。5.截流式合流制和雨污分流制组合系统随着上海经济的发展，上海已分别在三个最大的外排系统末端建设污水处理厂，使其达到一定的要求后排入接纳水体，上海市为充分利用新建污水收集系统，将合流一期、二期污水收集系统附近的污水处理厂取消，原有污水管网纳入合流一期、二期系统保留了8座离污水收集主干网较远的城市污水处理厂，将其改建，增加脱氮除磷功能。二、上海城市排水系统制式的现状与挑战作为特大型城市的上海，近150年来，随着城市化进程不断加快，地下管线也不断更新，在新建的采用雨污分流排水系统的同时，也存在大量的老的雨污合流排水系统。城市排水体制和管道系统是整个水污染控制和水生态环境保护体系中的重要环节。由于防汛压力大、河道污染严重，上海在排水系统规划中着重于及时排除雨、污水，防止市区内涝和集中处理污水，达标排放，防止公共水域水质污染这两项功能。在城市排水方面一直以来偏重于污水处理技术研究，对城市排水体制方面的关注极少，科技进步对城市排水管网领域的推动作用不大，作为一个整体系统，城市排水管网领域的现代科学理论和技术已大大落后，与先进的城市污水处理理论与技术形成强烈反差。在对待城市排水体制和和雨水问题上，主要还停留在单纯“排放”的思考上，靠分流制来解决点源污染，而忽视雨水资源的保护利用与城市生态的关系，忽视雨水的排放和非点源污染的关系。实际上，仅靠分流制解决点源污染，隐患较多。排水体制的合理选择，不仅关系到城市雨污水的收集排放，而且关系到水资源和环境保护是否符合城市生态和可持续发展的要求。三、上海市排水系统现存问题及解决方法（问题）1.严重的雨污水管混接抵消了分流的作用，污染依旧，效益降低中心城区的雨污分流制排水系统存在大量的雨污混接现象：新建污水管接不进原有污水系统，而接入市政雨水系统，造成雨污水系统局部连通。在民用建筑内部装修过程中，改变建筑功能，如将阳台改成厨房，甚至改成厕所，以致原设计的阳台雨水落水管成为生活污水管，其出水接入雨水系统。有的原办公建筑改成餐饮业或娱乐业，造成整个市政排水系统的不良运行，这些有意混接，只顾解决眼前问题，牺牲长远环境利益的做法造成分流制排水系统失败。2.污水厂数目减少，不利于污水再生回用事业发展3.雨水资源大量流失，地下水位和地面下沉，水涝增加，城市生态环境恶化4.污水收集系统建设与发达国家相比仍然滞后目前中心城区污水输送、处理的框架虽已基本建成，但污水收集系统还有不少空白点，沿河污染源错综复杂、面广量大，特别是城乡结合部地区污水直排现象仍比较严重，仍有不少企业、作坊在直排或偷排超标废水入河。上海的污水收集率和处理率尽管处于国内领先，但相比发达国家还有差距，预计2008年上海城镇污水处理率达到75％，而美国和德国污水处理率在2004年以前已达到了90~100%，韩国达到90%，日本也达到了78%。3.5排水系统泵站放江对河道的污染严重无论是分流制还是合流制系统，其出流污染的主要来源均为管道沉积、地表径流、旱流污水，其中约60%的出流污染负荷来自管道沉积物的冲刷，从合流制溢流污染和分流制初期雨水的污染所产生的后果来讲，上海市合流制、分流制系统都不具有工程意义上的初期效应。在污水深度处理、超深度处理和污水再生利用已经实用化了的今天，上海排水系统在规划设计中如果还只停留在如何尽快地将城市雨水直接排放和简单地依赖“雨污分流”等传统观念上，已明显地不能满足现代城市发展和生态环境保护的要求。作为百年大计的城市排水系统，应与城市雨水资源的利用相结合，与城市径流污染控制相结合，与削弱城市径流和水涝相结合，与城市的生态环境保护相结合，应建设一种符合可持续发展、生态型的新型体系。（对策）1.排水系统体制规划与城市雨水资源利用相结合城市雨水资源利用涉及到城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作中水等杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区水系统的合理设计及其生态环境建设等方面，是一项涉及面很广的系统工程。2.排水系统体制规划与源头污染控制和终端污染控制相结合。因地制宜地选择排水体制，可能是保留并改造原有较完善的合流制，也可能是新型的混合制或不完全分流制等，但必须考虑投资效益。分流制耗资巨大，合流制改造为分流制影响范围大，耗时长，技术上又不足以有效地防止城市雨水径流对水体的继续污染，瑞典在八十年代初就放弃了市政管网雨污分流的思想,而是采用修建雨水入渗和雨水渗透设施来减缓暴雨径流，削减城市洪峰和水涝,以缓解地面下沉和改善城市生态，减少并控制合流制溢流污染和分流制初期雨水的污染。3.排水系统体制规划与城市的生态环境保护相结合21世纪的上海排水系统体制规划原则应重在污水再生，回收利用于工业生产和市政用水；重在雨水调蓄、贮存和开发利用，这是规划原则的根本变革。四、上海市排水系统分片及部分片区制式简介污水系统分成石洞口片区、竹园片区、白龙港片区、杭州湾沿岸片区、嘉定及黄浦江上游片区、长江三岛片区等6大片区。1.石洞口片区：服务范围西至宝山区界、北为长江、东以长江、共和新路为界、南到汶水路、蕴藻浜。属宝山区、闸北区（部分）。2.竹园片区：石洞口片区以南，嘉定南翔、江桥西侧边界以东、浦东赵家沟及合流一期南侧边界以北地区（含合流一期）。分属杨浦、虹口、黄埔、闸北、普陀、静安、长宁、浦东新区赵家沟以北地区及嘉定区的南翔部分、江桥地区。目前，虹口港、杨树浦港沿线地区的污水出路还是利用旱流期间合流污水治理一期工程总管空余能力临时解决其污水的出路，雨天地区的污水仍就排江，西北部宝山、嘉定等地区的污水收集系统比较薄弱，合流制地区截流倍数偏小，分流制地区雨污水混接严重，影响了地区的水环境质量。3.白龙港片区：北至竹园片区南侧边界，西至闵行区界，南为闵行区界及南汇沈祝公路，东至长江。分属黄浦、静安、卢湾、徐汇、长宁、闵行区、浦东新区及南汇区北部。浦东东部、闵行浦江镇等地区的污水收集系统比较薄弱，合流制地区截流倍数偏小，分流制地区雨污水混接严重，影响了地区的水环境质量。合流制地区的雨水截流倍数应≥3，远期适当考虑分流制地区的初期雨水截流，其流量结合已建外排截流总管的规模确定，一般按0.2~0.3mm/hr降雨强度计算。地面径流过程中污染比较大的区域，雨水泵站应采取调蓄等工程措施，以进一步减少初期雨水对河道的污染。4.杭州湾沿岸片区：杭州湾沿岸地区，北到白龙港南侧边界、东到长江、西至奉贤区西侧的边界，南至杭州湾。分属奉贤、南汇区中部、临港新城。该区域排水大体流程为将污水进行二级处理后，深水排放至杭州湾。5.嘉定及黄浦江上游片区：服务范围包括青浦、松江、金山三个行政区和嘉定区除南翔、江桥以外的地区。6.长江三岛片区：崇明县（含长兴、横沙二岛）。五、上海市排水系统制式的实例六、上海市雨水排水系统专业规划（节选）（一）排水模式第一类：城市小区强排水模式表现形式:“管线成网，集中排水”。排涝模数：5～6m3/s/km2。适用范围：水面积率底、河道分布不匀的中心城区。第二类：圩区缓冲式排水模式表现形式：“控制内河水位，分散多点，就近入河”。排涝模数：1～3m3/s/km2。适用范围：水面率高，河网分布较为均匀的低洼地。第三类：区域缓冲排水模式表现形式：“控制区域水位，分散多点，就近入河”。排涝模数：0.5～2m3/s/km2。适用范围：水面率高，河网分布较为均匀、地高潮差大的地区。排水模式的确定取决于水面率、水位、地面高程、河网的密度、排水体制等因素（二）系统布局按城市区域除涝规划分片原则，分成14个片区和一个市中心区，每个片区的城市化地区由若干个强排水系统或若干个缓冲式排水系统的河网、水闸、泵站或区域排涝的河网、水闸、泵站组成。其中，中心城区共涉及6大水利片，将形成以强排水为主、缓冲式排水为辅的格局，以排、蓄、截、调等工程性和非工程性措施，来提高地区的排水标准和改善水环境质量。对中心城区强排水地区将根据轨道交通、河道、道路、市政重大管线、系统面积等各种因数进行系统划分，划分后片区内的强排水系统数由原来的182增加到361个，服务面积由原来的373km2增加到842km2，泵排能力总规模达4130m3/s。根据水利片划分规划雨水排水系统统计表表1中心城以外地区，将充分利用河网水系发达的地形优势，优化排涝模式，以蓄为主，蓄排结合，在确保安全性能的前提下，提高工程投资效益比。根据水利片划分规划片区外围排涝泵站初步规划统计表2参考文献[1]《上海污水系统专业规划2020年》[2]《上海市城市雨水系统专业规划》[3]王韡.浅论上海城市排水系统体制规划的可持续性发展，上海市城市排水市中运营有限公司，2010[4]张惠、吴悦、徐灿华、徐月江.上海汉阳排水系统合流制向分流制改造方案[A]，上海市城市排水有限公司、上海市政工程设计研究总院，2009[5]李贺、李田.上海中心城区合流制排水系统雨天溢流水质研究，东南大学、同济大学，2009