排水管网的两个问题

任鹤云
上海市政工程设计研究院

　　城市排水管网的建设费用，一般要大于污水处理厂的建设费用。以往在建设污水厂的同时，往往在资金安排、建设进程上忽视了管网的配套同步建设，致使有的城市，污水厂建成投产后，水量不足或因管网不完善而出现“等米下锅”的现象，影响了城市污水厂的投资效益、此现象现在已经得到了重视，但在排水管道的设计和建设中出现了有些易被忽略的问题。

关于合流制

　　在建设城市污水厂时，普遍存在的问题是老城区（有的是建成区）实施的是合流制。这有历史原因。在老城区未作大片改造前，雨、污合流管的现实很难改变，不得不在收集老城区的污水时采用截流式合流管，即埋设截流管将旱天污水引人污水厂处理。但是，由于截流管同时截取一定数量的雨水，下雨时超过截流量的雨污混合水向伺处排放呢？往往溢入城区的水体。再者，截流管中的流量，超过污水厂设计流量如何对待？常用的方法是将数倍于污水量的初期雨水量，在进人污水厂时经过初级处理排出水体。
　　现在很多城市污水厂设计中采用了不设初级处理装置的流程，如近年来采用了氧化沟工艺的污水厂。氧化沟前一般不设初沉池，只有沉砂池。雨天时，为保持氧化沟的设计能力，超过设计污水量的2天混合水产量往往只经沉砂即行排出，但沉砂池的水力停留时间十分短暂仅30秒至几分钟，溢出的雨污水水体就会造成污染。如果污水厂出水的受纳水体与城区的水体同属一个水体。而上下游的纳污容量差别不大时，那么何必要将水量经过长距离管道而输至下游才溢出呢？所以合流排水管道的改造，除了研究初期雨水的截流量外，溢流点溢流后对水体的污染，以及防止溢流口在水位高涨时对合流管倒灌的措施，都是值得研究的问题。

关于雨水管设计

　　城市排水管网的另一问题是雨水管设计。近年来，一些平原大城市常出现大雨后积水，以前按一年重现期标准埋设的雨水管似乎不够用了。有的甚至归委于雨下得太大了。有些采用合流制排水的城市甚至因发生雨污水漫溢而造成严重的污染。
　　据悉，国外城市也出现了这种现象。据分析，主要原因是由于城市化产生的水文影响。美国1995年召开的城市沟管溢流和合流管溢研讨会中提出了这个问题。美国现有1200个城市使用合流制下水道，发生溢流造成污染的原因之一是入渗的减少和径流的增加。由于城市的扩大，致使城市的铺装比例增加，绿化和空地减少。据统计，以天然覆盖时，入渗为50％，径流为10％，蒸发为40％的情况为基准，到10％～20％铺装时则入渗为42％，径流19％，蒸发为39％，当铺装为35～50％时则入渗为32％，径流31％，蒸发37％； 当75～100％铺装时，入渗12％，迳流56％，蒸发32％。
　　由此可见，城市化后铺装增加径流量增大。同时城市的发展也减少了径流的汇流时间，增大了高峰径流量。长期以来我们使用前几十年制定的降雨水量，并以此来敷设雨水管，没有考虑城市化引起的水文等变化，这样就达不到所需的排水标准。
　　我国沿用至今的雨水量计算方法，随着城市化发展值得重新推敲。雨水量计算现在用合理化公式来计算，方法上采用极限强度法。这种方法的确有无可比拟的简单易行、资料数据要求较少的长处，但是许多假定由于与实际出入较大，使得产生的结果与实际相差甚远。
　　此外，这种方法求得的设计流量是该重现期时该地区汇流时间等于降雨时间时发生的一点最大流量，并假定最大径流量与最大降雨量一致，以集流区的平均径流系数，即将最大雨量乘以一个简单系数（按地面铺装情况不同采用不同系数）的方法求得最大雨水径流量，然后用水力公式求管道水力条件。这种方法不能求得径流过程线，无法考虑雨水调蓄，也无法推求退水时间，与雨型没有直接的联系，当然也无法计算或推求合流污水在降雨溢流时对于水体的水质影响。
　　随着排水事业的不断发展，雨水管道的设计方法预计会有较大的改进。但这是一项繁杂的工作。