城市排水系统

城市排水系统是指处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统，是城市公用设施的组成部分。城市排水系统是现代城市为了保护环境，避免水灾危害发生而建设的用来收集、输送、处理和处置污水的一整套工程设施。完善的城市排水工程能够很好的保护人民的健康与正常生活。

简介

城市排水系统是处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统，是城市公用设施的组成部分。城市排水系统规划是城市总体规划的组成部分。城市排水系统通常由排水管道和污水处理厂组成。在实行污水、雨水分流制的情况下，污水由排水管道收集，送至污水处理后，排入水体或回收利用；雨水径流由排水管道收集后，就近排入水体。 

城市排水系统规划的任务是使整个城市的污水和雨水通畅地排泄出去，处理好污水，达到环境保护的要求。规划的主要内容包括：估算城市排水量，选择排水制度，设计排水管道，确定污水处理方法和城市污水处理厂的位置等。

历史发展

公元前6世纪，古罗马城建造了排水沟渠。中国战国时期的城市中已有陶制的排水沟渠，称“陶窦”。明清北京城有比较完整的排水沟渠系统。从19世纪起，伦敦等城市为了防止传染病蔓延，开始建设近代排水设施。中国1949年有排水设施的城市为103个。1983年据258个城市统计，排水管道总长度为26448公里。

主要作用

1、从环境保护方面讲，排水工程有保护和改善环境，消除污水危害的作用。而消除污染，保护环境，是进行经济建设必不可少的条件，是保障人民健康和造福子孙后代的大事。

2、从卫生上讲，排水工程的兴建对保障人民的健康具有深远的意义。

3、从经济上讲，首先，水是非常宝贵的自然资源，它在国民经济的各部门中都是不可缺少的。其次，污水的妥善处理，以及雨雪水的及时排除，是保证工农业正常运行的必要条件之一。同时，废水能否妥善处理，对工业生产新工艺的发展也有重要影响。

4、污水本身也有很大的经济价值，如工业废水中有价值原料的回收，不仅消除了污染，而且为国家创造了财富，降低产品成本。

设计要点

排水量

1983年据中国258个城市统计，由城市排水管道排出的污水日平均量为5746万立方米，其中生活污水为1345万立方米，占23.4％。生活污水量的大小取决于生活用水量。生活用水在使用过程中，绝大部分成为生活污水排出。雨水径流量同当地的暴雨强度、汇水面积和产生径流的地表特征有关。排水管道设计所采用的暴雨强度取决于设计重现期(重复出现一次的平均年限)。所以，设计重现期的取值影响工程的技术经济效果。取值偏高，设计的雨水径流量大，将增加建设投资。但在重要地区或短期积水即能造成严重损失的地区，设计重现期则宜取较高值。

排水制度

有两种基本类型：分流制和合流制。

分流制是设置污水和雨水两个独立的排水管道系统，分别收集和输送污水和雨水。工厂排放的比较洁净的废水（如冷却水）可收集送入雨水管道系统。

合流制只有一个排水管道系统，污水和雨水合流。为处理合流制中的污水，需设置污水截流管。

平时，污水通过截流管送入污水处理厂；雨天，超过截流管输送能力的雨水和污水混合通过溢流井溢入水体。

从环境保护、防止水体污染方面考虑，分流制比合流制好，但合流制建设费用较少。中国从1949年以来，新建的城市和旧城市的新建区一般都采用分流制；旧城一般仍用原有的合流制系统，增设污水截流管。

排水管道

收集沿途居住区和工厂排出的污水和雨水的排水管道内的水流，通常是凭借管道的坡降重力自流。为减小埋设深度，城市排水管道一般敷设在地势较低处，并尽可能使管道的坡向同地形一致。有时要设置中途排水泵站，将管道内的污水或雨水提升后，再自流输送。雨水通常分散地就近排入水体。上海、天津、武汉等城市的一些地势低的地区，雨水不能自流排出，为排除内涝，设置了雨水泵站，将雨水提升后排入水体。

排水沟道

排水沟道一般分为干沟、支沟、斗沟等数级，当排水面积较大或地形较复杂时，排水沟道级数可适当增加。它主要用以排水，有时也起到蓄水和滞水作用。通常采用明沟将涝（渍）水自流排入容泄区。但在一些地区，汛期外江水位高于排水区内的沟道水位，涝水不能自流排出，须设置泵站抽排。为了节省排水费用和能源，还要尽量利用排水区内的湖泊、洼地滞蓄一部分涝水。

污水处理

城市污水一般采用一级处理或二级处理。

一级处理又称机械处理，主要是把污水中易于沉淀的污染物质除去，处理效率比较低；一般由格栅、沉砂池、沉淀池、污泥消化池和污泥干燥设备等组成。

常用的二级处理是在一级处理后增加生物处理。生物处理分天然和人工两种：天然生物处理设施有生物塘和以处理污水为目的的灌溉田、过滤田；人工生物处理设施有氧化沟、生物滤池和曝气池等。污泥脱水干化后,或用作农肥,或焚毁。有危害性的工业废水，如产生易爆、易燃和有毒气体的废水，以及对城市污水的生物处理有抑制作用的废水等，要在工厂内进行预处理，符合标准后才可排入城市排水管道。

1983年统计，中国城市污水经过处理的只有1.6％，其中78％是一级处理。为防止环境污染，国家制定了农田灌溉水质标准。北京等城市用于农田灌溉的城市污水都经过一级处理。美、英等发达国家已处于普及二级处理的阶段；某些城市对用于农田灌溉的污水也要求进行二级处理，而且限制用污水灌溉蔬菜等作物。为满足更高的环境要求，美国等国已开始试行城市污水三级处理，以防止湖泊、海湾的富营养化，或将处理后达到城市用水质量要求的出水再加利用。中国也在进行污水处理回收利用的研究。

城市污水处理厂一般设在城市水体的下游、夏季最小频率风向的上风侧、不受洪水威胁、便于污水利用的地方。污水处理厂与居住区或公共建筑要保持一定的卫生防护距离。

布置形式

正交式布置

是各排水流域的干管以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置的形式，适用于地势向水体倾斜的地区。

截流式布置

是沿低边再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂的布置形式。

平行式布置

是为了避免因干管坡度过大而导致管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多，使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设的布置形式，适用在地势向河流方向有较大倾斜的地区。

分区布置形式

是分别在高地区和低地区敷设独立的管道系统，高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。

辐射状分散布置

是当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多出排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状分散布置。这种布置具有干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等优点。

环绕式布置

是沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理的布置形式。

影响因素

1、气象因素：全球温室效应导致强对流天气增多。

2、水循环与地表水位差：由于城区建筑、不渗水的道路和硬地等因素，使雨水难以浸入地下。

3、断电：暴雨导致的停电，也会使较好的排水系统不能生效。

4、设计理念：排水系统的设计标准与灾损程度有关。

5、排水系统建设滞后：管道老化、排水标准低。

中国的状况及应采取的措施

中华人民共和国建设部令第152号《城市排水许可管理办法》已于2006年12月11日经建设部第112次常务会议讨论通过，现予发布，自2007年3月1日起施行。

1、应加快城市排水系统的建设。中国多数城市排水管道不成系统，有的利用街道、河道排水，影响环境卫生。有的排水能力低，致使有的城市雨后长时间积水，对生活、生产影响很大。

2、应尽快探索经济、高效、节能、技术先进的、符合中国国情的城市污水处理新工艺和新技术。

3、应大力开展污水资源化研究。

4、应大力加强水质检测新技术、操作管理自动化和水处理设备标准化的研究工作。

5、积极开展研究和加以推广无害无废水工艺、闭合循环和综合利用等控制工业污染的新技术。

6、应着手进行区域排水系统的研究工作，运用系统工程的理论和方法及电子计算技术，从整个河流的范围出发，将区域规划、水资源的有效利用和污水治理等诸多因素进行综合的系统分析，建立各种模拟试验和数学模型，以寻求水污染控制的设计和管理的最优方案。

典型城市排水系统介绍

巴黎下水道长2347公里 规模超过巴黎地铁

巴黎经常下雨，但从未发生因下雨积水导致交通堵塞。 巴黎的下水道系统是一个绝世的伟大工程，这里没有黑水横流的垃圾，也没有臭气熏天的各种腐烂物体。事实上，自从雨果在《悲惨世界》中介绍冉阿让背负自己的未来女婿穿过了一段危险又深邃的下水道流沙泥之后，巴黎的下水道系统又经过了无数次的改进，现在，巴黎人甚至将其开发成了一个下水道博物馆，向世人介绍他们的成就。

巴黎的下水道均处在巴黎市地面以下50米，水道纵横交错，密如蛛网，总长2347公里，规模远超巴黎地铁。

巴黎密每年从污水中收回的固体垃圾有1.5万立方米，巴黎地区现有4座污水处理厂，日净化水能力为300多万立方米，净化后的水排入塞纳河，而每天冲洗巴黎街道和浇花浇草40万立方米的非饮用水均来自塞纳河。

东京垃圾分类处理后才排入下水道

东京地区的地下排水系统主要是为避免受到台风雨水灾害的侵袭而建的。这一系统于1992年开工，2006年竣工，是世界上最先进的下水道排水系统，其排水标准是“五至十年一遇”，由一连串混凝土立坑构成，地下河深达60米。

东京的雨水有两种渠道可以疏通：靠近河渠地域的雨水一般会通过各种建筑的排水管，以及路边的排水口直接流入雨水蓄积排放管道，最终通过大支流排入大海；其余地域的雨水，会随着每栋建筑的排水系统进入公共排雨管，再随下水道系统的净水排放管道流入公共水域。

伦敦147年前建成1700公里下水道

1700年的时候，伦敦已经是一个拥有57万人口的欧洲超级大都市，但城市的排水系统极其糟糕。一英尺多深的明渠中塞满了灰烬、动物尸体，甚至粪便。糟糕的排污系统将街道变得肮脏不堪、臭气熏天。 1842年，大不列颠帝国派出考察队去罗马和巴黎参观供排水系统，发现古罗马的排水系统比起维多利亚时代的英国要先进得多、卫生得多。为了改善地下水道，英国政府成立了一个皇家委员会。

1856年，巴瑟杰承担设计伦敦新的排水系统的任务。他计划将所有的污水直接引到泰晤士河口，全部排入大海。他最初的设计方案是：地下排水系统全长160公里，位于地下3米的深处，需挖掘350万吨土，但这个计划连续5次被否决。1858年夏天，伦敦市内的臭味达到有史以来最严重的程度，伦敦市政当局在巨大的舆论压力下，不得不同意了巴瑟杰的城市排水系统改造方案。

1859年，伦敦地下排水系统改造工程正式动工。1865年工程完工，实际长度超过设计方案，全长达到1700公里以上，当年伦敦的全部污水都被排往大海。