唐建國：城市雨水排水系統(tǒng)提標(biāo)改造與建設(shè)途徑
城市雨水排水系統(tǒng)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，直接關(guān)乎城市排水安全和內(nèi)澇防治水平，也影響著城市水環(huán)境質(zhì)量。國家對提高城市排水和內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)一直有明確的要求，“十四五”規(guī)劃又提出了具體的發(fā)展目標(biāo)。“綠色、藍色、灰色、管理”相統(tǒng)一、相協(xié)調(diào)的城市雨水排水提標(biāo)改造與建設(shè)思路，體現(xiàn)了綠色發(fā)展、增強城市韌性的理念，也是提升城市排水標(biāo)準(zhǔn)，削減雨天出流污染、發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)施作用的措施途徑，國際諸多城市實踐證明是行之有效的，是符合我國城市發(fā)展需要的。
教授級高級工程師，上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團）有限公司總工程師。主要研究方向為給水排水、水環(huán)境工程設(shè)計與研究。
01面臨的形勢
2013年《國務(wù)院關(guān)于加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見》（國發(fā)〔2013〕36號）中提出：“在全面普查、摸清現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，編制城市排水防澇設(shè)施規(guī)劃。加快雨污分流管網(wǎng)改造與排水防澇設(shè)施建設(shè)，解決城市積水內(nèi)澇問題。積極推行低影響開發(fā)建設(shè)模式……。到2015年，重要防洪城市達到國家規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)。全面提高城市排水防澇、防洪減災(zāi)能力，用10年左右時間建成較完善的城市排水防澇、防洪工程體系” 。
中共中央政治局常務(wù)委員會2020年7月17日召開會議，研究部署防汛救災(zāi)工作。提出：“要全面提高災(zāi)害防御能力，堅持以防為主、防抗救相結(jié)合；把重大工程建設(shè)、重要基礎(chǔ)設(shè)施補短板、城市內(nèi)澇治理、加強防災(zāi)備災(zāi)體系和能力建設(shè)等納入“十四五”規(guī)劃中統(tǒng)籌考慮” 。
中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)的建議中明確：“加強城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造和社區(qū)建設(shè)，增強城市防洪排澇能力，建設(shè)海綿城市、韌性城市” 。即將發(fā)布《城鄉(xiāng)排水工程項目規(guī)范》明確了城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)澇防治重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)，見表1和表2。
表1 雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期（年）
表2 內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期
02提標(biāo)改造與建設(shè)的思路
對國家要求和表1、表2標(biāo)準(zhǔn)，我國城市的現(xiàn)有雨水排水設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)均不能滿足要求，無疑需要對現(xiàn)有設(shè)施進行提標(biāo)改造，或者按照新標(biāo)準(zhǔn)進行新設(shè)施建設(shè)。傳統(tǒng)的提標(biāo)改造和建設(shè)的傳統(tǒng)對策措施多是灰色設(shè)施改造與建設(shè)，擴大排水管道管徑、加大雨水泵站能力。其固然能夠提高雨水管道重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)，能夠提高內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)。但是面臨兩個現(xiàn)實問題，一是現(xiàn)有城市道路都能夠具備條件挖得開來更換管道、每個系統(tǒng)也都有條件來建更大的雨水泵站，沒有條件該怎么辦？二是因城市地表硬化，導(dǎo)致徑流污染嚴(yán)重，故排水管道越大、泵站越大，雨天向城市水體排放有污染的徑流雨水就越多，那豈不是雨水排水標(biāo)準(zhǔn)提高了，水體逢雨后就更加黑、更加臭？排水安全了，但是水環(huán)境壓力卻增大了。
另外，現(xiàn)有城市排水系統(tǒng)因污水混接、地下水入滲、水體水倒灌、高水位運行、管道積泥清通不到位等諸多問題，還需要“先治病”，恢復(fù)現(xiàn)有排水系統(tǒng)應(yīng)有功能。
因而，城市雨水排水系統(tǒng)提標(biāo)改造與建設(shè)面臨的不僅是管渠和內(nèi)澇重現(xiàn)期提高的問題，還要統(tǒng)籌解決雨天各類雨水口出流污染的問題和排水管道諸多缺陷問題，即提標(biāo)改造與建設(shè)的目標(biāo)是實現(xiàn)“兩提高、一削減、治好病”。2020年6月上海市人民政府批準(zhǔn)的《上海市城鎮(zhèn)雨水排水規(guī)劃（2020-2035）》的規(guī)劃目標(biāo)是：排水系統(tǒng)基本達到3~5 年一遇能力，50~100年一遇內(nèi)澇可控，溢流污染控制率(筆者認(rèn)為稱“出流污染”更加合理)達到80%。
目標(biāo)多重，就要多措并舉。習(xí)近平總書記說：“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的‘海綿城市’。” 把“有限的雨水留下來”一是體現(xiàn)對雨水資源的珍惜，二是雨水留在了源頭，不就減少了擴大灰色設(shè)施的壓力；“優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”則是給出了具體和行之有效的城市排水系統(tǒng)提標(biāo)改造與綠色發(fā)展之路。
上海市政府為做好上海市雨水排水規(guī)劃，在2018年進行了中心城區(qū)雨水排水規(guī)劃國際方案的征集工作。中標(biāo)的英國奧雅納與上海城建設(shè)設(shè)計總院（集團）有限公司聯(lián)合體提出了多措并舉的規(guī)劃思路，見圖1。通過“綠色、藍色、灰色、管理”措施實現(xiàn)城市排水標(biāo)準(zhǔn)提升、內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)提升和溢流污染控制；并由此支撐國際大都市的創(chuàng)建、保障城市安全、提升水環(huán)境質(zhì)量、增加人民福祉的上海市總體規(guī)劃的目標(biāo)。
世界銀行曾有報告稱：“在很多情況下，將綠色基礎(chǔ)設(shè)施與傳統(tǒng)灰色基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合，可以提供增強系統(tǒng)表現(xiàn)和更好保護社區(qū)的新一代解決方案” 。這里的綠色就是我們的“海綿措施”。
國際實踐充分證明，只有綠色、灰色設(shè)施相結(jié)合才能夠有效解決雨水（管道）排水標(biāo)準(zhǔn)提高和雨天出流污染削減的問題。
圖1 城市雨水排水提標(biāo)改造建設(shè)理念
提高內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)，解決內(nèi)澇問題，則就需要與城市水體的水利設(shè)施相結(jié)合，與其水位合理調(diào)度相結(jié)合，充分發(fā)揮城市水利藍色設(shè)施的作用。有了藍色，也還會助力雨水（管道）標(biāo)準(zhǔn)的提高。除此之外，還要解決現(xiàn)有排水系統(tǒng)諸多缺陷問題，“治好病”才能發(fā)揮現(xiàn)有排水設(shè)施應(yīng)具備的功能。“常檢測、查問題，及修復(fù)、治缺陷，改混接、去污水，強養(yǎng)護、清積泥”干得就是管理活。
03提標(biāo)改造與建設(shè)的途徑
“綠色、藍色、灰色、管理”的思路即體現(xiàn)了國際視野，符合我國實際，也更清晰地說明提標(biāo)改造的路徑，如圖2所示。
圖2 雨水排水系統(tǒng)提標(biāo)途徑示意
3.1 扎實做好現(xiàn)有排水設(shè)施管理，實現(xiàn)雨水排水管道“旱天無水流”在具體實踐時，首先要將“治好病”放在首位，目的是先讓現(xiàn)有排水設(shè)施能夠發(fā)揮應(yīng)有的正常功能。否則，雨水管道、合流管道因受地下水入滲、污水混接、雨水口納污、末端排口淹沒截流（倒灌）、排口旱天閘門不開（泵站不運行）等影響，旱天雨水排水管道、合流管道都是滿管流，行業(yè)戲稱“憋流制”，這是我國很多城市排水系統(tǒng)可悲的現(xiàn)狀。旱天“滿管流”還讓排水管道清淤養(yǎng)護成了難題，就是清，清的是“清湯寡水”。不能夠把淤泥清出來，雨天就進河。排水口（雨水泵站）旱天不開，雨天開，不可能把污染減少了，“零存整取”會導(dǎo)致出流污染更加加劇，雨天黑水入河的結(jié)果就是下雨黑臭。實現(xiàn)雨水管道“旱天無水流”、合流管道旱天低水位，措施就是查缺陷、修管道、治排口，杜絕地下水入滲和水體水倒灌；就是大力推進雨污混接改造、杜絕雨水篦子納污；就是讓清積泥更加有效。雨水排水管道的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可以簡單歸納為：旱天無積泥和無水流。
3.2 扎實做好綠色措施，實現(xiàn)源頭減水流和減污染
解決水安全和水環(huán)境“兩水平衡”矛盾最有效的手段就是“海綿措施”，或者綠色措施，從源頭上削減徑流水量的同時也削減了徑流污染。把城市市政工程“海綿化”，就是知行合一落實總書記的海綿城市理念，一定要應(yīng)做盡做。如圖3~圖5所示。
圖3 人行道樹池綠色化改造（示意）
圖4 道路綠化隔離帶綠色化改造
圖5 小區(qū)雨污混接綠色化改造
美國費城“綠色英畝計劃”就是典型案例，1英畝（0.4 hm²），控制1英寸徑流雨水（25.4 mm），最新說法是4年前提高到了1.5英寸（38.1 mm），如圖6所示。上海雨水排水管道1年一遇對應(yīng)的小時降雨量為34 mm，提高到5年一遇對應(yīng)的小時降雨量為56 mm。這“留下來”的水量，其實就是提標(biāo)要增加的徑水量。
圖6 費城綠色英畝計劃
有了能夠控制徑流水量和徑流污染的綠色措施，雨水篦子收集的徑流雨水就一定會少、徑流雨水就一定會干凈，灰色的雨水排水管道和末端雨水泵站也就一定會小。綠色多了，灰色少了，排到河道水體的雨水就少了，受納水體排水壓力也就小了、承受污染的壓力也就輕了。雨水排水管道中淤泥從哪來，不就是徑流污染造成的嗎？綠色和灰色的結(jié)合，一舉兩得：提高了排水標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了減污。這是解決“兩水平衡”矛盾的有效手段，何樂而不為？3.3 扎實做好藍色措施，實現(xiàn)城市內(nèi)澇防治措施落地
城市內(nèi)澇的根本原因是“因洪致澇”，也就是說當(dāng)流域發(fā)生洪水時，城市外圍的江河湖水體就會出現(xiàn)高水位、大水量、甚至高潮位，這就會導(dǎo)致城市內(nèi)河也會高水位。在這個時候，城市排水口將被淹沒，導(dǎo)致排水不暢，甚至要退出運行，此時內(nèi)澇不可避免，“因洪致澇”由此而生。解決內(nèi)澇之患必須流域統(tǒng)籌、與水利統(tǒng)籌，這就是發(fā)揮藍色設(shè)施的重要作用。日本《下水道指南》中有一張非常形象的示意圖，詳見圖7。其清晰地解釋的城市排水系統(tǒng)與藍色措施共同應(yīng)對內(nèi)澇的關(guān)系。要提高城市排水安全，減少內(nèi)澇風(fēng)險，藍色措施是必不可少的。當(dāng)然這里還要求多部門、多地區(qū)的流域聯(lián)合和聯(lián)動。
圖7 城市排水與藍色措施的關(guān)系
雨水排水設(shè)施不管是用灰色提標(biāo)改造與建設(shè)，還是綠灰交融，提標(biāo)到3~5年，沒有藍色設(shè)施和與藍色設(shè)施的聯(lián)合調(diào)度是很難實現(xiàn)內(nèi)澇防治50~100年標(biāo)準(zhǔn)的。城市內(nèi)澇防治有兩個重要途徑，一是從城市外圍解決，讓城外洪水繞城而行。我國上海的吳淞江工程、貴陽貫城河分洪隧道和日本東京外郭放水路等均是起到了讓“外水不進城”的重要作用，也為城市內(nèi)河水體在洪水期保證低水位創(chuàng)造了條件。二是通過水利閘站系統(tǒng)，在雨天來臨前進行對承接城市雨水排水的內(nèi)河水位進行合理調(diào)度，實現(xiàn)雨天水體低水位。
實際上，城市水體有兩個功能，一是旱天景觀生態(tài)，二是雨天蓄水儲水，見圖8所示。習(xí)近平總書記給城市黑臭水體整治確定的目標(biāo)是：“清水綠岸，魚翔淺底” 明確了城市水體要避免高水位，大水面。旱天“淺”水，就為雨天蓄水、儲水創(chuàng)造了條件，見圖9。這個“淺”字可是有科學(xué)內(nèi)涵的，是實現(xiàn)城市水體恢復(fù)生態(tài)的前提條件，需要勇氣去創(chuàng)造。
圖8 城市水體的功能
圖9 城市水體預(yù)降水位的作用
如果說綠色解決的是源頭，灰色解決的是過程，這個藍色措施解決的就是末端，所以藍色措施是保障安全排水和內(nèi)澇防治的重要組成部分。在正常降雨情況下，只要水體是低水位，把雨水排水口露出來，城市排水系統(tǒng)就一定會有效發(fā)揮作用。當(dāng)然排水管道重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)提高了，水體接納城市雨水的容量也要重新確定，要保證能夠受納得了新標(biāo)準(zhǔn)下的雨水排水量。3.4 扎實做好灰色設(shè)施配套建設(shè)，實現(xiàn)排水管道真正滿足提標(biāo)要求
灰色設(shè)施配套建設(shè)一定要在現(xiàn)有排水管道“治好病”、綠色和藍色措施配套到位的前提下，再對照提標(biāo)要求，實施灰色設(shè)施的提標(biāo)改造，或者新建設(shè)施。其方案設(shè)計要重視如下幾點：第一，一定要重新核實道路排水管道兩側(cè)服務(wù)范圍和服務(wù)對象是否與原有設(shè)計發(fā)生了變化、評估各個服務(wù)對象地塊綠色措施實施情況，合理確定各自服務(wù)對象對應(yīng)的徑流系數(shù)，千萬不要用所謂的綜合徑流系數(shù)計算；第二，一定要核算現(xiàn)有雨水收集口的收水量，如果綠色措施減不下來，提標(biāo)了必然要增加雨水收集口、調(diào)整雨水收集口間距和雨水口形式，確保地表徑流水量收得進來；第三，要核實受納水體在雨天排水的對應(yīng)水位，或者泵站前池運行水位，要對壓力出流進行必要的核算，確保雨天雨水排得出去；第四，在上述條件下，重新核實和計算需要的雨水排水管管徑�？傊�，要保證雨水收集“嘴巴”喝得進，雨水管網(wǎng)“腸子”流得快，雨水排口要通暢。對于合流制地區(qū)雨水排水提標(biāo)，灰色設(shè)施最可行的辦法是，新建道路雨水排水管道，把道路雨水從原有合流管中分出去，提的就是合流管的截流倍數(shù)、就是雨水排水標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，一定要把新實施的排水管道有質(zhì)量地建設(shè)出來，沒有質(zhì)量，新建的灰色設(shè)施就發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。要做好灰色排水設(shè)施，就一定要“講好范圍、講好對象、講好進口、講好出口、講好系統(tǒng)、講好質(zhì)量”。
3.5 扎實做好道路與水體的銜接，實現(xiàn)雨天路面積水通暢行泄
暴雨期間，允許道路積水15 cm。難道就讓水積著？還是等城市排水系統(tǒng)“有空”再排？關(guān)鍵在于道路與水體的銜接關(guān)系能否做得好、做得對，能夠讓這些積水及時就排到內(nèi)河水體中（見圖10）。道路行泄通道通暢了，就給城市排水設(shè)施增加了力量，積水問題也會迎刃而解，也就緩解了內(nèi)澇。
圖10 道路積水行泄通道
04結(jié)語城市發(fā)展的歷程就是地表硬化的過程，也就是徑流水量和徑流污染增加的過程，這是不可持續(xù)發(fā)展的。實踐證明綠色措施是解決地表硬化導(dǎo)致的徑流水量和徑流污染增加最有效的辦法，“海綿城市”理念貫徹的好不好，關(guān)鍵就看能否用有效的綠色措施，將現(xiàn)有城市工程改造好，將徑流水量和徑流污染從源頭先降下來。切記：海綿城市不能當(dāng)工程建，但是城市工程可以海綿化。
“綠色、藍色、灰色”相結(jié)合體現(xiàn)了城市排水的國際理念，加上“管”，讓我們城市的排水系統(tǒng)“恢復(fù)健康”，發(fā)揮應(yīng)有的功能更加符合我國城市發(fā)展的實際，讓城市更有“韌性”，為城市排水提標(biāo)多重目標(biāo)的實現(xiàn)提供的可以實施的手段。“綠色、藍色、灰色、管理”城市排水提標(biāo)改造與建設(shè)的思路能否行得通，關(guān)鍵還要看一個城市各個部門能否統(tǒng)籌的好、協(xié)調(diào)的好、合作的好。城市排水系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，要它發(fā)揮好作用，可不是排水部門一家的事。
近日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強城市內(nèi)澇治理的實施意見》，其中提到，到2025年，各城市因地制宜基本形成“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系，排水防澇能力顯著提升，內(nèi)澇治理工作取得明顯成效；有效應(yīng)對城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的降雨，老城區(qū)雨停后能夠及時排干積水，低洼地區(qū)防洪排澇能力大幅提升，歷史上嚴(yán)重影響生產(chǎn)生活秩序的易澇積水點全面消除，新城區(qū)不再出現(xiàn)“城市看海”現(xiàn)象；在超出城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)的降雨條件下，城市生命線工程等重要市政基礎(chǔ)設(shè)施功能不喪失，基本保障城市安全運行；有條件的地方積極推進海綿城市建設(shè)。到2035年，各城市排水防澇工程體系進一步完善，排水防澇能力與建設(shè)海綿城市、韌性城市要求更加匹配，總體消除防治標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)降雨條件下的城市內(nèi)澇現(xiàn)象。
另外，不得不說的是：北京等城市為解決立交排水問題，所建設(shè)的雨水調(diào)蓄池是合理和正確的，為解決雨天立交積水問題發(fā)揮了重要作用，它是灰色設(shè)施的重要補充。但是很多城市將截流若干毫米初期雨水調(diào)蓄池，作為解決排水系統(tǒng)出流污染和提高降雨標(biāo)準(zhǔn)的“良藥”恐怕就走錯路子。這種解決雨天排水系統(tǒng)出流污染的準(zhǔn)確稱謂是“雨水截流池”，不是“雨水調(diào)蓄池”。其應(yīng)該建，也必須建。但是在不“治好”排水管道毛病，不解決雨水排水管道旱天“滿管流”，不有效地解決徑流污染問題，不解決管道積泥有效清通問題等，就沒有初期雨水，何談初期雨水截流。依靠“下雨就滿”的“初雨調(diào)蓄池”，還要解決排水標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)提高，則更是幻想。
