上海城市雨水排水的管理与实践_排水管道养护

论文导读:：国际城市雨水排水倾向快速、高效的工程排水。加强了对全市排水管道养护工作的监管。实施雨水利用制定雨水排放费征收标准。城市调蓄、下渗等自然生态排水能力逐渐下降。上海属北亚热带季风性气候。
关键词：雨水排水，排水系统建设，排水管道养护，雨水利用，生态排水，上海

 

城市化进程导致城市地表不透水面积增加，雨水截留、下渗、蒸发等水文要素及产汇流过程变化，雨洪灾害发生机率增加^[1~2]。20世纪70年代以前，国际城市雨水排水倾向快速、高效的工程排水，利用扩大雨水管道和城市河道横断面、减少糙率或开发分洪渠道等工程性措施快速将雨水从城市范围内排除。随着城市化进程的加速，原有雨水排水理念与快速城市化进程的不相适应。从20世纪70年代以来，国际城市雨水排水理念发生转变，雨水蓄渗、缓排、利用等已成为雨水管理的重要内容，发达国家利用法律、经济、技术等多种手段，从水量和水质管理两个角度通过工程以及非工程的多种措施实行“生态排水”，使得雨水更好地进入自然水循环过程排水管道养护，从而起到了促进雨水的资源化利用，减轻城市的洪涝灾害，降低城市污水系统的处理负荷，改善城市的水环境质量和维护城市水循环的生态平衡等效应^[3~10]。上海是国内最早建现代意义雨水排水设施的城市之一，虽然目前上海城市雨水排水管理在国内尚处于较领先地位，但与发达国家相比，尚存在差距。本文在梳理上海城市雨水排水管理与实践现状的基础上，尝试提出了生态化的城市雨水排水建议，以期为今后上海城市雨水排水管理发展提供参考。

1 研究区域概况

1.2 区域概况

上海属北亚热带季风性气候，多年平均气温15.5℃，年降水总量平均为1150 mm中国论文下载中心。降雨年内分配不均，全年70%左右的雨量集中在4~9月的汛期。多年平均降雨日数132 d，降雨日平均降雨强度(即每个降雨日的平均降雨量)为8.7 mm/d，夏季(6~8月)的降雨日平均降雨量约为12.5 mm/d。中心城区行政范围包括黄浦、卢湾、静安、徐汇、长宁、虹口、普陀、杨浦和闸北等9区，面积289.44 km²，2009年底常住人口为652.97万，人口密度为2.26万/km^2[11]。

1.2 雨水排水概况

早在1843年上海开埠前，雨、污水通过城区建设的排水沟渠就近引入河道；开埠后，于修筑道路的同时，在路边开挖筑明沟暗渠以防止雨污水横流；1862年开始逐步建设现代意义的城市排水管道；至1949年，全市共有雨水管道531.5 km，11座雨水泵站，排水能力为16 m³/s；新中国成立后排水管道养护，上海排水事业进入新的发展时期，至改革开放前的1978年，全市拥有雨、污水管道1301 km，防汛泵站90座，排水能力260.3 m³/s；改革开放以来，上海排水事业进入快速发展时期，至2009年底，全市已建排水系统250个，排水管道达10588 km，建成各类泵站765座，总排水能力3537.87 m³/s，其中雨水排水能力1897.14 m³/s，中心城区共有公共排水管道7164 km，雨水排水能力885.32 m³/s^[12,13]。

目前上海城市化地区的排水模式可分为二类：城市小区强排水模式、缓冲式排水模式，中心城区多采用强排水模式。城市小区强排水模式是由小区排水管网→泵站→片内河网加外围闸或泵组成，或由排水管网→泵站→片外河网组成，这种模式是城市化地区广泛采用且有效的排水模式，一年一遇情况下的排涝模数一般为5~6 m³/s·km^2[14]。

2 存在问题分析

2.1 雨水强排水

受经济发展、城市扩张、人口增加等人类活动影响，近60年来上海中心城区土地利用类型发生了强烈变化。1947~2006年中心城区土地利用类型变化数据显示，具有良好的调蓄、下渗雨水径流效应的水域、耕地面积比例显著下降。水域比例从13.50％下降到1.05％，消失率为92.22％，耕地从1947年的53.85％到2000年已全部转变为其他用地类型(图1)。其中① 市政建设，② 建造居民区排水管道养护，③ 工厂、学校建设以及诸如泥沙淤积、垃圾倾倒等其它原因是约60%、25%和15%水域消失的主要驱动力^[15]。在耕地和水域逐步转变为城市住宅、交通、公共建筑和工业等用地过程中，城市调蓄、下渗等自然生态排水能力逐渐下降，取而代之的是工程性的强排水措施。研究显示，1950’s～1990’s中心城区的消失河道数目、长度、槽蓄容量均与泵站增加排水能力有着良好的正相关性(R均超过0.95)；分行政区的统计数据也显示单位面积泵站排水能力和现有水面率关系图存在良好的负相关性(R=0.58)，即随着各区水面率的下降，其排水能力相应增加^[15]。目前，中心城区多采用建防汛墙、造泵站，遵循“围起来，打出去”的排水方针，为强排水模式。与此同时，上海目前采用的排水标准是一般地区为1年一遇(36 mm/h防御能力)，重要地区为3~5年一遇(50~56 mm/h防御能力)，虽然基本能够做到在汛期1年一遇设计暴雨强度下，排水系统不发生合流污水或雨水溢流排江现象，但与国内外其他城市相比，上海中心城区排水系统建设采用的设计暴雨重现期标准尚处于偏低水平(表1)中国论文下载中心。虽然近年来中心城区防汛排水能力较建国初期有了长足增长，但防汛排水量仍然十分巨大。统计显示，近年来中心城区防汛排水量达到2.0×10⁸ m³/a，且表现出明显的季节性特征，63.84％的水量集中在5~9月的汛期(图2)，严重影响了汛期中心城区的排水安全和水环境安全。

表1 上海和国内外其他城市采用设计暴雨重现期对比

Table 1 Compare of rainfall recurrence interval in Shanghai with other cities at home and abroad

2.2 雨水径流非点源污染

在上海中心城区超过85％点源被截留后，水环境质量的维持工作仍然艰巨，在可对比的22个重点整治河道断面中，约有18％的断面水质出现了恶化，究其原因，主要是初期雨水污染尚缺乏有效的控制和治理。由于城市初期雨水径流携带了大量的来源于城市地表、城市污水以及排水系统管道沉积的污染物质，致使在城市点源污染被较好控制后，初期雨水造成的城市非点源污染已成为城市河流、湖泊和河口等受纳水体的重要污染源，这也是目前世界城市水环境污染、生态系统健康失衡的重要原因之一。初期雨水污染负荷大，监测数据显示，中心城区成都路和江苏路合流制排水系统初期雨水中主要污染物质COD和NH₄⁺-N的事件平均浓度分别介于343.4~452.9 mg/L和17.6~23.3 mg/L，分别超过地表水Ⅴ标准7.6~9.3和7.8~11.7倍(表2)。上述系统的合流污水浓度与国内武汉汉阳区合流制排水系统、上海杨浦区合流制排水系统以及昆明城区合流污水的测量结果相对接近，已经达到国外其他城市排水系统合流污水污染平均水平^[16~18](表2)。2007~2009年统计数据显示，苏州河沿岸排水系统初期雨水溢流量达3300×10⁴ m³/a。汛期巨量的初期雨水溢流，对苏州河尤其是汛期水质造成了严重的冲击性污染。

表2 合流制排水系统各类污水事件平均浓度(mg/L)

Table 2 Events mean concentration of different waste water ofcombined or separate sewerage system (mg/L)

*为TN浓度。

3 城市雨水排水管理

与达国家相对完善的包括雨水排水和雨水利用在内的城市雨水管理机制和政策相比较^[19~21](表3)，目前我国的城市雨水管理主要侧重于对雨水资源的综合利用。城市雨水利用政策包括国家层面和地方政府层面两类。国家级的相关法律和政策有：《中华人民共和国水法》、《中国生态住宅技术评估手册及设计要点》、《健康住宅建设设计要点》等，对雨水收集、利用方面的内容进行了规定。与此同时，各级地方政府也纷纷制订了各种关于城市雨水利用的法规政策。这些法规政策为城市雨水利用提供了保障和支持，但仍存在许多问题中国论文下载中心。如从激励的方向和内容来看大多仍局限在末端利用方面；从政策类型方面看，多是政府管制和行政措施排水管道养护，尚未从市场激励等多方协同作用的角度建立起真正的法规体系^[22]。

目前上海对雨水排水的管理主要依据2006年6月22日上海市第十二届人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过了上海市排水管理条例(2006年修正)，目的在于加强上海市的排水管理，确保排水设施完好和正常运行，防治洪涝灾害，改善水环境，保障人民生命财产安全，促进经济和社会发展。该条例所称排水，是指对产业废水、生活污水（以下统称污水）和大气降水的接纳、输送、处理、排放的行为，实行排水许可和排水设施使用收费制度。排水许可证制度是依据《国务院对确需保留的行政审批项目设定行政许可的决定》、《上海市排水管理条例》和《上海市合流污水治理设施管理办法》实施，其中对雨水排水的审批要求包括：排水(雨水、污水)竣工图、排水专用监测井竣工验收单、试排水检测水质化验报告(连续)，并依据申请项目的日排水量差异(是否超过500 m³)规定了不同的审批程序，但水质化验报告不包括雨水水质，日排水量不包括雨水量。排水设施使用收费制度依据《上海市排水设施使用费征收管理办法》执行，目的在于加快本市合流污水的治理，确保排水设施建设和运行维护的资金来源，排水费按排水量计算征收，排水量的计算主要依据其用水量而定，未对雨水排放量作规定。

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