城市排水系統

城市排水系統是處理和排除城市污水和雨水的工程設施系統，是城市公用設施的組成部分。城市排水系統規劃是城市總體規劃的組成部分。城市排水系統通常由排水管道和污水處理廠組成。在實行污水、雨水分流制的情況下，污水由排水管道收集，送至污水處理后，排入水體或回收利用；雨水徑流由排水管道收集后，就近排入水體。

城市排水系統規劃的任務是使整個城市的污水和雨水通暢地排泄出去，處理好污水，達到環境保護的要求。規劃的主要內容包括：估算城市排水量，選擇排水制度，設計排水管道，確定污水處理方法和城市污水處理廠的位置等。

公元前6世紀，古羅馬城建造了排水溝渠。中國戰國時期的城市中已有陶制的排水溝渠，稱“陶竇”。明清北京城有比較完整的排水溝渠系統。從19世紀起，倫敦等城市為了防止傳染病蔓延，開始建設近代排水設施。中國1949年有排水設施的城市為103個。1983年據258個城市統計，排水管道總長度為26448公里。

1、從環境保護方面講，排水工程有保護和改善環境，消除污水危害的作用。而消除污染，保護環境，是進行經濟建設必不可少的條件，是保障人民健康和造福子孫後代的大事。

2、從衛生上講，排水工程的興建對保障人民的健康具有深遠的意義。

3、從經濟上講，首先，水是非常寶貴的自然資源，它在國民經濟的各部門中都是不可缺少的。其次，污水的妥善處理，以及雨雪水的及時排除，是保證工農業正常運行的必要條件之一。同時，廢水能否妥善處理，對工業生產新工藝的發展也有重要影響。

4、污水本身也有很大的經濟價值，如工業廢水中有價值原料的回收，不僅消除了污染，而且為國家創造了財富，降低產品成本。

排水量

1983年據中國258個城市統計，由城市排水管道排出的污水日平均量為5746萬立方米，其中生活污水為1345萬立方米，佔23.4％。生活污水量的大小取決於生活用水量。生活用水在使用過程中，絕大部分成為生活污水排出。雨水徑流量同當地的暴雨強度、匯水面積和產生徑流的地表特徵有關。排水管道設計所採用的暴雨強度取決於設計重現期(重複出現一次的平均年限)。所以，設計重現期的取值影響工程的技術經濟效果。取值偏高，設計的雨水徑流量大，將增加建設投資。但在重要地區或短期積水即能造成嚴重損失的地區，設計重現期則宜取較高值。

排水制度

有兩種基本類型：分流制和合流制。

分流制是設置污水和雨水兩個獨立的排水管道系統，分別收集和輸送污水和雨水。工廠排放的比較潔凈的廢水（如冷卻水）可收集送入雨水管道系統。

合流制只有一個排水管道系統，污水和雨水合流。為處理合流制中的污水，需設置污水截流管。

平時，污水通過截流管送入污水處理廠；雨天，超過截流管輸送能力的雨水和污水混合通過溢流井溢入水體。

從環境保護、防止水體污染方面考慮，分流制比合流制好，但合流制建設費用較少。中國從1949年以來，新建的城市和舊城市的新建區一般都採用分流制；舊城一般仍用原有的合流制系統，增設污水截流管。

排水管道

收集沿途居住區和工廠排出的污水和雨水的排水管道內的水流，通常是憑藉管道的坡降重力自流。為減小埋設深度，城市排水管道一般敷設在地勢較低處，並儘可能使管道的坡向同地形一致。有時要設置中途排水泵站，將管道內的污水或雨水提升后，再自流輸送。雨水通常分散地就近排入水體。上海、天津、武漢等城市的一些地勢低的地區，雨水不能自流排出，為排除內澇，設置了雨水泵站，將雨水提升後排入水體。

排水溝道

排水溝道一般分為乾溝、支溝、斗溝等數級，當排水面積較大或地形較複雜時，排水溝道級數可適當增加。它主要用以排水，有時也起到蓄水和滯水作用。通常採用明溝將澇（漬）水自流排入容泄區。但在一些地區，汛期外江水位高於排水區內的溝道水位，澇水不能自流排出，須設置泵站抽排。為了節省排水費用和能源，還要盡量利用排水區內的湖泊、窪地滯蓄一部分澇水。

污水處理

城市污水一般採用一級處理或二級處理。

一級處理又稱機械處理，主要是把污水中易於沉澱的污染物質除去，處理效率比較低；一般由格柵、沉砂池、沉澱池、污泥消化池和污泥乾燥設備等組成。

常用的二級處理是在一級處理后增加生物處理。生物處理分天然和人工兩種：天然生物處理設施有生物塘和以處理污水為目的的灌溉田、過濾田；人工生物處理設施有氧化溝、生物濾池和曝氣池等。污泥脫水干化后，或用作農肥，或焚毀。有危害性的工業廢水，如產生易爆、易燃和有毒氣體的廢水，以及對城市污水的生物處理有抑制作用的廢水等，要在工廠內進行預處理，符合標準后才可排入城市排水管道。

1983年統計，中國城市污水經過處理的只有1.6％，其中78％是一級處理。為防止環境污染，國家制定了農田灌溉水質標準。北京等城市用於農田灌溉的城市污水都經過一級處理。美、英等發達國家已處於普及二級處理的階段；某些城市對用於農田灌溉的污水也要求進行二級處理，而且限制用污水灌溉蔬菜等作物。為滿足更高的環境要求，美國等國已開始試行城市污水三級處理，以防止湖泊、海灣的富營養化，或將處理后達到城市用水質量要求的出水再加利用。中國也在進行污水處理回收利用的研究。

城市污水處理廠一般設在城市水體的下游、夏季最小頻率風向的上風側、不受洪水威脅、便於污水利用的地方。污水處理廠與居住區或公共建築要保持一定的衛生防護距離。

是各排水流域的干管以最短距離沿與水體垂直相交的方向布置的形式，適用於地勢向水體傾斜的地區。

是沿低邊再敷設主幹管，並將各干管的污水截流送至污水廠的布置形式。

是為了避免因干管坡度過大而導致管內流速過大，使管道受到嚴重沖刷或跌水井過多，使干管與等高線及河道基本上平行，主幹管與等高線及河道成一傾斜角敷設的布置形式，適用在地勢向河流方向有較大傾斜的地區。

是分別在高地區和低地區敷設獨立的管道系統，高地區的污水靠重力流直接流入污水廠，低地區的污水用水泵抽送至高地區干管或污水廠。

是當城鎮中央部分地勢高，且向周圍傾斜，四周又有多出排水出路時，各排水流域的干管常採用輻射狀分散布置。這種布置具有干管長度短，管徑小，管道埋深淺，便於污水灌溉等優點。

是沿四周布置主幹管，將各干管的污水截流送往污水廠集中處理的布置形式。

1、氣象因素：全球溫室效應導致強對流天氣增多。

2、水循環與地表水位差：由於城區建築、不滲水的道路和硬地等因素，使雨水難以浸入地下。

3、斷電：暴雨導致的停電，也會使較好的排水系統不能生效。

4、設計理念：排水系統的設計標準與災損程度有關。

5、排水系統建設滯后：管道老化、排水標準低。

1、應加快城市排水系統的建設。中國多數城市排水管道不成系統，有的利用街道、河道排水，影響環境衛生。有的排水能力低，致使有的城市雨後長時間積水，對生活、生產影響很大。

2、應儘快探索經濟、高效、節能、技術先進的、符合中國國情的城市污水處理新工藝和新技術。

3、應大力開展污水資源化研究。

4、應大力加強水質檢測新技術、操作管理自動化和水處理設備標準化的研究工作。

5、積極開展研究和加以推廣無害無廢水工藝、閉合循環和綜合利用等控制工業污染的新技術。

6、應著手進行區域排水系統的研究工作，運用系統工程的理論和方法及電子計算技術，從整個河流的範圍出發，將區域規劃、水資源的有效利用和污水治理等諸多因素進行綜合的系統分析，建立各種模擬試驗和數學模型，以尋求水污染控制的設計和管理的最優方案。

巴黎經常下雨，但從未發生因下雨積水導致交通堵塞。巴黎的下水道系統是一個絕世的偉大工程，這裡沒有黑水橫流的垃圾，也沒有臭氣熏天的各種腐爛物體。事實上，自從雨果在《悲慘世界》中介紹冉阿讓背負自己的未來女婿穿過了一段危險又深邃的下水道流沙泥之後，巴黎的下水道系統又經過了無數次的改進，現在，巴黎人甚至將其開發成了一個下水道博物館，向世人介紹他們的成就。

巴黎的下水道均處在巴黎市地面以下50米，水道縱橫交錯，密如蛛網，總長2347公里，規模遠超巴黎地鐵。

巴黎密每年從污水中收回的固體垃圾有1.5萬立方米，巴黎地區現有4座污水處理廠，日凈化水能力為300多萬立方米，凈化后的水排入塞納河，而每天沖洗巴黎街道和澆花澆草40萬立方米的非飲用水均來自塞納河。

東京地區的地下排水系統主要是為避免受到颱風雨水災害的侵襲而建的。這一系統於1992年開工，2006年竣工，是世界上最先進的下水道排水系統，其排水標準是“五至十年一遇”，由一連串混凝土立坑構成，地下河深達60米。

東京的雨水有兩種渠道可以疏通：靠近河渠地域的雨水一般會通過各種建築的排水管，以及路邊的排水口直接流入雨水蓄積排放管道，最終通過大支流排入大海；其餘地域的雨水，會隨著每棟建築的排水系統進入公共排雨管，再隨下水道系統的凈水排放管道流入公共水域。

1700年的時候，倫敦已經是一個擁有57萬人口的歐洲超級大都市，但城市的排水系統極其糟糕。一英尺多深的明渠中塞滿了灰燼、動物屍體，甚至糞便。糟糕的排污系統將街道變得骯髒不堪、臭氣熏天。 1842年，大不列顛帝國派出考察隊去羅馬和巴黎參觀供排水系統，發現古羅馬的排水系統比起維多利亞時代的英國要先進得多、衛生得多。為了改善地下水道，英國政府成立了一個皇家委員會。

1856年，巴瑟傑承擔設計倫敦新的排水系統的任務。他計劃將所有的污水直接引到泰晤士河口，全部排入大海。他最初的設計方案是：地下排水系統全長160公里，位於地下3米的深處，需挖掘350萬噸土，但這個計劃連續5次被否決。1858年夏天，倫敦市內的臭味達到有史以來最嚴重的程度，倫敦市政當局在巨大的輿論壓力下，不得不同意了巴瑟傑的城市排水系統改造方案。

1859年，倫敦地下排水系統改造工程正式動工。1865年工程完工，實際長度超過設計方案，全長達到1700公里以上，當年倫敦的全部污水都被排往大海。