唐建國：城市雨水排水系統提標改造與建設途徑
城市雨水排水系統是城市重要的基礎設施，直接關乎城市排水安全和內澇防治水平，也影響著城市水環境質量。國家對提高城市排水和內澇防治標準一直有明確的要求，“十四五”規劃又提出了具體的發展目標。“綠色、藍色、灰色、管理”相統一、相協調的城市雨水排水提標改造與建設思路，體現了綠色發展、增強城市韌性的理念，也是提升城市排水標準，削減雨天出流污染、發揮現有設施作用的措施途徑，國際諸多城市實踐證明是行之有效的，是符合我國城市發展需要的。
教授級高級工程師，上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司總工程師。主要研究方向為給水排水、水環境工程設計與研究。
01面臨的形勢
2013年《國務院關于加強城市基礎設施建設的意見》（國發〔2013〕36號）中提出：“在全面普查、摸清現狀基礎上，編制城市排水防澇設施規劃。加快雨污分流管網改造與排水防澇設施建設，解決城市積水內澇問題。積極推行低影響開發建設模式……。到2015年，重要防洪城市達到國家規定的防洪標準。全面提高城市排水防澇、防洪減災能力，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委員會2020年7月17日召開會議，研究部署防汛救災工作。提出：“要全面提高災害防御能力，堅持以防為主、防抗救相結合；把重大工程建設、重要基礎設施補短板、城市內澇治理、加強防災備災體系和能力建設等納入“十四五”規劃中統籌考慮” 。
中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標的建議中明確：“加強城鎮老舊小區改造和社區建設，增強城市防洪排澇能力，建設海綿城市、韌性城市” 。即將發布《城鄉排水工程項目規范》明確了城市雨水管渠設計重現期標準和內澇防治重現期標準，見表1和表2。
表1 雨水管渠設計重現期（年）
表2 內澇防治設計重現期
02提標改造與建設的思路
對國家要求和表1、表2標準，我國城市的現有雨水排水設施的標準均不能滿足要求，無疑需要對現有設施進行提標改造，或者按照新標準進行新設施建設。傳統的提標改造和建設的傳統對策措施多是灰色設施改造與建設，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期標準，能夠提高內澇防治標準。但是面臨兩個現實問題，一是現有城市道路都能夠具備條件挖得開來更換管道、每個系統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，導致徑流污染嚴重，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準提高了，水體逢雨后就更加黑、更加臭？排水安全了，但是水環境壓力卻增大了。
另外，現有城市排水系統因污水混接、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”，恢復現有排水系統應有功能。
因而，城市雨水排水系統提標改造與建設面臨的不僅是管渠和內澇重現期提高的問題，還要統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，即提標改造與建設的目標是實現“兩提高、一削減、治好病”。2020年6月上海市人民政府批準的《上海市城鎮雨水排水規劃（2020-2035）》的規劃目標是：排水系統基本達到3~5 年一遇能力，50~100年一遇內澇可控，溢流污染控制率(筆者認為稱“出流污染”更加合理)達到80%。
目標多重，就要多措并舉。習近平總書記說：“提升城市排水系統時要優先考慮把有限的雨水留下來，優先考慮更多利用自然力量排水，建設自然存積、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施的壓力；“優先考慮更多利用自然力量排水，建設自然存積、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提標改造與綠色發展之路。
上海市政府為做好上海市雨水排水規劃，在2018年進行了中心城區雨水排水規劃國際方案的征集工作。中標的英國奧雅納與上海城建設設計總院（集團）有限公司聯合體提出了多措并舉的規劃思路，見圖1。通過“綠色、藍色、灰色、管理”措施實現城市排水標準提升、內澇防治標準提升和溢流污染控制；并由此支撐國際大都市的創建、保障城市安全、提升水環境質量、增加人民福祉的上海市總體規劃的目標。
世界銀行曾有報告稱：“在很多情況下，將綠色基礎設施與傳統灰色基礎設施相結合，可以提供增強系統表現和更好保護社區的新一代解決方案” 。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、灰色設施相結合才能夠有效解決雨水（管道）排水標準提高和雨天出流污染削減的問題。
圖1 城市雨水排水提標改造建設理念
提高內澇標準，解決內澇問題，則就需要與城市水體的水利設施相結合，與其水位合理調度相結合，充分發揮城市水利藍色設施的作用。有了藍色，也還會助力雨水（管道）標準的提高。除此之外，還要解決現有排水系統諸多缺陷問題，“治好病”才能發揮現有排水設施應具備的功能。“常檢測、查問題，及修復、治缺陷，改混接、去污水，強養護、清積泥”干得就是管理活。
03提標改造與建設的途徑
“綠色、藍色、灰色、管理”的思路即體現了國際視野，符合我國實際，也更清晰地說明提標改造的路徑，如圖2所示。
圖2 雨水排水系統提標途徑示意
3.1 扎實做好現有排水設施管理，實現雨水排水管道“旱天無水流”在具體實踐時，首先要將“治好病”放在首位，目的是先讓現有排水設施能夠發揮應有的正常功能。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，行業戲稱“憋流制”，這是我國很多城市排水系統可悲的現狀。旱天“滿管流”還讓排水管道清淤養護成了難題，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”會導致出流污染更加加劇，雨天黑水入河的結果就是下雨黑臭。實現雨水管道“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。雨水排水管道的質量標準可以簡單歸納為：旱天無積泥和無水流。
3.2 扎實做好綠色措施，實現源頭減水流和減污染
解決水安全和水環境“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年一遇對應的小時降雨量為34 mm，提高到5年一遇對應的小時降雨量為56 mm。這“留下來”的水量，其實就是提標要增加的徑水量。
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？綠色和灰色的結合，一舉兩得：提高了排水標準，實現了減污。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，實現城市內澇防治措施落地
城市內澇的根本原因是“因洪致澇”，也就是說當流域發生洪水時，城市外圍的江河湖水體就會出現高水位、大水量、甚至高潮位，這就會導致城市內河也會高水位。在這個時候，城市排水口將被淹沒，導致排水不暢，甚至要退出運行，此時內澇不可避免，“因洪致澇”由此而生。解決內澇之患必須流域統籌、與水利統籌，這就是發揮藍色設施的重要作用。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與藍色措施共同應對內澇的關系。要提高城市排水安全，減少內澇風險，藍色措施是必不可少的。當然這里還要求多部門、多地區的流域聯合和聯動。
圖7 城市排水與藍色措施的關系
雨水排水設施不管是用灰色提標改造與建設，還是綠灰交融，提標到3~5年，沒有藍色設施和與藍色設施的聯合調度是很難實現內澇防治50~100年標準的。城市內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，也為城市內河水體在洪水期保證低水位創造了條件。二是通過水利閘站系統，在雨天來臨前進行對承接城市雨水排水的內河水位進行合理調度，實現雨天水體低水位。
實際上，城市水體有兩個功能，一是旱天景觀生態，二是雨天蓄水儲水，見圖8所示。習近平總書記給城市黑臭水體整治確定的目標是：“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、儲水創造了條件，見圖9。這個“淺”字可是有科學內涵的，是實現城市水體恢復生態的前提條件，需要勇氣去創造。
圖8 城市水體的功能
圖9 城市水體預降水位的作用
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，城市排水系統就一定會有效發揮作用。當然排水管道重現期標準提高了，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準下的雨水排水量。3.4 扎實做好灰色設施配套建設，實現排水管道真正滿足提標要求
灰色設施配套建設一定要在現有排水管道“治好病”、綠色和藍色措施配套到位的前提下，再對照提標要求，實施灰色設施的提標改造，或者新建設施。其方案設計要重視如下幾點：第一，一定要重新核實道路排水管道兩側服務范圍和服務對象是否與原有設計發生了變化、評估各個服務對象地塊綠色措施實施情況，合理確定各自服務對象對應的徑流系數，千萬不要用所謂的綜合徑流系數計算；第二，一定要核算現有雨水收集口的收水量，如果綠色措施減不下來，提標了必然要增加雨水收集口、調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。總之，要保證雨水收集“嘴巴”喝得進，雨水管網“腸子”流得快，雨水排口要通暢。對于合流制地區雨水排水提標，灰色設施最可行的辦法是，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、就是雨水排水標準。當然，一定要把新實施的排水管道有質量地建設出來，沒有質量，新建的灰色設施就發揮不了應有的作用。要做好灰色排水設施，就一定要“講好范圍、講好對象、講好進口、講好出口、講好系統、講好質量”。
3.5 扎實做好道路與水體的銜接，實現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“有空”再排？關鍵在于道路與水體的銜接關系能否做得好、做得對，能夠讓這些積水及時就排到內河水體中（見圖10）。道路行泄通道通暢了，就給城市排水設施增加了力量，積水問題也會迎刃而解，也就緩解了內澇。
圖10 道路積水行泄通道
04結語城市發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，這是不可持續發展的。實踐證明綠色措施是解決地表硬化導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，關鍵就看能否用有效的綠色措施，將現有城市工程改造好，將徑流水量和徑流污染從源頭先降下來。切記：海綿城市不能當工程建，但是城市工程可以海綿化。
“綠色、藍色、灰色”相結合體現了城市排水的國際理念，加上“管”，讓我們城市的排水系統“恢復健康”，發揮應有的功能更加符合我國城市發展的實際，讓城市更有“韌性”，為城市排水提標多重目標的實現提供的可以實施的手段。“綠色、藍色、灰色、管理”城市排水提標改造與建設的思路能否行得通，關鍵還要看一個城市各個部門能否統籌的好、協調的好、合作的好。城市排水系統是重要的基礎設施，要它發揮好作用，可不是排水部門一家的事。
近日，國務院辦公廳印發《關于加強城市內澇治理的實施意見》，其中提到，到2025年，各城市因地制宜基本形成“源頭減排、管網排放、蓄排并舉、超標應急”的城市排水防澇工程體系，排水防澇能力顯著提升，內澇治理工作取得明顯成效；有效應對城市內澇防治標準內的降雨，老城區雨停后能夠及時排干積水，低洼地區防洪排澇能力大幅提升，歷史上嚴重影響生產生活秩序的易澇積水點全面消除，新城區不再出現“城市看海”現象；在超出城市內澇防治標準的降雨條件下，城市生命線工程等重要市政基礎設施功能不喪失，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。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海綿城市、韌性城市要求更加匹配，總體消除防治標準內降雨條件下的城市內澇現象。
另外，不得不說的是：北京等城市為解決立交排水問題，所建設的雨水調蓄池是合理和正確的，為解決雨天立交積水問題發揮了重要作用，它是灰色設施的重要補充。但是很多城市將截流若干毫米初期雨水調蓄池，作為解決排水系統出流污染和提高降雨標準的“良藥”恐怕就走錯路子。這種解決雨天排水系統出流污染的準確稱謂是“雨水截流池”，不是“雨水調蓄池”。其應該建，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“初雨調蓄池”，還要解決排水標準和內澇標準提高，則更是幻想。
