影響天津市中心城區汛期排水的因素與技術對策

李青 徐志勇 趙毅

摘要：本文結合天津市中心城區近年來大暴雨城市內澇狀況，淺析除提高排水設計標準外，影響汛期排水的因素和技術對策。

關鍵詞：中心城區??汛期??影響因素??技術對策

中圖分類號： S276 文獻標識碼： A

“下水道是城市的心臟”。天津市做為一座快速發展的沿海特大城市，在大暴雨面前并沒有形成大面積的積水，一方面是由于防汛預案完備，準備充分，指揮得力，排水職工齊心協力；另一方面得益于不斷完善的排水設施，但仍有不足之處，亟待完善?，F將影響城區排水的因素及相應對策分述如下：

一、初期雨水水質的影響及技術對策

自上世紀50年代以來，天津市中心城區排水設施已初具規模，逐漸形成了雨、污分流的排水體制：污水匯流入污水處理廠處理后入海，雨水就近入河。

初期雨水，顧名思義就是降雨初期時的雨水。由于降雨初期雨水溶解了空氣中的大量酸性氣體、汽車尾氣、工廠廢氣等污染性氣體，降落地面后，又因為沖刷瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、建筑工地等，使得初期雨水中含有大量的有機物、病原體、重金屬、油脂、懸浮固體等污染物質。因此，初期雨水的污染程度較高，通常超過了普通城市污水的污染程度。

如果將初期雨水直接排入自然承受水體，會對水體造成非常嚴重的污染，因此必須對初期雨水進行棄流處理，通過設置雨污切換裝置，將降雨初期雨水分流至污水管道；對于降雨后期污染程度較輕的雨水，經過預處理截留水中的懸浮物、固體顆粒雜質后，可以直接排入自然承受水體，以有效地保護自然水體。

目前，我國對于初期雨水沒有明確的界定。我國《建筑與小區雨水利用工程技術規范》（GB50400－2006）5.6.4條規定，初期雨水量應按下墊面實測收集雨水的CODcr、SS、色度等污染物濃度確定。當無資料時，屋面棄流可采用2mm-3mm徑流厚度，地面棄流可采用3mm-5mm徑流厚度。在相關的石化設計規范中規定，主要就是對裝置區初期雨水視為污水，一般定為前10分鐘內的雨水量或30mm厚的雨水，初期雨水需要進入廠區的污水處理系統中進行處理。天津市現有城市污水處理廠的設計規模均只按旱季污水量設計，沒有包括初期雨水量，初期雨水通過污水截流管在進入污水處理廠前均溢流入排水河，造成未經處理的污染較重的初期雨水與經過處理的凈化后的污水共同流入污水河，污染了排入河道的水體。天津市中心城區一般在中小雨時是不允許向海河、子牙河、北運河、新開河等一級河道排雨，只有當大雨或暴雨雨量超過30mm時才可向一級河道泄水。

技術對策：為爭取排瀝防澇時間，應盡快界定初期雨水的排放標準，解決好初期雨水的時間、排放出路，這樣才能便于汛期運行調度，減少對排放水體的污染，改善水環境。

此外，對現有合流管應加大截流倍數，接入污水管道。上海市蘇州河采用3倍污水量計算管道過水斷面，超過截流倍數，再就近排入河道，取得了較好效果。另外，應嚴格控制地面污染，減少亂潑亂倒、垃圾堆積；加強管理，嚴禁將垃圾掃入雨水井。

二、城鄉間汛期搶排沖突的影響及技術對策

天津市中心城區河網密集、水面眾多，河道總長度231.4km，湖泊水面151 處，河湖水面總面積34.88km2，約占中心城區面積的9.4%。

在旱季，要保景觀水位、保農田灌溉，河渠均處于高水位；在汛期，又要堅持“兩低一騰空”的排水調度原則，造成上述用水的搶排，使得海河水系水位猛漲，自流排水口門失效，排水泵站揚程增高，排水量減少，迅速達到警戒水位，甚至造成低洼地區倒灌的不良后果。

技術對策：本著確保工農業發展和人民生命及財產安全的原則，堅持排水科學調度，實行“兩低一騰空”原則，利用有限排水能力，充分分析雨勢，搞好順序排水方案，計算不同雨勢沿程流經時間和逕流時間，制定出不同的調度方案，達到順序排水的目的。

三、地面沉降對排水設施的影響及技術對策

地面沉降，地下管網所受損害最為直接，對給排水管道的破壞更是首當其沖，也就更容易造成內澇的發生。地面沉降將改變排水管道的原始狀態，使部分地段管道出現破損，造成雨后積水，排水能力降低；污水外溢，污染地下水水質。

深層地下水是天津市中南部地區的主要供水開采層。自七十年代大規模開發深層地下水以來，開采量不斷增加，1993年天津市中南部地區深層地下水開采量達4.27億m3。天津地區地質構造以泥質、沙質為主，隨著近幾年經濟迅速發展，新的建筑群規模和數量不斷增加，特殊的地質構造加上快速的城市建設，以及地下水的取用，使天津地面沉降幅度很大。從1959年至1982年，最大累計沉降量為2.15m，1982年測得市區的平均沉降速率為94毫米。目前，最大累計沉降量已達2.5m，沉降量100mm以上的范圍已達900km2。?控沉以后，情況雖得到緩解，但仍有10－20mm不等的沉降，形成多處漏斗區。

由于大幅度沉降，在沉降漏斗區更易發生排水管道的不均勻沉降。天津市大沽路泵站至復興門泵站約3km，由于大沽路泵站附近的原棉四廠引用地下水，造成地面沉降，1982年與1963年比較，沉降約1.2m；而復興門泵站附近沒有大量引用地下水，沉降只有0.4m。這樣，大沽路泵站至復興門泵站之間的管道發生約0.5‰坡度變化，按ф90cm計算，由原來1‰坡度、流量0.52m3/s，降低至0.5‰坡度、流量0.36 m3/s。上下游兩座泵站排水不協調，為大沽路泵站改造提供了依據。

技術對策：對全市現有管道進行全面的管段高程變化復測，如果依靠水面坡度排水的管道出現緩坡或倒坡，應逐步補建旁通管，以補足相應管段流量。要堅持控制地面沉降，控制地下水的開采，年深井用水量應控制在3000萬噸以下。

四、海河高水位對自流口門的影響及技術對策

由于城區歷年的地面沉降，海河堤岸也隨之沉降，原海河金湯橋所設置的警戒水位4.5M.T.D，現已不足3 M.T.D。由于城區地面沉降，現在地面高程只有2.5～3.5m，當海河水位處于3.5M.T.D以上高水位時，所有向海河水系自流的排水口門均需閉閘，造成雨水排水無出路；若閘門關閉不及時，還會造成河水倒灌的危害。目前全市向市區海河水系（包括子牙河、北運河、南運河等）自流的排水口門還有31座（海河22座，子牙河4座，北運河5座），是防汛排水的主要危害。

技術對策：應就近用截流管連接相鄰的兩處或若干處自流口門，建設永久性景觀泵站，以減少自流排水口門的數量。

五、海潮頂托對汛期排水的影響及技術對策

海潮一般隨月亮之圓缺和晝夜不同發生潮汐變化，即高潮與低潮。由于天津市市區上世紀七十年代大量開采地下水，造成地面沉降，中心市區段的堤岸也相應隨之降低約2m，海河由原來一般常水位2～3 M.T.D，已經形成現在持續高水位，略低于中心市區的一般地面高程，并略高于海河沿岸低沉式路面。雨季連續降雨后，當在海河上游無客水時，海河水位已增至4.2 M.T.D；如海河上游來水，將很難容納；再若海潮處于高潮時，將造成海河市區段持續高水位，這樣市區汛期排水將會受阻。

技術對策：在海河節制處建一座150 m3/s的泵站，不受海潮的影響，低潮時提升海河節制閘，汛期能保持海河相對低水位，由間斷排水變成連續排水，有利中心市區及沿海河下游區域瀝水排除，提高防汛排水的安全性。

此外，在施工程影響、排水系統設計標準相對較低、雨水出路減少、地表不透水所占比例提高，相應造成地表水滲入量減小、徑流量加大形成積水，也是造成排水時間延長、積水情況加劇的原因。

結論：為了解決天津市水環境面臨的問題，營造良好的城市水環境，水務部門確定了“統籌規劃建設、突出截污治污、優化廠網布局、補充環境水源、強化調度管理、提升綜合功能”的清水工程治理思路，將兼顧工程和管理措施并重，以截污治污為根本，抓住管網配套這條主線，未雨綢繆，從最壞處著手向最好努力，使天津市防汛排水搞得更好。