城市排水設(shè)施改造及排水防澇能力提升研究
——以鄭州市為例

鄭繼紅 劉興讓

（鄭州市市政工程管理處，河南 鄭州 450053）

0 引言

城市排水設(shè)施是城市極為重要的市政設(shè)施，是城市防洪排澇的必要設(shè)施。排水設(shè)施完善程度決定著城市排水、防洪排澇的工作效能。鄭州市作為新興特大城市，近年來(lái)發(fā)展速度很快，如何提標(biāo)改造城市排水設(shè)施和健全完善防汛排澇應(yīng)急機(jī)制體制，解決城市內(nèi)澇，應(yīng)對(duì)極端天氣，確保城市安全與發(fā)展，成為迫在眉睫的頭等大事。

1 城市排水設(shè)施和防汛排澇應(yīng)急工作機(jī)制存在的問(wèn)題

1.1 排水設(shè)施方面

城市排水設(shè)施是城市防洪排澇工作的根本，排水設(shè)施功能是否正常，設(shè)施總量是否滿足需要，排放標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)標(biāo)，建設(shè)理念是否正確，管養(yǎng)質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，資金投入是否充足等因素，對(duì)城市排水起著關(guān)鍵作用。目前，城市排水設(shè)施存在如下突出問(wèn)題。

1.1.1 排水管網(wǎng)總量不足、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，城市排水能力不足［1-2］。鄭州市城區(qū)面積762.41 km2，城區(qū)人口416.64萬(wàn)人［3］，雨水管網(wǎng)設(shè)施總量約2 800 km，與建成區(qū)面積相當(dāng)?shù)某鞘邢嗖畛^(guò)一半；在役排水管網(wǎng)達(dá)到1年一遇標(biāo)準(zhǔn)的約1 200 km，占總量的43%，達(dá)到1～5年一遇標(biāo)準(zhǔn)的管網(wǎng)約580 km，占總量的20%，達(dá)到5年一遇標(biāo)準(zhǔn)的管網(wǎng)約1 100 km，占總量的37%。按同類(lèi)型城市排水標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足標(biāo)準(zhǔn)的管網(wǎng)僅占總量的1/3。

1.1.2 城市主要泄洪河（渠）道數(shù)量少、行洪標(biāo)準(zhǔn)低和因管養(yǎng)問(wèn)題出現(xiàn)河道淤堵、占?jí)?、破壞等現(xiàn)象，泄洪能力不足［1-2］。達(dá)到50～100年一遇標(biāo)準(zhǔn)的河道1條，達(dá)到50年一遇標(biāo)準(zhǔn)的河道5條，50年一遇標(biāo)準(zhǔn)以下河道有3條，按最新河道規(guī)劃100年一遇標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有一條能完全達(dá)標(biāo)。且以上河道因管理問(wèn)題，出現(xiàn)局部河段淤堵、占?jí)?、破壞現(xiàn)象，造成河道泄洪能力下降。

1.1.3 城市泵站重現(xiàn)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高低不同，泵站供電可靠性低，部分泵站設(shè)施缺陷明顯，排水能力不足［1-2］。鄭州市市管下穿鐵路雨水立交泵站共31座，建設(shè)時(shí)間跨度較大，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同。據(jù)統(tǒng)計(jì)，最早的泵站建于20世紀(jì)70年代末，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)最低的泵站重現(xiàn)期僅有5年一遇。期間雖也進(jìn)行多次提升改造，但部分泵站仍存在標(biāo)準(zhǔn)低、設(shè)施缺陷明顯的情況。按照新的泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)50年一遇要求進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，達(dá)到現(xiàn)行50年一遇標(biāo)準(zhǔn)的泵站6座，占比僅為19%，剩余25座泵站能力均不達(dá)標(biāo)。泵站達(dá)到二級(jí)負(fù)荷等級(jí)雙回路供電以上要求的泵站8座，占比僅為25%，剩余的23座泵站為單回路市電供電或單回路市電加發(fā)電機(jī)供電，泵站電源可靠性低。市管隧道、涵洞配套泵站，由于建設(shè)理念問(wèn)題，大部分都建于隧道、涵洞內(nèi)部，位于地勢(shì)低洼地帶，遇到極端天氣超量降雨，極易被淹沒(méi)，導(dǎo)致泵站停運(yùn)。

1.1.4 應(yīng)對(duì)極端天氣超標(biāo)降雨能力不足，存在城市應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)備不足，種類(lèi)不全，與之匹配的應(yīng)急配套設(shè)施不健全等問(wèn)題。

1.1.5 未進(jìn)行城市排水設(shè)施全面普查，未建立設(shè)施信息庫(kù)，設(shè)施管養(yǎng)理念、手段落后，設(shè)施管養(yǎng)計(jì)劃缺乏周期性、科學(xué)性。

1.2 應(yīng)急防汛排澇工作機(jī)制方面

第一，城市排水設(shè)施管理的相關(guān)規(guī)定和條例的制定沒(méi)有緊密結(jié)合城市特點(diǎn)，管網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)等明顯落后于發(fā)達(dá)城市，阻礙了城市的發(fā)展。第二，城市排水設(shè)施管轄涉及多個(gè)部門(mén)且分散，設(shè)施狀況參差不齊，未形成系統(tǒng)、總體管理理念，且缺乏統(tǒng)一性、集中性，系統(tǒng)治理、聯(lián)合調(diào)度難度大。第三，城市防汛工作缺失高端專(zhuān)業(yè)人才，缺乏入汛前的總體汛情預(yù)判工作機(jī)制和長(zhǎng)期存在的積水點(diǎn)系統(tǒng)研究解決工作機(jī)制。第四，排水設(shè)施監(jiān)管機(jī)制不健全，監(jiān)管力量不足，雨、污分流監(jiān)管制度執(zhí)行不徹底，存在雨污合流現(xiàn)象。第五，應(yīng)對(duì)特大暴雨和極端天氣預(yù)警機(jī)制和集中統(tǒng)一指揮調(diào)度制度不健全。第六，亟須建立和完善特大暴雨和極端天氣事件帶來(lái)的災(zāi)后搶險(xiǎn)搶修、災(zāi)后復(fù)建工作的認(rèn)定、資金撥付等快速高效的工作機(jī)制等。

2 城市排水設(shè)施優(yōu)化改造方案及建議

2.1 排水設(shè)施方面

2.1.1 城市雨污水管網(wǎng)設(shè)施。由于城市發(fā)展迅速，管網(wǎng)建設(shè)持續(xù)延伸，老舊管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜、信息不全，所以對(duì)城市排水管網(wǎng)進(jìn)行排查與檢測(cè)并建立周期性排查檢測(cè)制度，建立管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，是有效保障城市排水防澇的基本措施。近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，先進(jìn)的管網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備如潛望鏡、CCTV管道檢測(cè)儀等裝置的使用，解決了管網(wǎng)設(shè)施的檢測(cè)問(wèn)題，但受限于檢測(cè)費(fèi)用高、管網(wǎng)設(shè)施量巨大、管網(wǎng)設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)條件制約、檢測(cè)出設(shè)施病害多、整改資金巨大等因素，管網(wǎng)設(shè)施并未得到全面的檢測(cè)和維護(hù)。由于城市雨污水管網(wǎng)設(shè)施多埋于地下，所以管網(wǎng)建設(shè)投入資金量遠(yuǎn)少于其他市政設(shè)施投入資金。長(zhǎng)期以來(lái)，城市建設(shè)重地上、輕地下，管網(wǎng)建設(shè)跟不上城市發(fā)展的速度，對(duì)已投入使用的管網(wǎng)管養(yǎng)工作不夠重視，部分設(shè)施還存在老化、淤堵嚴(yán)重的現(xiàn)象，雨污水管網(wǎng)設(shè)施得不到系統(tǒng)、全面的養(yǎng)護(hù)，造成管網(wǎng)設(shè)施過(guò)水能力嚴(yán)重下降［4］。

針對(duì)上述問(wèn)題建議如下。第一，加強(qiáng)管網(wǎng)排查，以此指導(dǎo)管理與養(yǎng)護(hù)工作的正常、規(guī)范化開(kāi)展。通過(guò)定期的排查與監(jiān)測(cè)及時(shí)跟蹤排水設(shè)施信息，掌握管網(wǎng)現(xiàn)狀，制定合理的養(yǎng)護(hù)周期及養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，指導(dǎo)管理工作的開(kāi)展。第二，加大管網(wǎng)設(shè)施養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)投入，購(gòu)置先進(jìn)的檢測(cè)儀器和養(yǎng)護(hù)作業(yè)設(shè)備，建立完善的定期和長(zhǎng)期管網(wǎng)疏挖和更新改造工作機(jī)制，確保設(shè)施排水能力正常。第三，新建道路項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，提高新建項(xiàng)目排水管網(wǎng)設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；改建、擴(kuò)建道路項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，原管網(wǎng)設(shè)施應(yīng)同步提升標(biāo)準(zhǔn)，翻新改造，確保管網(wǎng)設(shè)施排水標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提高和排水能力持續(xù)提升［5］。

2.1.2 城市泄洪河（渠）道設(shè)施。城區(qū)的主要泄洪河（渠）道有河、渠、明溝、暗涵等排水設(shè)施，這些設(shè)施的排水能力和標(biāo)準(zhǔn)是城市防洪排澇工作的關(guān)鍵。

針對(duì)上述問(wèn)題建議如下。第一，加大經(jīng)費(fèi)投入，建立完善的定期和長(zhǎng)期河道疏挖清淤工作機(jī)制，確保河（渠）道等排水泄洪通暢。第二，結(jié)合城市排水體系現(xiàn)狀，科學(xué)評(píng)估排水標(biāo)準(zhǔn)和排水能力，加大資金投入，科學(xué)規(guī)劃、制定河（渠）道、明溝、暗涵等排水設(shè)施改造提升方案，分期分批實(shí)施，逐步完成提標(biāo)改造工作。第三，全面健全完善河（渠）道信息化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，持續(xù)提升統(tǒng)一、集中調(diào)度指揮能力。第四，在主要泄洪河（渠）道末端建設(shè)大型樞紐雨水泵站，提升河道泄洪能力，加快泄洪速度［5］。

2.1.3 城市泵站設(shè)施。目前，城市泵站在經(jīng)歷特大暴雨后，設(shè)施受損嚴(yán)重，暴露出很多問(wèn)題和不足，比如建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、單電源供電、備用發(fā)電機(jī)設(shè)備老化、泵站抬升、信息化系統(tǒng)功能不完善等問(wèn)題，亟須推進(jìn)實(shí)施泵站設(shè)施災(zāi)后重建、功能完善、提標(biāo)改造等工作。

①對(duì)于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，排水能力不足的泵站，泵站建設(shè)年代不同，設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)變化大，早期建設(shè)的泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、排水能力不足，已不能滿足當(dāng)前排水需求。建議制定統(tǒng)一提升標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)評(píng)估、復(fù)核計(jì)算泵站排水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不達(dá)標(biāo)的泵站設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造，對(duì)達(dá)標(biāo)泵站設(shè)備進(jìn)行更新改造，提高泵站排水設(shè)施性能。

②完善建設(shè)泵站雙電源供電模式，提高泵站供電可靠性。據(jù)調(diào)查，某些省會(huì)城市雨水泵站達(dá)到二級(jí)負(fù)荷以上供電標(biāo)準(zhǔn)即雙回路（雙電源）供電模式的泵站僅占雨水泵站總數(shù)的25%。由于單回路市電通常采用架空線路供電，在極端天氣下，高壓架空線極易發(fā)生故障，造成泵站突發(fā)停電。建議對(duì)具備條件的雨水泵站完善建設(shè)雙電源供電模式，提升供電標(biāo)準(zhǔn)，提高供電可靠性。

③更新提升泵站備用發(fā)電機(jī)設(shè)備，提高應(yīng)急使用可靠性。結(jié)合供電資源和泵站現(xiàn)狀，對(duì)無(wú)法建設(shè)雙電源供電模式的泵站，補(bǔ)配、更新、擴(kuò)容發(fā)電機(jī)設(shè)備，提升設(shè)備性能，消除設(shè)備老化、容量不足等隱患，提高應(yīng)急使用可靠性。

④持續(xù)完善、提升泵站信息化管控系統(tǒng)平臺(tái)功能，持續(xù)提升泵站智能化管理水平。目前，很多城市對(duì)泵站的管理實(shí)現(xiàn)了信息化集中管控運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)泵站設(shè)施“精準(zhǔn)監(jiān)控、科學(xué)調(diào)度”的目標(biāo)，提高工作效率、降低管理成本、減少病害帶來(lái)的危害，使泵站設(shè)施管理工作全面提質(zhì)增效。建議加大資金投入，持續(xù)對(duì)現(xiàn)有泵站信息化管控系統(tǒng)平臺(tái)功能進(jìn)行升級(jí)完善，逐步實(shí)現(xiàn)泵站信息化向智能化管理的轉(zhuǎn)變。

⑤加大增配防汛應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)備投入，完善立交橋（涵洞）等特殊區(qū)域的應(yīng)急搶險(xiǎn)配套設(shè)施，提升應(yīng)急搶險(xiǎn)能力。近年來(lái)，從中央到地方都高度重視城市內(nèi)澇工作，投入不斷加大，購(gòu)置和配備的移動(dòng)泵車(chē)等設(shè)備，在城市防汛應(yīng)急搶險(xiǎn)工作中發(fā)揮了巨大作用。建議認(rèn)真總結(jié)防汛經(jīng)驗(yàn)，補(bǔ)充購(gòu)置應(yīng)急設(shè)備數(shù)量、種類(lèi)，如增加大功率應(yīng)急移動(dòng)泵車(chē)、增配應(yīng)急電源車(chē)等；在條件允許的立交橋（涵洞）區(qū)域建設(shè)適合移動(dòng)泵車(chē)工作的配套設(shè)施，如集水池、專(zhuān)用排水管網(wǎng)等設(shè)施，充分發(fā)揮移動(dòng)泵車(chē)應(yīng)急搶險(xiǎn)功能；在城市范圍內(nèi)開(kāi)放型的廣場(chǎng)、公園等場(chǎng)所建設(shè)地下儲(chǔ)水池，充分發(fā)揮海綿城市設(shè)施功能。

⑥對(duì)存在明顯缺陷泵站設(shè)施進(jìn)行完善、提升、改造。首先，針立交橋下污水外溢、道路客水流入的泵站，由于城市建設(shè)的快速發(fā)展，立交橋下及道路早期建設(shè)的排水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)低、管徑偏小，排水能力有限，再加之雨水泵站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，抽升能力有限，不能滿足實(shí)際需求。每逢大雨以上降雨時(shí)，橋下的污水井大量污水外溢及道路雨水匯流入立交橋下，造成泵站抽升不及，道路積水?dāng)嘈小＝ㄗh可改遷立交橋區(qū)的污水管網(wǎng)，并對(duì)橋區(qū)附近排水管網(wǎng)提標(biāo)改造，消除污水外溢和外來(lái)客水，徹底解決立交橋積水問(wèn)題；對(duì)原泵站進(jìn)行提標(biāo)改造或者重新選址，建設(shè)副泵站，增大抽升能力，縮短立交橋下積水時(shí)間。其次，針對(duì)地勢(shì)低洼的泵站，在遇到特大暴雨時(shí)，泵站設(shè)施極易被水淹沒(méi)，導(dǎo)致泵站癱瘓，無(wú)法正常運(yùn)行。建議對(duì)以上泵站設(shè)施進(jìn)行提升改造，消除水淹隱患。最后，針對(duì)變壓器容量不足的泵站，每逢強(qiáng)降雨泵站需全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，不能全負(fù)荷開(kāi)機(jī)運(yùn)行。建議對(duì)以上泵站變壓器進(jìn)行增容改造，確保泵站在第一時(shí)間全負(fù)荷開(kāi)機(jī)，充分發(fā)揮泵站排水能力。

2.2 防汛工作機(jī)制方面

2.2.1 借鑒發(fā)達(dá)城市先進(jìn)管養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善和健全排水設(shè)施管理相關(guān)法規(guī)條例和規(guī)范，不斷提高城市防洪排澇和設(shè)施防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范排水設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、驗(yàn)收與移交、養(yǎng)護(hù)維修等工作，依法依規(guī)管養(yǎng)設(shè)施，確保排水設(shè)施的安全運(yùn)行與可持續(xù)發(fā)展。

2.2.2 加大改革力度，整合資源，建立集中、統(tǒng)一的排水設(shè)施管養(yǎng)機(jī)構(gòu)；修訂完善各級(jí)防汛預(yù)案，建立防災(zāi)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制和高效的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，確保防汛指揮體系各成員單位在應(yīng)急狀態(tài)下能各司其職、聯(lián)動(dòng)抗災(zāi)。

2.2.3 建立城市防汛高端專(zhuān)業(yè)人才庫(kù)，制定年總體汛情研判制度和城市積水點(diǎn)研討制度。加大設(shè)施管理單位人才培養(yǎng)與引進(jìn)高技術(shù)管理專(zhuān)業(yè)人才力度，強(qiáng)化管理手段，以管促養(yǎng)。

2.2.4 加大改革力度，設(shè)立專(zhuān)門(mén)的排水設(shè)施監(jiān)管機(jī)構(gòu)，建立科學(xué)完善的監(jiān)管工作機(jī)制，提高監(jiān)管程度的規(guī)范性。嚴(yán)格貫徹執(zhí)行雨污分流制度，對(duì)舊城區(qū)的防洪排澇管網(wǎng)進(jìn)行改造，使雨洪變害為利，成為服務(wù)人類(lèi)生產(chǎn)、生活的有利資源。

2.2.5 建立和完善極端天氣災(zāi)后排水設(shè)施搶修工作流程和工作機(jī)制。提升迅速、全面、準(zhǔn)確摸排受災(zāi)受損信息的統(tǒng)計(jì)能力，增強(qiáng)災(zāi)后重建和恢復(fù)生產(chǎn)的針對(duì)性、精準(zhǔn)度。高效制定災(zāi)后重建方案，堅(jiān)持輕重緩急、短期與長(zhǎng)期相結(jié)合的原則，分步實(shí)施、穩(wěn)步推進(jìn)。

2.2.6 完善應(yīng)對(duì)極端天氣預(yù)警機(jī)制及機(jī)構(gòu)。健全以城市防洪排澇綜合決策支持為目標(biāo)的預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)城市地表徑流情況和城區(qū)內(nèi)的排水管網(wǎng)、暗渠、雨水井、排水泵站等排水設(shè)施開(kāi)展的全面信息排查，建立現(xiàn)代化的地下管網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)［6］，科學(xué)決策，提升防洪排澇智能預(yù)警能力。

2.2.7 加快城市排水設(shè)施智慧化建設(shè)［5］。推進(jìn)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)治理體系和治理能力現(xiàn)代化，構(gòu)建城市排水設(shè)施安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系并與GIS管網(wǎng)地圖結(jié)合，對(duì)排水管網(wǎng)及其附屬設(shè)施安全運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過(guò)大數(shù)據(jù)智能化分析，為管網(wǎng)設(shè)施精準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)提供決策支持，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式、科學(xué)化、精細(xì)化、智能化市政管理，切實(shí)提高防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)和防范化解風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)的能力和水平。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市排水設(shè)施在城市防汛中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，關(guān)乎城市居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。筆者從事市政排水管養(yǎng)工作多年，總結(jié)當(dāng)前城市排水設(shè)施存在的問(wèn)題，提出改造思路和建議，僅供參考和研討。