城市排水系統(tǒng)升級與優(yōu)化實踐引言隨著城市化進程加速與極端天氣頻發(fā)，城市排水系統(tǒng)面臨“內(nèi)澇頻發(fā)、水質(zhì)超標、韌性不足”的三重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)“重排輕蓄、重末端輕源頭”的治理模式已難以適應新時代需求。2021年國務院印發(fā)《“十四五”城市排水防澇體系建設(shè)行動計劃》，明確提出“系統(tǒng)化、智慧化、綠色化”的升級方向。本文結(jié)合實踐經(jīng)驗，從規(guī)劃重構(gòu)、設(shè)施迭代、智慧管控、機制創(chuàng)新四大維度，探討城市排水系統(tǒng)從“末端治理”向“系統(tǒng)韌性”轉(zhuǎn)型的路徑與實踐。一、系統(tǒng)規(guī)劃：以“全周期韌性”為核心重構(gòu)空間布局排水系統(tǒng)升級的前提是打破“碎片化”規(guī)劃邏輯，構(gòu)建“源頭減排-中途輸送-末端調(diào)蓄”全流程協(xié)同的空間體系，實現(xiàn)“雨洪管理”與“城市發(fā)展”的動態(tài)平衡。1.銜接上位規(guī)劃的空間協(xié)同將排水系統(tǒng)規(guī)劃納入國土空間規(guī)劃，明確“三區(qū)三線”（生態(tài)保護區(qū)、農(nóng)業(yè)空間、城鎮(zhèn)空間；生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界）對排水設(shè)施的約束。例如：在城鎮(zhèn)開發(fā)邊界內(nèi)預留調(diào)蓄空間（如公園、綠地下方的地下調(diào)蓄池），避免“重建設(shè)、輕留白”；在生態(tài)保護區(qū)內(nèi)保留自然水體（如湖泊、濕地）作為“天然調(diào)蓄庫”，禁止違規(guī)填湖造地；結(jié)合道路、地塊規(guī)劃，同步設(shè)計透水鋪裝、下沉式綠地等源頭減排設(shè)施，實現(xiàn)“規(guī)劃一張圖”。2.“源頭-中途-末端”的全流程設(shè)計采用低影響開發(fā)（LID）理念，將雨洪管理融入城市建設(shè)各環(huán)節(jié)：源頭減排：通過透水磚、屋頂花園、生物滯留池等設(shè)施，減少雨水地表徑流（目標：新建區(qū)域徑流系數(shù)控制在0.5以下）；中途輸送：優(yōu)化管網(wǎng)布局，推行雨污分流（老舊城區(qū)采用“截流倍數(shù)法”逐步改造，新建區(qū)域嚴格雨污分流），避免污水混入雨水管網(wǎng)；末端調(diào)蓄：在易澇點（如地鐵口、低洼路段）周邊建設(shè)地下調(diào)蓄池或利用現(xiàn)有水體（如人工湖）改造，提升雨水儲存能力（調(diào)蓄容量需滿足“50年一遇暴雨”滯蓄要求）。二、設(shè)施升級：從“老化短板”到“性能提升”的硬件迭代設(shè)施是排水系統(tǒng)的“物理基礎(chǔ)”，需針對管網(wǎng)老化、泵站低效、調(diào)蓄不足等問題，開展精準升級。1.老舊管網(wǎng)的修復與更新針對傳統(tǒng)混凝土管“腐蝕、破裂、淤堵”等問題，采用非開挖修復技術(shù)（如CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯、紫外光固化修復）替代傳統(tǒng)開挖施工，減少對交通與居民生活的影響。例如：對淤堵嚴重的管網(wǎng)，采用高壓水沖洗+機器人檢測（CCTV管道檢測）定位缺陷，再用CIPP內(nèi)襯修復；對材質(zhì)老化的管網(wǎng)，更換為HDPE管（高密度聚乙烯），提升抗腐蝕與抗沉降性能（使用壽命可達50年以上）。2.泵站與調(diào)蓄設(shè)施的性能優(yōu)化泵站升級：將傳統(tǒng)泵站改造為智能泵站，采用變頻控制技術(shù)（根據(jù)水位自動調(diào)節(jié)泵機轉(zhuǎn)速），降低能耗（節(jié)能率可達30%以上）；安裝遠程監(jiān)測系統(tǒng)（監(jiān)測水位、流量、功率），實現(xiàn)“無人值守、遠程調(diào)度”。調(diào)蓄設(shè)施擴容：在城市建成區(qū)，利用地下空間（如停車場、廣場下方）建設(shè)調(diào)蓄池（容量通常為1-5萬立方米），解決“地上空間不足”問題；在郊區(qū)，利用自然濕地改造為“生態(tài)調(diào)蓄區(qū)”，同時實現(xiàn)雨水凈化（去除率：COD≥60%、SS≥80%）。3.截流設(shè)施的精準化改造針對“合流制管網(wǎng)污水直排”問題，將傳統(tǒng)截流井升級為智能截流井（安裝雨量傳感器與電動閥門），根據(jù)降雨量自動調(diào)節(jié)截流倍數(shù)（小雨時截流倍數(shù)為3-5，大雨時關(guān)閉截流閥，避免雨水倒灌污水管網(wǎng)）。三、智慧化轉(zhuǎn)型：以“數(shù)字孿生”為支撐實現(xiàn)精準管控智慧化是提升排水系統(tǒng)預測、預警、調(diào)度能力的關(guān)鍵，核心是構(gòu)建“感知-平臺-決策”三位一體的數(shù)字孿生體系。1.物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡的構(gòu)建在管網(wǎng)節(jié)點、泵站、調(diào)蓄池、易澇點安裝水位、流量、水質(zhì)、雨量傳感器（如超聲波水位計、電磁流量計、COD傳感器），實現(xiàn)“全要素、全時段”監(jiān)測。例如：在易澇點安裝積水深度傳感器（精度±1cm），實時傳輸積水數(shù)據(jù)；在管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點安裝流量傳感器，監(jiān)測管網(wǎng)負荷（避免“超量輸送”導致破裂）。2.數(shù)字孿生平臺的應用整合GIS（地理信息系統(tǒng)）、BIM（建筑信息模型）、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建排水系統(tǒng)數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)“物理系統(tǒng)-虛擬系統(tǒng)”的動態(tài)映射。例如：通過GIS展示管網(wǎng)布局、易澇點位置、調(diào)蓄設(shè)施分布；通過BIM模型模擬管網(wǎng)老化、泵站故障等場景，預測風險（如“某路段管網(wǎng)破裂將導致周邊3個小區(qū)積水”）；結(jié)合暴雨強度公式（如芝加哥雨型），模擬不同降雨情景下的排水過程，優(yōu)化調(diào)蓄設(shè)施與泵站的運行策略。3.智能決策系統(tǒng)的落地基于數(shù)字孿生模型，開發(fā)AI決策引擎，實現(xiàn)“預測-預警-調(diào)度”自動化：內(nèi)澇預警：通過機器學習模型（如LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡）預測未來2小時內(nèi)澇點（準確率≥90%），向居民發(fā)送短信預警（如“XX路段將出現(xiàn)積水，請繞行”）；泵站調(diào)度：根據(jù)管網(wǎng)水位與調(diào)蓄池容量，自動調(diào)節(jié)泵機啟停（如“調(diào)蓄池水位達到80%時，啟動泵站排水”）；應急處置：當發(fā)生管網(wǎng)破裂時，系統(tǒng)自動生成搶修路徑（結(jié)合實時交通數(shù)據(jù)），并通知維修人員。四、協(xié)同管理：從“部門分割”到“多方聯(lián)動”的機制創(chuàng)新排水系統(tǒng)涉及水利、城管、環(huán)保、規(guī)劃、交通等多部門，需打破“各自為政”的管理模式，建立“協(xié)同聯(lián)動”的體制機制。1.跨部門協(xié)同機制的建立成立城市排水防澇聯(lián)席會議（由市政府分管領(lǐng)導牽頭，各相關(guān)部門負責人參加），定期召開會議：信息共享：水利部門提供水文數(shù)據(jù)（如河道水位）、城管部門提供管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、交通部門提供道路積水數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)打通”；責任分工：明確“源頭減排由規(guī)劃部門負責、管網(wǎng)改造由城管部門負責、河道排澇由水利部門負責”的責任清單，避免“推諉扯皮”；應急聯(lián)動：制定城市內(nèi)澇應急預案（分為藍色、黃色、橙色、紅色四級預警），明確各部門響應職責（如消防部門負責積水區(qū)域救援、交通部門負責疏導車輛）。2.社會參與的模式創(chuàng)新PPP模式：鼓勵社會資本參與排水設(shè)施建設(shè)與運營（如調(diào)蓄池、智慧平臺），政府通過“可行性缺口補助”或“特許經(jīng)營權(quán)”給予回報；居民參與：通過“社區(qū)宣傳”鼓勵居民安裝雨水收集裝置（如屋頂雨水桶），用于澆灌綠植（可減少小區(qū)雨水徑流20%-30%）；企業(yè)責任：要求新建小區(qū)開發(fā)商配套建設(shè)海綿設(shè)施（如下沉式綠地、透水鋪裝），并納入“竣工驗收”指標。五、實踐案例：某省會城市排水系統(tǒng)升級項目解析1.項目背景該城市是典型的“南方多雨城市”，老城區(qū)管網(wǎng)建成于上世紀80-90年代，雨污合流率達60%，內(nèi)澇點超過20個（主要集中在地鐵口、商業(yè)中心），河道水質(zhì)長期處于“劣V類”。2.實施措施規(guī)劃重構(gòu)：將排水系統(tǒng)規(guī)劃納入國土空間規(guī)劃，預留10處地下調(diào)蓄空間（總?cè)萘?0萬立方米），新建區(qū)域徑流系數(shù)控制在0.45以下；設(shè)施升級：改造老舊管網(wǎng)200公里（采用CIPP非開挖修復），新建智能泵站10座（變頻控制，節(jié)能率35%），建設(shè)地下調(diào)蓄池5座（總?cè)萘?0萬立方米）；智慧化轉(zhuǎn)型：構(gòu)建數(shù)字孿生平臺（整合GIS、BIM、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)），安裝傳感器1000個（覆蓋管網(wǎng)、泵站、易澇點），開發(fā)AI決策引擎（內(nèi)澇預警準確率92%）；協(xié)同管理：成立排水防澇聯(lián)席會議，制定應急預案（四級預警），推行PPP模式（引入社會資本建設(shè)調(diào)蓄池）。3.實施效果內(nèi)澇次數(shù)減少70%（從每年20次降至6次）；河道水質(zhì)達標率提升至85%（從“劣V類”升至“IV類”）；管網(wǎng)運行能耗降低30%（智能泵站節(jié)能效果顯著）；居民滿意度提升至90%（內(nèi)澇預警與處置及時）。結(jié)論與展望城市排水系統(tǒng)升級是韌性城市建設(shè)的重要內(nèi)容，需堅持“規(guī)劃引領(lǐng)、設(shè)施支撐、智慧管控、協(xié)同管理”四位一體的思路