市政给排水系统对城市水环境的影响及对策

市政给排水系统对城市水环境的影响及对策

梅子鲲

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摘要:城市化进程的加快导致市政给排水系统面临巨大压力，对城市水环境造成显著影响。本研究通过分析市政给排水系统的运行现状，探讨其对城市水环境的影响机制并提出相应的改善对策，研究发现，不合理的给排水系统设计、管网老化和雨污合流等问题是导致水环境恶化的主要原因，针对这些问题，提出了优化系统设计、推广海绵城市建设、加强管网改造与维护等对策建议，以期为改善城市水环境质量、促进城市可持续发展提供参考。

关键词:市政给排水系统；城市水环境；影响机制；改善对策

引言:

随着城市化进程的加快，市政给排水系统在保障城市供水安全、改善居民生活质量方面发挥着重要作用。然而系统运行过程中存在的诸多问题也对城市水环境造成了不利影响，深入研究市政给排水系统对城市水环境的影响机制，并探讨相应的改善对策，对于提升城市水环境质量、促进城市可持续发展具有重要意义，本研究旨在分析市政给排水系统的运行现状，探讨其对城市水环境的影响机制并提出针对性的改善对策，为相关决策提供科学依据。

一、市政给排水系统现状分析

（一）给水系统现状

城市给水系统是保障城市居民生活和工业生产用水的重要基础设施，其现状直接关系到城市水资源利用效率和供水质量。当前大多数城市的给水系统仍存在诸多问题，水源地保护不力，导致原水水质下降，增加了净水处理难度和成本，管网老化严重，部分城市管网使用年限已超过50年，管道腐蚀、破损现象普遍，造成严重漏损，平均漏损率高达15%-20%，管网布局不合理，部分地区管网覆盖率不足，难以满足快速城市化的需求。智能化水平较低，难以实现精准调度和实时监控，在水质方面虽然绝大多数城市自来水厂出厂水质达标率较高，但由于二次污染等原因，水龙头水质合格率仍有待提高，供水保障能力方面，部分城市在用水高峰期或干旱季节仍面临供水压力不足、间歇性停水等问题，城市给水系统亟需升级改造，以提高供水效率、保障水质安全、满足日益增长的用水需求。

（二）排水系统现状

城市排水系统是防治水污染、保护水环境的关键基础设施，其运行状况直接影响着城市水环境质量和防洪排涝能力，目前我国城市排水系统普遍存在以下问题:雨污合流制系统占比较高，在降雨时易造成污水溢流入河加重水体污染。据统计，全国城市排水管网中，雨污合流制管网占比约30%，管网容量不足，老旧管网占比高，多数城市排水管网年均更新改造率不足1%，远低于国际2%-3%的水平，排水管网覆盖不均衡，新城区管网配套相对完善，而老城区管网密度不足，排水能力较弱，排水泵站数量不足、能力不够，难以满足城市防洪排涝需求。在污水处理方面虽然城市污水处理率逐年提高，但仍有部分城市污水未经处理直接排放，加之部分污水处理厂处理工艺落后，出水水质难以达标，雨水收集利用率低也是当前排水系统面临的重要问题，大量雨水资源未能得到有效利用，面对日益严峻的城市内涝和水环境问题，现有排水系统的适应性和效能亟待提升以应对气候变化和城市化带来的挑战。

二、市政给排水系统对城市水环境的影响机制

（一）水资源利用效率影响

市政给排水系统对城市水资源利用效率的影响是多方面的，直接关系到城市水资源的可持续利用。在给水系统方面管网漏损是影响水资源利用效率的主要因素，由于管网老化、材质劣化、施工质量不佳等原因，导致大量水资源在输送过程中流失，据统计，我国城市供水管网平均漏损率约为15%，远高于发达国家5%-10%的水平，这意味着每年有数十亿立方米的水资源被浪费，用水计量和收费系统的不完善也降低了水资源利用效率。部分地区仍存在无计量用水或计量不准确的情况，难以准确反映用水量，不利于推行阶梯水价等节水措施，中水回用系统建设不足，大量可回用水未能得到有效利用，目前我国城市中水回用率仅为10%左右，远低于发达国家30%-40%的水平，在排水系统方面雨污分流不彻底导致大量雨水资源未能得到有效收集和利用，部分城市雨水管网设计标准偏低，难以应对极端降雨事件，造成雨水资源流失。污水处理厂出水水质不达标或处理能力不足，也限制了再生水的利用范围和规模，这些因素综合作用，不仅降低了水资源的利用效率还加剧了水资源短缺问题，对城市水环境造成负面影响，提高市政给排水系统的水资源利用效率，需要从管网改造、计量系统完善、中水回用、雨水利用等多个方面着手，采取综合措施以实现水资源的可持续利用。

（二）水质污染影响

市政给排水系统对城市水环境的水质污染影响主要体现在以下几个方面:在给水系统中，由于管网老化、破损，外部污染物可能渗入管网，造成水质二次污染，特别是在管网压力不足或间歇供水的情况下，污染风险更高，水厂消毒工艺不当可能导致消毒副产物超标如三卤甲烷等致癌物质的产生，对人体健康构成潜在威胁，在排水系统方面雨污合流制系统是造成水质污染的主要原因之一。在降雨时期，大量未经处理的污水随雨水直接排入河道，导致受纳水体的急性污染，据研究，CSO排放的污染负荷可占城市非点源污染总量的15%-30%，管网渗漏也是水质污染的重要来源，破损的污水管网不仅会污染地下水，还可能造成污水外溢，污染地表水体。部分污水处理厂处理工艺落后，出水难以达到相应排放标准，特别是对于新型污染物如微塑料、药物残留等的去除效果不佳，这些污染物最终进入水环境，对生态系统造成长期危害，部分地区污水收集率不足，生活污水直排现象仍然存在加剧了水体污染，在雨水排放方面初期雨水携带大量路面污染物如重金属、有机物等，若未经处理直接排入水体，同样会造成水质污染，值得注意的是，市政给排水系统对水质的影响具有累积效应和长期性。

三、市政给排水系统对城市水环境影响的主要问题

（一）系统设计不合理

市政给排水系统设计不合理是影响城市水环境的主要问题之一，涉及多个方面，在给水系统设计方面水源选择不当可能导致原水水质不佳，增加净水处理难度和成本，部分城市未充分考虑水源地保护，导致水源地周边污染源增多，原水水质持续下降。管网布局不合理如管径设计不当、管网连通性差等问题，导致部分区域供水压力不足或水力条件不佳，影响供水质量和效率，未充分考虑城市发展需求，导致供水能力不足，难以满足快速城市化带来的用水需求增长，在排水系统设计方面雨污合流制系统的广泛存在是一个突出问题，虽然雨污合流制在建设初期投资较少，但长期运行中存在诸多弊端，降雨时期，合流制系统易发生溢流，导致大量污水未经处理直接排入水体造成严重污染。雨污合流制系统增加了污水处理厂的处理负荷，降低了处理效率，排水管网设计标准偏低也是一个普遍问题，多数城市排水管网设计重现期仅为1-3年，难以应对极端降雨事件，导致城市内涝频发，污水处理厂选址不当如位于城市上游或水源地附近，增加了水环境污染风险，处理工艺选择不合理如未充分考虑进水水质特征和排放标准要求，导致出水难以达标。再生水回用系统设计不足，大量处理后的污水直接排放，未能实现水资源的循环利用，在雨水利用方面大多数城市未将雨水收集利用系统纳入整体规划，导致大量雨水资源浪费，海绵城市理念未能充分落实到给排水系统设计中，难以实现对雨水的渗、滞、蓄、净、用、排等综合管理，系统设计中未充分考虑气候变化因素如极端天气事件频发对给排水系统的影响，降低了系统的适应性和韧性。

（二）管网老化和渗漏问题

管网老化和渗漏问题是市政给排水系统面临的另一个重要挑战，直接影响着系统运行效率和城市水环境质量。在给水系统方面管网老化导致的渗漏不仅造成水资源浪费还可能引发水质安全问题，据统计，我国城市供水管网平均漏损率约为15%，部分城市甚至高达30%，远高于发达国家5%-10%的水平，这意味着每年有数十亿立方米的水资源在输送过程中流失，管网老化还会导致管道内壁结垢、生物膜形成影响水质。特别是在管网压力不足或间歇供水的情况下，外部污染物可能通过破损处渗入管网，造成水质二次污染，在极端情况下可能引发水质安全事件，威胁公众健康，管网老化还会增加供水能耗，降低供水效率，在排水系统方面管网老化和渗漏问题同样严重，一方面老化的排水管网容易发生堵塞、破裂降低排水能力，增加城市内涝风险。另一方面排水管网渗漏会导致污水渗入地下，污染土壤和地下水，据研究部分城市污水管网渗漏率高达20%-30%，造成大量污染物进入环境，特别是在地下水位较高的地区，污水渗漏还可能导致地下水入渗，增加污水处理厂的处理负荷，管网老化还会加剧雨污混接问题，增加合流制溢流风险，老化管网的结构性破坏可能引发道路塌陷等次生灾害，威胁城市安全。管网老化和渗漏问题的形成有多方面原因:大量管网建设年代久远，使用年限已超过设计寿命；管材选择不当如早期大量使用的灰口铸铁管、水泥管等耐腐蚀性差；施工质量不达标如接口密封不严、基础处理不当等。

四、改善市政给排水系统的对策

（一）优化系统设计

优化市政给排水系统设计是提高系统效能、减少对城市水环境负面影响的关键措施。在给水系统设计方面应加强水源地保护，科学选择水源确保原水水质，应采用先进的水处理工艺，提高出水水质，在管网设计上应采用数字化模拟技术，优化管网布局和管径设计，提高供水效率和可靠性，推广分质供水系统，根据用水需求提供不同水质，提高水资源利用效率，在排水系统设计方面应大力推进雨污分流制改造，新建区域必须实施雨污分流。提高排水管网设计标准，增强系统应对极端降雨的能力，应将低影响开发（LID）理念融入排水系统设计，如设置雨水花园、下凹式绿地等设施，减少地表径流，在污水处理厂设计方面应采用先进工艺，提高对新型污染物的去除效率，考虑资源化利用如污泥能源化利用、中水回用等，应加强智能化设计，构建智慧水务系统实现供排水全过程的实时监控和精准调度。在系统规划中应充分考虑气候变化因素，提高系统的适应性和韧性，采用模块化设计，提高系统的可扩展性和灵活性，应重视给排水系统与城市规划的协调，将给排水设施规划纳入城市总体规划，确保与城市发展需求相匹配，通过这些优化措施可以显著提高给排水系统的运行效率，减少水资源浪费和水环境污染，为城市可持续发展提供有力支撑。

（二）推广海绵城市建设

推广海绵城市建设是改善市政给排水系统、提升城市水环境质量的重要策略，海绵城市理念强调通过生态化方式管理城市雨水，以实现雨水在城市中的自然积存、渗透和净化，在雨水管理方面应大力推广低影响开发措施如透水铺装、雨水花园、生物滞留设施等，增加城市对雨水的吸纳能力。这不仅可以减少地表径流缓解城市内涝压力，还能通过下渗补充地下水，改善城市水循环，应建设雨水收集利用系统如屋顶雨水收集、雨水调蓄池等，将雨水资源化利用，减少对传统水源的依赖，在绿地系统建设中应优先选用本地耐旱植物，减少灌溉需求，通过建设下凹式绿地等设施提高对雨水的净化能力，改善排入水体的雨水质量。在道路设计方面应采用生态排水系统如植草沟等，减少路面径流污染，对于建筑小区，应推广海绵型小区建设，通过屋顶绿化、雨水花园等措施提高小区的雨水管理能力，在河道治理方面应采用生态护岸、滨水缓冲带等技术，增强河道的自净能力，还应建立完善的监测评估体系，及时评估海绵城市建设效果，不断优化设计方案。推广海绵城市建设不仅需要技术创新还需要政策支持和公众参与，应完善相关法规标准，将海绵城市理念纳入城市规划和建设的各个环节。

结语:

市政给排水系统作为城市基础设施的重要组成部分，其运行状况直接影响着城市水环境质量，通过深入分析市政给排水系统对城市水环境的影响机制并提出相应的改善对策，有助于提升城市水环境质量，促进城市可持续发展，未来研究应进一步探索新技术、新材料在市政给排水系统中的应用，以及如何构建智慧化、高效率的给排水系统，为城市水环境治理提供更多可行性方案。

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