導語(yǔ) 我國城市排水系統因存在河水等水體倒灌、地下水等外水入滲、合流制管網(wǎng)溢流(combinedseweroverflows,CSOs)、雨污管網(wǎng)混接等諸多問(wèn)題，污染物外排城市水體的情況仍較普遍。住房和城鄉建設部發(fā)布的《城市黑臭水體整治——排水口、管道及檢查井治理技術(shù)指南》規定：管網(wǎng)末端排口分為9類(lèi)，其中7類(lèi)都涉及雨天向水體排污的情況。以CSOs、分流制管網(wǎng)混錯接導致的排水管網(wǎng)出流污染占據了城市水體污染負荷的主要來(lái)源，是制約我國河湖水質(zhì)長(cháng)期未得到根本改善的主要原因之一。開(kāi)展城市排水系統出流污染研究，重視與強化CSOs污染、徑流污染的控制和管理，是我國當前階段水環(huán)境整治急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
美國、德國、日本等發(fā)達國家于20世紀就高度關(guān)注城市CSOs和雨水徑流污染控制的研究，并形成一套完善的控制體系。我國對CSOs污染的研究則相對較晚，對傳統老城區合流制系統改造思路主要為“合改分”或截流式合流制改造。因此，本文梳理美國、德國、英國、日本等國家與我國在徑流污染控制和CSOs污染控制的研究進(jìn)展，總結我國排水系統出流污染控制領(lǐng)域存在的不足，以期為后續工作提供參考。
1 國外研究進(jìn)展 國外對城市排水系統出流污染控制研究主要集中在CSOs污染控制和雨水徑流污染控制兩大方面。在工程性措施上，通過(guò)灰色基礎設施和綠色基礎設施解決CSOs污染和雨水徑流污染問(wèn)題；在非工程性措施上，在大量合流制排水系統的基本資料數據基礎上，通過(guò)系統化、標準化的管理控制體制，解決城市排水系統出流污染控制問(wèn)題。
1.1徑流污染控制研究進(jìn)展
通過(guò)長(cháng)期的理論研究和工程實(shí)踐，國外很多國家逐漸意識到僅通過(guò)灰色設施作用是很難高效且經(jīng)濟地削減排水系統對城市受納水體造成的污染。自20世紀70年代起，對城市徑流污染控制開(kāi)展了大量的研究和實(shí)踐，從只重視雨水徑流排放轉變?yōu)樵搭^、中途和末端的系統控制，并涌現出了多類(lèi)控制雨水徑流污染的新技術(shù)和管理策略，如美國先后提出“最佳管理措施(bestmanagementpractices，BMPs)”、“低影響開(kāi)發(fā)(lowimpactdevelopment，LID)”、“綠色基礎設施(greeninfrastructure，GI)”，英國提出“可持續城市排水系統(sustainableurbandrainagesystem，SUDS)”，澳大利亞提出“水敏感性城市設計(watersensitiveurbandesign，WSUD)”，新加坡提出“ABC計劃(active,beautiful,cleanwatersprogramme，ABC)”等。這些雨洪管理體系策略基本都強調采用城市排水管網(wǎng)設施與場(chǎng)地內植物、綠地、水體等自然景觀(guān)條件相結合的生態(tài)設計方式，通過(guò)雨水花園、透水鋪裝、綠色屋頂、雨水濕地等分散式源頭生態(tài)措施，凈化初期雨水、削減徑流污染，同時(shí)提高城市排水能力、改善水體水質(zhì)。
1.2CSOs污染控制研究進(jìn)展
美國、德國、日本和新西蘭等國家較早系統性開(kāi)展了合流制排水系統改造和溢流控制的相關(guān)研究工作，并通過(guò)長(cháng)期實(shí)踐取得較為豐富的工程經(jīng)驗。
1.2.1不同國家CSOs污染控制策略
由于不同國家不同地區的降雨、場(chǎng)地等基礎條件各異，加上城市發(fā)展階段與管理水平不同，以及城市排水管網(wǎng)、污水廠(chǎng)等基礎設施情況特征不同，國外對合流制排水系統控制研究的技術(shù)策略也不盡相同。選取最為代表性的美國、德國、日本和新西蘭，對其合流制總體特征與技術(shù)策略進(jìn)行總結，整體代表了不同區域典型發(fā)達國家對CSOs污染問(wèn)題的研究和控制水平，具體如表1所示。目前，國外發(fā)達國家在CSOs污染長(cháng)期控制策略，主要包括雨污分流改造、排水管道修復、分散式調蓄設施建設、過(guò)濾消毒處理、深層調蓄隧道建設、污水處理廠(chǎng)提標升級、合流制溢流口改造、泵站能力提升和就地凈化處理設施建設9項技術(shù)措施。其中，排水管網(wǎng)分流改造、污水處理廠(chǎng)提升改造和綠色基礎設施建設是目前國外應用最為廣泛的技術(shù)措施。
1.2.2CSOs污染控制實(shí)踐應用
國外很多城市對CSOs污染控制的研究較為成熟，通過(guò)長(cháng)期實(shí)踐獲得了豐富的工程應用經(jīng)驗，并取得顯著(zhù)成果。
（1）美國
美國在十余個(gè)地區的早期CSOs污染控制措施均以雨污分流管網(wǎng)改造、新建截污干管、增設末端調蓄和污水廠(chǎng)升級改造灰色基礎設施為主。如合流制的社區數量由1972年的1300多個(gè)降至2004年的722個(gè)，將近1/2的社區采取完全雨污分流策略應對早期的CSOs問(wèn)題。亞特蘭大市利用新建地下隧道和調蓄池存儲過(guò)多的雨污水，待降雨結束再將此部分雨污水通過(guò)排水管道輸送至污水處理廠(chǎng)，或通過(guò)添加礫石床等將調蓄池進(jìn)一步改造為人工濕地處理系統，實(shí)現儲水和凈化功能。圣路易斯都會(huì )區對早期CSOs污染控制同樣以灰色策略為主，投入大量資金對2座污水廠(chǎng)的二級處理工藝進(jìn)行升級改造，并建設配套的截流管網(wǎng)，在溢流口設置自動(dòng)控制閘門(mén)、結合住宅改造進(jìn)行雨污分流改造等。
綠色基礎設施這一概念為CSOs污染控制提供新的思路。采取灰綠結合方式，可削減徑流污染，降低CSOs污染的溢流量和溢流頻率。如美國紐約合流制系統高達2/3，為解決CSOs污染問(wèn)題，采用灰綠結合的改造策略，對422個(gè)排放口設置調節器以攔截部分雨污水至下水道，升級改造污水廠(chǎng)來(lái)提高處理雨污合流污水能力；同時(shí)，通過(guò)推行雨水桶贈送計劃、綠色街道建設計劃、藍色飄帶計劃，建設存蓄雨水桶、街邊滯留洼地和植草溝、人工濕地和雨水滯留池等設施，處理城市的雨水徑流污染及CSOs問(wèn)題，從而提高老城的排水能力。費城有60%的合流制系統，為解決CSOs污染，2011年推行“綠色城市，潔凈水體”計劃和“綠色英畝”概念，城市內在不增加灰色設施的情況下優(yōu)先進(jìn)行綠色基礎設施的布局建設。波特蘭市在20世紀90年代通過(guò)建設雨水花園等綠色設施，從源頭減少進(jìn)入合流制管道的雨水量；此外，結合雨污分流和調蓄隧道等灰色設施控制合流制溢流污染問(wèn)題。
為緩解各地因CSOs污染控制帶來(lái)的巨大財政壓力，實(shí)現投資效益最大化，美國國家環(huán)保局于2012年提出“綜合規劃”框架，倡導通過(guò)綜合性規劃實(shí)現對雨污水高效管理，推薦以可持續的控制措施，實(shí)現CSOs污染控制、污水管道溢流(SSO)控制、雨洪管理、污水處理等的綜合管理。如費城從環(huán)境、社會(huì )和經(jīng)濟3個(gè)維度評估量化CSOs污染控制措施的綜合效益；西雅圖則根據項目對水質(zhì)的影響成效選擇實(shí)施或推遲，對綜合效益較低的CSOs污染長(cháng)期控制項目采取推遲策略，實(shí)施對水質(zhì)影響顯著(zhù)的雨水控制項目；圣路易斯都會(huì )區在長(cháng)期規劃制定過(guò)程中，綜合分析了費用、控制效果、財政支付能力、項目可實(shí)施性和公眾接受程度等要素，最終確定綜合效益最好的控制方案。
（2）德國
德國從20世紀80年代開(kāi)始重視城市雨水徑流和CSOs污染控制，主要采取分散式源頭生態(tài)措施來(lái)凈化源頭雨水徑流污染，通過(guò)修建分散調蓄設施等污染就地處理控制和雨水徑流污染控制的結合方式實(shí)現CSOs污染控制。如德國漢堡雨污合流制管網(wǎng)占排水系統總和的90%，在保留大量合流制系統的基礎上，通過(guò)源頭污染控制和終端污染控制相結合、排水系統升級改造等措施削減徑流量和污染總量，實(shí)現對CSOs污染的有效控制。
（3）英國
英國于1999年提出“可持續排水系統(SUDS)”，強調通過(guò)綜合可持續性措施來(lái)改善和優(yōu)化城市水循環(huán)和水生態(tài)系統。在CSOs污染控制上，同樣采取雨水源頭控制、排水管網(wǎng)截流和調蓄等措施相結合方式控制CSOs污染。以英國倫敦為例，為解決倫敦市CSOs污染問(wèn)題，通過(guò)研究比選雨污分流、源頭改造、河道原位治理、大型深隧建設4個(gè)方案，最后采取在原合流制排水系統基礎上，建設一個(gè)深層排水隧道儲蓄溢流污水的解決方案。
（4）日本
日本專(zhuān)門(mén)設立合流制管道系統顧問(wèn)委員會(huì )來(lái)研究CSOs污染的控制問(wèn)題。除采用類(lèi)似德國的技術(shù)外，日本還重視對各分散溢流口的溢流凈化處理，削減CSOs污染。如大阪市合流制系統約占97%，市政府除建設雨水儲存管、雨水隧道、蓄水池等控制設施外，還采取安置濾網(wǎng)等高速過(guò)濾系統來(lái)處理分離微粒和砂粒，雨季對混合水進(jìn)行活性污泥處理，雨水溢流井及泵站室內增設消毒等措施，實(shí)現對CSOs的有效控制。
2 國內研究進(jìn)展
2.1徑流污染控制研究進(jìn)展
我國徑流污染控制方面的研究發(fā)展較晚，目前還未形成完善的理論和技術(shù)體系。許多專(zhuān)家學(xué)者借鑒國外較為成熟的雨洪管理理念，結合我國基本國情，開(kāi)展具有中國特色的雨洪管理體系研究，以“雨洪控制利用”和“海綿城市”兩大理論為代表。其中，“雨洪控制利用”側重對城市雨水進(jìn)行收集、處理和利用，主要目標是解決城市積水過(guò)多和水資源短缺的問(wèn)題?！昂＞d城市”則更強調在城市規劃和建設的全局視角下，將水資源可持續利用、良性水循環(huán)、內澇防治、水污染治理作為綜合目標，目前已成為我國徑流污染控制的首要方針策略，還應用于水生態(tài)修復、舊城排水系統改造等領(lǐng)域。如楊貝貝等結合我國面源污染控制通常采用的“源頭-遷移-末端”逐級控制措施，提出在海綿城市理念下各級污染控制中的應用。孫喆結合我國梅口河排水(雨水)防澇體系構建項目，提出運用雨洪管理理念通過(guò)滲蓄系統、排水系統、防澇系統和管理系統四大系統構建新型生態(tài)排水系統，并設立建管結合管理機制，有效降低洪峰，削減徑流污染。
2.2CSOs污染控制研究進(jìn)展
我國城市對CSOs污染的研究起步相對較晚，多年來(lái)傳統老城區合流制系統改造思路主要為“合改分”或截流式合流制改造。對比國外，我國除老城區CSOs污染外，新建城區由于公眾意識淡薄、建設監管不到位、配套設施不完善等原因，普遍存在分流制排水系統雨污管網(wǎng)混接、錯接現象，分流制管網(wǎng)已變成事實(shí)上的合流，下雨時(shí)大量的雨污混合水排入河道成為城市河道重要的污染來(lái)源。
國內對于CSOs污染控制通常以末端截流-調蓄為主，通過(guò)提高截流倍數、增大截流量、建設調蓄池和深隧等措施減少溢流量。在理論研究方面，針對分流制管網(wǎng)混接造成的合流制污染，學(xué)者們研究了調研技術(shù)體系和旱天排放污染特征。陳春霄等提出從經(jīng)濟成本、環(huán)境效益和可行性角度，對污染控制方案優(yōu)化選擇。馬珍等則從管道溢流分析污染特性，提出水質(zhì)管控技術(shù)與策略。在實(shí)踐應用方面，我國前期的CSOs污染控制以灰色基礎設施為主，如上海、昆明等城市為改善水環(huán)境質(zhì)量，開(kāi)展了截污干管、CSOs調蓄池等項目建設；廣州市建設我國首個(gè)深層隧道調蓄工程，以緩解溢流污染及內澇問(wèn)題；多個(gè)城市制定并實(shí)施了雨污分流改造計劃；一些大城市也開(kāi)展了調蓄隧道或調蓄池的可行性研究及相關(guān)規劃。
近年來(lái)隨著(zhù)海綿城市等新理念、排水系統監測和模型模擬等新技術(shù)的發(fā)展，研究人員開(kāi)始對“灰綠結合”模式進(jìn)行探索和實(shí)踐。源頭實(shí)施綠色設施，可有效控制徑流峰值，延長(cháng)徑流時(shí)長(cháng)，降低徑流污染，是合流制溢流污染控制系統的重要組成部分。張穎等通過(guò)模型驗證增設LID源頭分散設施能夠有效提高合流制溢流水量和溢流次數削減率；孫櫻珊以MikeUrban模型為工具，從環(huán)境效益、工程造價(jià)等方面開(kāi)展源頭、管網(wǎng)提標、末端調蓄等多種解決方案評價(jià)；趙國翰通過(guò)LID的形式減少SSO風(fēng)險比傳統建立雨污分流排水系統或建造溢流污水調蓄池等策略更加節能高效；何巍偉等通過(guò)分析廣州、上海和武漢等地深隧案例建設過(guò)程中的工程設計研究方法和重點(diǎn)內容，結合適應性、關(guān)鍵技術(shù)和運行調度管理等方面，提出深隧排水系統作為一種特殊的新型灰色設施，是有效解決城市排水問(wèn)題的新途徑。
目前，昆明、武漢等地起草了《城鎮徑流及溢流污染控制技術(shù)規范》《合流制溢流調蓄及處理設施技術(shù)規程》等技術(shù)指導文件，但國家層面尚未形成針對CSOs污染控制的專(zhuān)項法規政策?！逗＞d城市建設技術(shù)指南》、《室外排水設計標準》(GB50014—2021)、《雨水集蓄利用工程技術(shù)規范》(GB51174—2017)等部分標準中對相應要求有所提及，現有的CSOs排放標準與截流倍數標準、污水處理廠(chǎng)雨季排放標準、就地處理設施的排放標準等其他CSOs控制系統的標準銜接程度不足，系統性和指導性有待進(jìn)一步完善。
3 結語(yǔ)
總體來(lái)看，目前我國排水系統出流污染控制研究還存在很多問(wèn)題，如：對出流污染成因研究不足，沒(méi)有將CSOs和分流制管網(wǎng)混流兩類(lèi)污染加以正確區分，造成污染控制策略不明晰；污染控制技術(shù)體系的構建缺乏系統性，較少從排水系統的全局角度制定系統決策，合理分配各子系統控制指標及協(xié)調之間的相互關(guān)系；溢流頻次、體積與污染物控制標準不明晰，同時(shí)缺乏基礎數據和監測評估，相關(guān)灰綠設施規模設計直接照搬國外公式和參數，設計方法整體而言科學(xué)依據不足。此外，由于我國不同地區的降雨、地形等基礎條件及城市發(fā)展階段與基礎設施情況等特征的不同，決定了其在排水管網(wǎng)出流污染控制總體策略選擇、控制目標制定上的差異。
建議強化對排水系統出流污染成因研究，結合源頭減排、管網(wǎng)改造、末端截流調蓄等技術(shù)方法，結合我國實(shí)際情況，制定相關(guān)管理政策，從源頭削減、中途阻攔、末端控制的排水系統全過(guò)程管控及城市可持續發(fā)展角度制定出流污染控制策略。
來(lái)源：凈水技術(shù)
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