刘景涛，李森林，郑　宁，尚思伯，贺晋荣

（1.西安市市政公用技术应用服务中心，陕西 西安 710016；2.西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安 710068）

西安市明城墙及其周边区域排水系统问题诊断及改造方案分析

刘景涛1，李森林1，郑宁2，尚思伯1，贺晋荣1

（1.西安市市政公用技术应用服务中心，陕西 西安 710016；2.西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安 710068）

对西安市明城墙及其周边区域排水系统进行了调查，分析了研究区域内现状排水设施的排水标准，指出了存在的主要问题。根据研究区域内排水管网诊断分析及护城河水质检测分析，提出了西安市明城墙及其周边区域内排水系统综合改造方案。研究可对国内其他城市的老城区或中心城区排水系统改造提供借鉴。

中心城区；合流管道；排水系统；管网改造；西安

0　引　言

近年来，我国城市建设发展迅速，城镇化建设正逐步迈向郊区等城市外延区域。在城市建设高速发展的同时，大多数城市的中心城区因历史遗留或因当年资金不到位等问题，建设规划没有做到长远和统一，基础设施建设没有与现代城市建设同步发展，排水系统建设大部分采用雨污合流体制，排水设施设计标准偏低。近几年随着城市雨水环境变化，各城市老城区旧有排水系统的弊端日益显现[1]。

西安市明城墙修建于明洪武年间，护城河形成于公元1370年，距今已有600多年的历史。西安市护城河不仅仅是一条景观河，它还肩负着蓄水调洪和湿润空气的作用。护城河所包围的老城区位于西安市中心城区的中心地段，即明城墙范围内。城墙内及周边区域雨污水管道均以合流制为主，地下管线错综复杂，并且大多数直接汇入护城河内，对护城河造成了严重的污染[2]。1998年、2000年西安市曾先后对护城河实施了综合整治，包括护城河截污下水道改造工程。2004年到2008年西安市又对护城河进行了两次截污治理，截流排污口15处[3]。随着时间的推移，西安护城河几次治理改造均没有完全达到预期的效果，老城区的排水管道仍然面临着安全隐患。下一步采用何种方案改造和提升西安市明城墙及其周边区域合流制排水系统成为了一个重要的研究课题。

1　明城墙及其周边区域排水系统概况

1.1水域现状

西安市排水体制以雨污分流制为主，但在明城墙以内区域，由于护城河和城墙把老城区围绕起来，老城区的排水系统自成一体，老城区内生活和商业大部分污水通过污水管道排向西安市第四污水处理厂，雨水通过雨水管道排向护城河。但城区内雨污混接现象严重，并存在大量的合流管道，因此对护城河产生了较为严重的污染。西安市明城墙及护城河汇水范围见图1、图2。

图1　西安市明城墙及护城河

1.2排水管网

对西安市明城墙内及其周边区域的329条街道（有资料可查的管网总长103632.24m）进行调查分析，结果显示：有资料可查的雨水管道92条，共长35025.94m；有资料可查的污水管道86条，共长30484.93m；合流管道151条，共长38121.37m。其中所有管道中1980年之前修建的管道占63条，1980年之前修建的合流管道占48条。

1.3水质

西安市的护城河素有“一河两水”之称，北边护城河臭气扑鼻，南边护城河碧波荡漾。除了护城河改造不完善等历史原因外，护城河的收水范围是主要原因。本次水质采样点分4处：（1）永乐路至朝阳门段护城河外沿水质检测点；（2）朱雀门外西侧护城河外沿水质检测点；（3）玉祥门外北侧护城河外沿水质检测点；（4）尚武门与安远门之间护城河外沿水质检测点（见图2）。采用分别在晴天、小雨、中到大雨时对水质进行检测[4]。检测结果见表1。

表1　护城河水质检测表

图2　西安市明城墙区域城河汇水范围

2　排水系统问题诊断分析

2.1分析范围

西安市明城墙及其周边区域排水管网覆盖汇水面积约27km2,北至自强西路，东至长乐坊，西至劳动路，南至友谊路。明城墙内面积约为11.07km2，其中环城路全长14.9km。明城墙区域护城河收水范围分析见表2。

表2　西安市明城墙区域护城河水环境分析

2.2问题分析

2.2.1水质分析

通过永乐路至朝阳门段护城河外沿、朱雀门外西侧护城河外沿、玉祥门外北侧护城河外沿及尚武门与安远门之间护城河外沿4处盖板涵或溢流口检测点的水质检测分析，可得出：4处检测点水质无论晴雨天气均不符合《景观娱乐水质标准》（GB12941-91）；均不符合《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）A等级污水水质标准；永乐路至朝阳门段护城河外沿、朱雀门外西侧护城河外沿及玉祥门外北侧护城河外沿水质检测点水质符合《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B等级污水水质标准；尚武门与安远门之间护城河外沿水质检测点水质仅符合《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）C等级污水水质标准[5]。4处检测点的水质均对护城河水质造成了一定的污染。

2.2.2排水管道

（1）雨污分流不彻底，管网系统错接、混接。西安市排水管网系统虽实行雨污分流体制，但在明城墙及其周边区域仍存在3.8km的合流制排水管网。由于雨污水分流不彻底，造成了明城墙区域内雨、污水混接现象十分严重。因合流管道或雨污混接管道无截留或截留措施不到位，造成部分污水未经处理直接排至护城河河道，对护城河水体质量造成严重影响。

（2）管道淤积物沉积及管道破损。在合流制排水系统中，排水管道沉积物积累较为严重。管道内淤泥对排水管道的输水能力起到了巨大的阻碍作用，可堵塞排水管，减小其水力负荷[6]。经调查可知，西安市尚勤路、庙后街等地区合流制排水管网均存在管道内污泥沉积现象。同时，因城市建设的不断加快，老城区的老旧合流制管道破损现象也逐年迸发。

（3）明城墙内部分管网排水出路不畅。近年来，西安市因城市美化、水体景观建设的要求，在护城河修建了蓄水坝，但蓄水水位较高，使得排入护城河的部分雨水出水口排水不畅，造成部分管道内长期存水。

（4）某些现有基础设施未能充分发挥作用。明城墙内及其周边区域已有的部分蓄洪设施对雨水排入条件限制较多，且部分蓄洪设施用地也已被占用，进而造成大雨时路面积水。护城河西北角退水水位较高，阻水严重。目前这种“上无屏障，下不通畅”的状态，对明城墙区域内城市汛期安全极为不利。

（5）排水管网系统建设滞后。随着城市规模的不断扩大，明城墙及其周边区域内许多雨水和污水管道没有及时修建，加上历史遗留问题，明城墙及其周边区域内临时排水设施过多。

（6）现状排水设施水平落后。明城墙及其周边区域内现有的排水管渠中约20%建于80年代以前，使用期限超过30a的管道较多。这些管道设计标准偏低，管道满流、溢流、渗流现象相当普遍。部分20世纪80年代后建设的雨水管道因设计标准低，排水能力较小，大雨时排水受到限制，造成路面积水。

2.2.3截污管涵

护城河沿岸所使用的截污管涵均以混凝土管道和盖板涵相结合为主。管道修建年代较近，存在问题较少。现状盖板涵的盖板为普通盖板，没有经过结构处理，盖板受力条件差，盖板涵有不同程度的损坏（见图3）；同时盖板与涵、盖板与盖板之间安装过程中留有缝隙，经过近些年的使用，在出现大雨时缝隙向外溢水，盖板被顶推移位，涵中雨污水通过地面流向护城河，对护城河的水质造成一定的污染。

2.2.4溢流井及护城河出口

护城河沿岸的溢流井是在原有检查井基础上改造而成，在检查井内部设置溢流堰，并且均位于检查井下游。由于现有的溢流井是在原来检查井的基础上改造而成，所以在内部构造和设计上都受到很大程度的制约，无法完全满足溢流井的设计要求和使用功能，使得现状溢流井的设计标准过低，只能截流水量较小的污水及P≤0.3的雨水，从而造成在水量较大时，部分雨污水翻过溢流堰进入护城河，影响护城河的水质。

图3　中雨和大雨时永乐路至朝阳门段护城河外沿盖板涵

3　改造方案

3.1排水系统

西安市明城墙内及其周边区域的排水系统分为4个：西城河汇水区域（范围见图2）排入护城河西段截污涵内，自南向北流入护城河西北角，最终汇入市政排水管道；北城河汇水区域（范围见图2）汇入护城河北段截污涵后自东向西从护城河西北角排入市政排水管网；西城河汇水区域和北城河汇水区域的污水最终流入西安市第四污水处理厂；南城河汇水区域（范围见图2）排入护城河南段截污涵内，自东向西从护城河西南城角汇入市政排水管道，最终流入西安市第二污水处理厂；东城河汇水区域（范围见图2）汇入护城东段河截污涵后自南向北从护城河东南城角汇入市政排水管道，最终流入西安市第三污水处理厂。

3.2管网检测

基于西安市明城墙及其周边区域内排水管网的现状及护城河的水质状况，应查阅相关资料、现场踏勘、查明明城墙内及其周边区域329条街道的管网现状。对区域内符合西安市最新排水规划的主干管进行电视检测（CCTV）和声纳探测，检测排水管网的破损情况，在此基础上进行综合改造。

3.3排水管道改造

将西安市明城墙及其周边区域的合流管道划分为1980年之前修建和1980年之后修建。1980年之前修建的合流管道，主要分布于明城墙内区域。2005年，西安市对明城墙内的东、西、南、北四大街道改造完成后，现存1980年之前的合流管道主要分布在背街小巷内，管道复杂。这些合流管道大多修建于20世纪50年代，已经到了管道使用年限，因修建年代较久，管道淤积渗漏现象严重，管径偏小，已无法满足道路两侧用户的使用要求。故考虑直接废除现状合流管道，新建雨、污水管道。1980年之后修建的合流管道，其分布于明城墙内及护城河外围周边区域，修建年代较近。经验算分析，对于满足要求的作为污水管道使用，在道路下新建一条雨水管道；不满足要求的将现状合流管道废除，在道路下重新敷设雨、污水管道。

3.4截污管涵改造

护城河外沿现状截污管涵中的管道部分修建年代较近，管道满足使用功能，但污水盖板涵由于年久失修，盖板破损严重，已无法满足正常的使用功能。针对存在的这种情况，可只对盖板涵进行加固翻新，使其满足正常排水的要求即可。

3.5溢流井及出水口改造

西安市护城河外沿现状溢流井的设计标准及溢流堰的设计高度已经与现有的城市排水标准差距较大，且现已发现有部分溢流井的水通过出水口流向护城河，污染城河水质。对此，可根据西安市最新的排水规划将溢流井的设计参数P按照P=1a取值，对现有的出水口结合溢流井进行改造。

除以上改造方案外，还可提高西安市明城墙内及其周边区域合流管道截流倍数，以解决初期雨水对河道的污染。通过改造方案分析，西安市明城墙内及其周边区域的排水管网将最大限度地利用现有的排水管道，实现雨污分流，保证明城墙内及其周边区域排水管网正常运作，一定程度上净化护城河水质。

4　结　语

西安市明城墙及其周边区域排水系统改造是一个技术复杂、投资巨大的系统的、长期的过程，其不仅关系到西安市的繁荣和发展，更是一项重大的民心工程。明城墙内及其周边区域排水管网改造不仅可以推动西安市城市排水管网建设，还可以提高西安市防涝排洪减灾能力，提高西安市污水处理率，促进西安市海绵城市建设，同时也可改善西安市景观用水水质，净化护城河。

文章通过对西安市明城墙及其周边区域排水管网调查、诊断分析，以及水质检测分析，提出了明城墙及其周边区域排水系统综合改造方案。该方案最大限度地利用了明城墙及其周边区域内现有的排水管道，最大限度地节约了工程投资，该方案社会效益和经济效益显著，且方案正在研究区域内逐步实施。同时，本研究可对其他城市老城区或者中心城区的排水系统改造提供借鉴。

[1]刘雪彤，于涛.城市重大建设工程的决策与实施机制——以南京雨污分流工程为例[J].规划师，2016，(4):51-55.

[2]鞠恺.西安护城河水污染状况分析及控制途径探究[D].西安：西安建筑科技大学，2011.

[3]卢金锁，程云，郑琴，等.西安市暴雨强度公式的推球研究[J]．中国给水排水，2010，26(17):82-84.

[4]刘景涛，符征鸽，梅自力，等.污水处理中三种生物膜载体挂膜效率的比较分析[J].工业水处理，2012,32(11):21-23.

[5]ZhangR,ZhouW,FieldR,etal.Fieldtestofbestmanagement practicepollutantremovalefficienciesinShenzhen,China[J]. FrontiersofEnvironmentalScience&EngineeringinChina,2009,3 (3):354-363.

[6]李海滨.潍坊市中心城区排水系统雨污分流改造技术的研究[D].济南：山东大学，2013.

TU992

B

1009-7716（2016）11-0075-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.11.021

2016-07-21

刘景涛（1985-），男，陕西乾县人，硕士，工程师，从事城市排水规划管理与科技推广工作，主要研究方向为水污染控制工程及雨水资源化利用。