应对极端降雨！排水系统“三大韧性”构建框架提出

进入21世纪尤其是近10年以来，世界范围内的极端天气事件频发，这已经严重威胁到城市及人民生命财产安全；根据IPCC报告，2011-2020年是1850年以来最暖的10年，全球变暖仍在继续，地球气候正接近不可逆转的转折点，到21世纪末，全球范围内100年一遇的日极端降雨强度可能增加13.5%至38.3%。不同的研究或气象统计学资料显示，世界各地极端降雨强度近10~20年来呈显著增强趋势，ROSENBERG等通过对华盛顿州降雨历史数据分析发现，从1956-1980年到1981-2005年期间，该州SeaTac区域50年重现期持续24h的降雨强度增加了的37%，1956-1980年为基础的50年一遇降雨到了1981-2005年却变成了8.4年一遇，降雨强度及频率增加了接近6倍。暴雨或极端降雨增加还会进一步提升江河洪水位，有研究显示，当前百年一遇的洪水位到本世纪中叶（2030-2050年）将变为9年一遇洪水位，到21世纪后期（2080-2100年）将变为1年一遇洪水位。由此可见，气候变化导致暴雨和极端降雨强度及频率的增加，已经成为城市市政基础设施安全运行的最大胁迫因素。

传统城镇排水系统规划、设计及建造模式都是基于过去几十年的历史数据和工程经验，且设计标准及建造质量普遍偏低，显然，这些存量排水系统无法有效应对强度、频率和持续时间都在日益增强的降雨事件，气候变化背景下，未来城市排水系统面临的核心问题是安全、韧性前提下的峰值流量管理。然而，传统设计理念下的集中式城镇排水系统在未来应对不同尺度降雨事件时韧性不足，总体上是刚性的，表现在：①“厂-池-站-网”等灰色设施结构及功能上刚性，在时间上和空间上面对峰值流量冲击时不具有主动适应和实时动态调节能力；②灰色设施单一单元设计能力可调节性弱，或受传统设计规范限制（如总变化系数或峰值系数偏低）不具有足够的峰值流量应对能力；③“源头-过程-末端”链条上的灰色基础设施能力匹配性差，灰色设施物理层面叠加，但运行控制策略手段上仍然靠人工经验判断为主，缺乏系统性实时协同联动和优化调度，追求单元最优而非系统最优。

目前国内缺乏对排水系统韧性的系统定义、表征和共同认知，以至于在政策法规、排水系统设施设计标准与效能评价方面依然基于排水系统连续与均衡、线性与稳态的假设特征出发，实际上这种假设的现实场景并不存在甚至事实上的相反。为此，本文系统提出排水系统的韧性体系构建要包括结构韧性、工艺韧性及功能韧性三个维度（见图1）。结构韧性主要是指排水系统及附属设施在整个排水区域服务范围内排水分区划分与布局、管网拓扑及灰色设施布置形式（集中或分散），在抵抗外界干扰及环境条件胁迫下呈现出的承压及复原特性；工艺韧性是指排水设施所包含 “厂-池-站-网”这些不同的基础性物理组成单元，在应对极端天气等外部因素扰动下各自针对性适应性工艺设计与运行模式带来的系统运行灵活性、可调控性及能力冗余度；功能韧性是指排水系统在承受外部多因素扰动、不同场景下排水系统对相应目标及实际需求的实现能力，如污水处理厂的旱季雨季不同运行模式的切换、排水系统CSO控制能力、管网污染物收集能力、污水系统协同减污降碳等不同场景需求下的潜能发挥及相应的可操作及可调整空间。上述三个维度上的韧性定义与区分，不能割裂，既有区别，又能在不同维度上通过相应的工程技术措施有机融合形成排水系统整体韧性架构。

图1 排水系统韧性架构

2.1 排水分区集中与分散

传统排水系统过度依赖灰色基础设施，导致系统庞大、面对外界扰动总体刚性韧性不足、全流程高能耗&物耗及忽视污水资源价值属性等系统性缺欠。不少城市规划、建设（迁建）的污水处理厂有愈加集中、规模愈加庞大的趋势，实际上，这种理念与“碳中和”及“韧性城市”的理念是相违背的：①集中建设大规模污水处理系统具有较大的系统风险性，适度分散的污水处理系统，不但提升了整个城市的排水系统总体韧性与可靠性，同时也有利于高品质再生水作为城市第二水源的就地短距离回用，也减少了污水收集管网多次提升及截污干管尺寸及工程量、避免了再生水远距离泵送导致的巨量投资及运行的高能耗；②从水质安全性、可靠性角度，集中式污水系统一旦出现系统性故障(突发性断电、洪水淹没、水质不达标等)，短时内难于恢复，这样会导致大量的污染物的短时集中式排放，对水环境造成严重的甚至短期内难于恢复的污染。

为定量表征或评估城镇排水系统韧性，有学者提出“排水系统集中度”(DC)概念，计算公式见式(1)：

式中 NSO——服务范围内实际选择的排放口；

NPO——服务范围内所有潜在可选的排放口。

如图2，T市规划区域内，根据服务范围排水区域内地理地形、汇水特征具备10个排放口的设置条件，可有不同的排水分区及排口选择方式：若实际设置10个排放口，则集中度为0（见图2a），属于高度分散；但如果全系统只有一个排放口，则系统集中度为100%（图2b），属于高度集中；如果设置了7个排口（图2c），则集中度为33%，属于适度分散。工程尺度上，排水系统过度集中和过度分散都不可取；此外，排水系统结构韧性往往对系统的功能韧性有直接影响，如低集中度排水系统在应对暴雨重现期比高集中度排水系统更有优势。BAKHSHIPOUR等人提出了基于“蓝-绿-灰” 复合式“HGBGI”设施排水系统（hybrid green-blue-gray infrastructures)的技术框架结构，系统性研究了不同排水管网集中度（DC）与“蓝-绿”设施耦合下HGBGI设施的总体韧性与全生命周期可持续性，研究表明，适度分散的排水管网布局（系统集中度66%）耦合“蓝-绿”设施，有效降低投资及运维成本同时、并能显著提升系统的韧性与项目整个生命周期的可持续性。

图2 T市排水系统排水分区划分及排放口选择对系统集中度影响

2.2 调蓄设施布局优化

对于污水系统，合流制或外水侵入占比较高的分流制排水管网，超过管网转输或末端处理能力的额外水量通常需要建设沿途分散式调蓄或者末端调蓄，以减少管网中途冒溢。国内很多城市近些年正在研究或者规划建造合流制或初雨地下调蓄设施。然而，一些城市前期由于对整个排水系统的顶层系统规划的缺失，排水分区及潜存问题识别和梳理不够、调蓄设施的布局优化和效能缺乏系统性研究，导致投运后的调蓄设施不能有效发挥预期作用，甚至成为“鸡肋”项目，投资没有实现预期效果，设施设备闲置率较高。调蓄设施布局，尤其是在已建成区，集中与分散式布局往往在实践层面变成了两难的选择，受限于城区密集开发、地下空间受限，往往不得不在排水系统末端规划设计并建造大型集中式调蓄设施，但是末端集中调蓄存在占地过大、韧性不足、以及设施设备总体使用率偏低闲置期过长等问题往往没有引起足够重视。当然，分散式还是集中调蓄还需要结合当地实际情况，尤其是可利用地下空间、土地占用与竖向规划等综合因素决定。MUGUME等人通过对一个排水系统不同韧性提升策略案例研究表明，相较于无调蓄、集中式末端调蓄（CS策略），分散式调蓄（DS策略）可以有效减少近50%的排水系统外溢峰值流量及峰值持续时间，显著提升排水系统韧性，相较于无调蓄模式，DS策略可将系统韧性指数（Resilience index ）提升27.5%~41.4%，而末端调蓄韧性指数却只能提升1.2%~2.3%。

2.3 排水管网网格化联通

国内排水管网主要为支状式管网收集系统，干管之间或相邻排水分区之间缺乏必要的水力联通，支状管网虽然具有前期投资及后期运维成本低的优势，但是也造成排水系统可靠性及韧性差，尤其是在区域不均衡降雨等多种因素影响下，存在区域内管线能力闲置或冗余容量不能协同实时共享共用的缺欠，这是传统支状管网的结构韧性不足并导致的功能性缺欠。REYES-SILVA等通过对德国德累斯顿一个排水区域的研究表明，通过对区域内排水管网网格化联通措施，可以显著增加管网的湿季储存容积并有效减少CSO溢流，CSO频次最高可以减少68%，溢流总量减少92%。显然，在存量排水设施不可能为提升设计标准而“推倒重来”的前提下，结合区域内竖向规划与排水系统布局，如何通过对存量排水管网进行适度的系统优化、改进或局部性能提升，在合适的位置增设联结联通管线，实现区域性的排水管网的网状拓扑结构优化，可有效提升整个排水系统韧性与可靠性。

3.1 设计流量新定义

工艺韧性是排水系统韧性构建要素中最易被忽视或者重视度不够的环节，目前我国城镇排水系统总体“刚性有余、韧性不足”典型特征，主要表现在规划设计方面“厂-网”匹配性失衡或关联度较差，管网缺乏对峰值流量主动应对和过程调控措施；末端污水处理厂设计水力负荷指标过于简单化，工艺设计环节如何考虑对雨季峰值流量的快速有效响应、缓冲和处理等技术措施方面，缺失更有指导性和适用不同场景或工况的设计水量参数定义和具体依据，导致设计端或运营端往往都以综合生活污水变化系数Kz来作为应对合流制系统雨季超量混合污水处理的现实问题，甚至理解为Kz为雨季流量预留的变化系数。实际上，根据北欧一些国家监测数据和运行经验，即便管理良好的分流制系统，也并不是“铁板一块”，污水处理厂进水流量组成中“外水”依然占据非常大的比重，挪威Asker市排水系统为100%分流制，根据水量平衡估算2008年和2016年污水系统入渗入流（I/I-water）占比依然分别高达71%和63%;芬兰分流制占比达95%，然而芬兰水协对68座污水厂调研分析结果显示，入渗入流水平均依然达40.8%，通过对发达国家资料调研情况来看，分流制系统入渗入流依然有较高的占比，这似乎超出了我们国内同行对分流制系统入渗入流程度的传统认知。

现实情况是，合流制在我们国家很多城市老城区依然占据较大比例，同时存在排水体制混乱，混接、错接，较高比例的入流/入渗，加之国内标准规定的污水设计流量指标过于单一、且不能有效适应和应对目前气候变化背景下日益变化的实际复杂场景等问题，因此非常有必要重新认知或重新定义污水系统的设计流量及组成，这也是城镇排水领域有效应对未来气候变化的基础性和前瞻性工作。发达国家对进水流量的定义和成功经验给我们了很多的借鉴和启示，如《Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery》（《污水工程：处理与资源回收》）将污水设计流量划分为5个维度上共11项流量指标，来分别表征不同流量特征参数及各自的定义条件。考虑未来降雨特征的变化对末端污水处理单元的影响，提升系统韧性，污水系统设计流量的选择要考虑或者至少定义四个不同水力负荷特征的设计条件：平均干季流量（ADW）、平均湿季流量（AWW）、湿季最大小时流量（PHWW）、湿季瞬时峰值流量（PIWW）。以上四种水力负荷设计参数分别对应不同场景，分别应用于确定设施或构筑物规模并进行水力负荷计算的基础：如PIWW主要用于提升泵站、预处理单元及设施间联通管线的水力计算，PHWW主要用于二沉池工艺计算尤其是表面负荷率校核。此外，如美国明尼苏达州规定如果PHWW/ADW＞3，建议设置流量调节设施。

3.2 峰值流量系数选择与工艺匹配性

3.2.1 峰值流量系数

对雨季峰值流量的应对策略尤其是末端污水处理厂峰值流量系数的选择与确定，是衡量一个排水系统韧性与否的重要尺度。事实上，欧美发达国家对于污水处理厂设计峰值流量系数选择与计算，是基于对污水处理厂发挥潜能并尽最大可能承接并处理湿季的混合流量（见表1），也就是从设计标准角度要求雨季进行超量处理，是基于如何提升和强化对污染物排放的总量削减，而不是单一维度上追求出水的高排放标准。以德国为例，对于合流制系统污水处理厂的设计进水流量的确定和计算方法，污水处理厂设计流量计算：QM=fSp,SQS,aM+ QF,pM，其中QS,aM为旱季年均水量，QF,pM为入渗水量，并规定城市超过100 000人口处理能力（或者约相当于20 000m³/d污水排放量），峰值系数fSp,S规定取值3~6。英国水务行业环境发展规划（WINEP）鼓励合流制污水厂雨季进行消纳和超量处理，要求进厂流量至少是6倍ADW（旱季日均值流量），其中直接进入污水处理单元的雨季流量全流程处理（Flow to full treatment, FFT）能力至少要达到干季流量的3倍（即3ADW），剩余流量再到厂内调蓄池进行存储后再陆续处理，这样可有效减少CSO溢流量或频次，最大程度上全流程处理污染物总量；同时，英国环境署采用“FFT/ADW”比作为污水处理厂水力负荷能力的衡量指标，如果FFT/ADW＜3，则认为雨季水力负荷能力不足。如上，发达国家的普遍做法是设计标准或规则制定上要求污水厂雨季进行超量处理，具体实施环节如在工艺设计上赋予污水处理设施在雨季有充分的韧性操作空间和水力负荷冗余能力，以实现雨季排水系统高效、精准的峰值流量管理。

表1 欧美一些国家合流制系统设计流量峰值系数设计标准

类似，国内室外排水设计标准虽然建议了合流制系统的截流倍数（n0取2~5），但该指标往往是用于截流干管工程设计标准；末端污水处理厂规模确定都是基于分流制体系、按照综合生活污水变化系数Kz设计，存量建成项目并未考虑雨季超量水的处理，同时受排放标准稳定达标瞬时考核等因素约束，运行单位往往采用低水力负荷或不超设计规模状态“稳态”运行，末端处理设施形成了“工艺刚性”，污水处理厂进水提升泵房高水位运行导致上游主干管长距离满管运行，造成了事实上硬件设施上的“厂-网”不匹配，排水系统韧性无从谈起、雨季管网的溢流或干管沿程冒溢则成为必然。

因此，排水系统韧性关键制约点目前是末端污水处理单元的均衡流量处理模式，行业主管部门要研究和制定并尽快出台相关配套政策、技术标准及雨季排放标准，鼓励污水处理厂采用雨季旱季运行模式。可先期在个别城市试点污水处理厂通过微改造或性能原位提升措施进行雨季超量处理，并将“AWW/ADW”比值作为污水系统协同减污降碳、“厂-网联调联控”考核指标；加快“厂-网”联调联控实时调度（RTC）技术的推广应用。只有政策、软件及硬件等不同维度上协同，才能真正推动城镇排水系统的减污降碳并进而提升城镇排水系统的韧性。

3.2.2 污水处理工艺应对峰值流量

排水系统开放性、边界模糊性、大滞后非线性及非稳态特征，导致了污水处理厂是整个排水系统各种外部扰动因素和胁迫因子末端耦合叠加和传导的最终受纳对象，为此，污水处理各工艺单元进水流量确定环节要充分考虑与上游管网在水力负荷动态变化特征的匹配性，否则会出现管网溢流(CSO)或设施设备运行低效能问题。为了有效和最大程度处理湿季流量和污染物总量，往往通过下述措施或者措施组合实现：①通过工艺切换到雨季运行模式尽最大可能发挥二级生化单元对污染物的高效去除性能，雨季生化单元可以实现2QADW的流量处理，可采用分点进水、接触-稳定、ATS等工艺或运行模式；②设置分散调蓄或者末端调蓄设施，超出生化单元处理能力的多余水量进行短期存蓄，雨后再根据污水处理单元运行情况输送到污水处理厂进行处理；③厂内设置快速净化设施，可以采用物理化学方法、活性污泥快速吸附沉淀或快速生物膜过滤等工艺，主要是强化对有机物及SS的去除，甚至可以发生部分硝化作用。污水处理厂旱季、雨季运行模式示意图3。

图3 气候适应性策略下污水处理厂旱季雨季运行模式

需要进一步说明的是，《室外排水设计标准》(GB50014-2021)在“4.1.12条款”虽然规定了污水系统设计应该考虑旱季设计流量和雨季设计流量，但是“7.1.4条款”要求“污水处理厂应该通过扩容或者增加调蓄设施，保证雨季设计流量下的达标排放”，也就是说即便污水厂设计流量中考虑了雨季设计流量，但是无论旱季和雨季都要执行一个排放标准。然而，对于合流制系统，污水处理厂设计流量计算中推荐的截流倍数为2~5，也就是说雨季达3~6倍旱季流量（QADW）的超量污水也要执行同一个排放标准，这种要求在工艺设计和运行层面目前现状情况下是难于实现的：雨季3~6倍QADW的超量污水无法全部通过生物处理，国内外的实践表明，不超过3倍QADW的超量污水是通过工艺优化、改进，在雨季可以实现全指标达标排放或主要指标达标排放，但其余流量只能进行旁路快速处理，但快速处理设施无法满足城镇污染物排放标准；加之国内环保执法目前是瞬时取样要求稳定达标，在执法环节的对于污染物排放浓度的严苛要求基本“锁死”了污水处理厂雨季超量混合污水旁路处理的可能性，这样导致国内污水处理设计标准关于雨季设计流量的具体要求在实际执行环节无法落地，污水系统末端韧性也就无法实现，也不能实现最大程度对污染物总量的去除可能。因此，技术层面激励污水处理单元采用旱季模式和雨季模式两种运行切换方式，宜明确提出雨季运行峰值系数“AWW/ADW”作为评估污水处理雨季处理能力及衡量系统韧性的关键性评价指标，也可作为污水系统协同减污降碳、厂-网联调联控工作开展成效评估的重要依据。此外，政策上鼓励各地制定雨季排放标准，雨季允许3~6倍QADW设计流量的超量污水处理厂内1~3倍QADW全流程处理，其余流量进行预处理+快速处理，这是提升排水系统韧性，减少管网溢流，改善水环境必然选择。

在过去几十年城镇化加速扩张过程中，排水分区及管网拓扑结构不断调整与变更演替、新旧管网不断延伸交织叠加，排水系统边界日益模糊，外源输入不确定性及外界胁迫性因素日益增加，现代排水系统已经成为复杂的巨系统，这个巨系统又由纷繁复杂的子系统相互嵌套耦合和相互制约，典型表现在排水系统结构性与时效性、系统性与功能性等方面的矛盾。在气候变化影响尤其是极端降雨事件胁迫下，排水系统功能与效能问题与目标期望和实际需求矛盾愈加突出。如暴雨及极端降雨概率增加与显著排水管网设计重现期偏低的矛盾，管网收集系统与末端处理系统之间的耦合与制约，“源头-过程-末端”灰色基础设施的能力匹配性，单元功能/效能与系统效能之间的矛盾及相互制约等问题。显然，上述复杂的且相互嵌套的复杂巨系统，靠单一维度或单一单元的效能叠加是无法实现系统最优的。

4.1 提升排水系统设计重现期

4.1.1 发达国家对设计重现期的调整

根据气象统计数据，1961-2022年间，我国年累计暴雨（日降水量≥50 mm）站日数呈显著增加趋势，平均每10年增加4.2%，平均年降水量、极端强降水量事件增多。基于历史统计数据确定的暴雨重现期设计标准，按照这个趋势，设计重现期为20年一遇的洪水未来可能变成5年一遇；同理，存量排水设施在设计时采用的100年一遇的重现期，在设施使用寿命结束的时间节点可能只能应对未来的52年一遇的降雨事件，因此，气候变化对市政排水系统最大的威胁是“老标准”与“新降雨场景”（降雨频率+强度）之间的不匹配性，倘若不及时更新设计重现期，再继续以“老标准”作为未来新管网规划和设计的标准，未来市政基础设施无疑将会面临极大风险，简而言之，按历史标准重现期20年一遇设计的存量排水设施在应对未来新标准5年一遇以上降雨时会严重超负荷、甚至发生内涝和洪水，参见图4。

图4 气候变化影响下城镇排水系统历史与未来设计标准的对比

为有效应对气候变化对市政排水系统的未来影响，欧盟一些国家如比利时、丹麦、瑞典、德国、英国等国家近些年更新调整了市政排水系统的工程设计标准，较大程度提升了设计重现期，不断迭代、适度调整排水系统设计重现期标准来有效应对未来气候变化带来的不确定性，这已经成为欧洲国家共识和共同举措。表2给出了德国北莱茵-威斯特法伦州对欧盟标准《室外排水和污水系统》(EN752)中规定的设计重现期进行调整的结果，需要说明的是，表格里定义的“满管无冒溢”情景下的设计重现期相当于国内“雨水管渠设计重现期”（即满管流且无检查井冒溢情况），“洪水设计重现期”相当于国内“内涝防治设计重现期”。

表2 应对气候变化德国对排水系统设计标准重现期的调整

4.1.2 我国排水系统设计重现期

对比欧美发达国家，同等类型的区域排水管网采用的设计重现期，横向比较，我们国家排水管网的设计及建设标准依然偏低。我们对南方经济发达地区某典型城市核心城区的排水管网排水能力进行了评估，基于设计暴雨条件下，设计重现期＜1年的管网占比达44.5%，设计重现期＞10年的管网占比仅占25%；对西部某市排水系统排水能力评估发现，采用短历时暴雨强度公式，模拟不同重现期下，对现状中心城区雨水干管的过流能力进行评估，确定现有管道的排水能力。经评估，核心区域排水能力小于1年一遇的管网占比52.6%，排水能力1~2年一遇的管网（1≤p＜2）占比41.1%。以上典型城市评估数据看出，排水管网设计重现期总体偏低，是威胁或影响我国未来城镇排水系统安全与韧性的关键性和普遍性问题。气候变化大背景下，为适应气候变化需要升级基于风险控制的市政基础设施工程设计标准或规程，如果不适度超前制定未来管网更新和改造发展规划，不及时对存量排水管网水力瓶颈进行改造，那么在应对未来暴雨和极端降雨事件时，城镇安全将会受到极大威胁，韧性城市、韧性排水都将无从谈起！消弭设计标准偏低的年代形成的历史欠账，在因地制宜、因时制宜对已建成的存量排水设施进行体检、性能评估基础上，循序渐进地实施适度适量改造和效能提升工作，对于整体提升整个排水系统韧性与可靠性，成为未来韧性城市、韧性基础设施构建的必然选项。

4.2 恢复管网在线调蓄功能

4.2.1 恢复污水管网低充满度运行

重力流污水管道设计都是按非满流计算，其最大设计充满度根据管径不同为0.55~0.75；合流管道虽然是按照满管流计算，但是旱季应该是低水位低流量运行，在提升泵站集水池设计液位正常运行工况下，上游排水管网是有非常可观的存储容量。然而，现实情况是，很多城市合流制管网或污水管网日常是满管运行，导致管网在雨季并没有释放存蓄或调蓄空间，截污干管设计的截流倍数，到了雨季需要发挥对合流污水进行截流功能时，但实际运行环节截流倍数为0，而污水处理厂的设计规模往往都是按照分流制计算和设计的，这样雨季超量混合污水由于末端污水处理设施处理能力受限，往往形成不同点位、不同形式的管网冒溢。因此，首要问题是要通过各种工程或管理措施实现管网的低液位、低充满度运行，这样为雨天提前释放存储容量，形成冗余的动态调蓄容量。

4.2.2 流量调节装置与RTC联用

国外的研究和实际案例表明，基于整个排水系统拓扑结构，结合管网水力模拟等手段选择在管网关键节点上设置流量控制设备（Flow control devices，FCDs)，通过布局策略、具体安装数量和位置优化，可以实现雨季对管网在线调蓄能力的充分利用、并实时减少CSO和缓解下游管网的峰值流量冲击。然而，我们国家排水设计标准缺乏对城镇排水管网在适当位置应设计流量控制调节设施、设备等方面的具体技术要求或建议，因此实际项目设计往往没有考虑在排水管网不同位置设置必要的流量、液位控制或调节设施，对排水系统流量主动控制与优化分配的功能是缺失，这样导致暴雨期间无法实现对整个排水管网不同位置或区域的水量下泄流量和流速的有效控制，这样会导致短时下游管网承受来自上游管网超量的流量冲击进而导致下游排水区域的排水不畅，出现内涝及CSO等现象，甚至在管网薄弱环节出现突发性的满溢和洪涝灾害。实际上，通过RTC策略（厂-网联调联控实时控制系统）对分布式的流量控制设备的动态控制，实现管网和末端污水厂的联动控制，实践证明“RTC+FCD”组合可有效减少对灰色设施（能力和容积）建设的需求和依赖，“RTC+FCD”相对大规模灰色基础设施建设更加绿色低碳、经济、易于实施。因此，改进传统排水管网被动接受的排水的模式，通过设置必要的在线流量控制装置实现排水系统峰值流量管控，向“空间”换“时间”的主动控制方向转变，对于提升排水系统韧性和可靠性等方面至关重要。

根据管网拓扑结构特征，在不同点位安装流量控制装置，如电动或者水力流量调节阀，在雨季可实现对上游管网流量的控制及管网在线存储容量的静态利用或实时动态调节（见图5），FCD安装位置选择可通过水力或者排水系统模型进行模拟，模型模拟主要评估并解决以下问题：①评估污水系统的潜在污水存储量；②确定安装流量控制闸的最佳地点，以最大限度地提高污水存储量；③比较不同重现期降雨事件的污水系统的储水量。研究和实践表明，FCD的设置与安装，可有效实现不同降雨特征情景下对管网在线存储能力的最大程度动态利用，有效控制并减少管网CSO溢流，缓解管网下游和污水厂水力负荷冲击，有利于在不增加土建设施投资的情况下提升整个排水系统韧性。

图5 管网流量控制装置(FCD)点位选择及发挥管网在线调蓄示意

世界范围内的气候变化引发的极端天气尤其是暴雨和极端降雨事件增加增强已经成为不可逆转的趋势，这成为未来影响城市安全的最大威胁之一。气候变化背景下，完善、更新和不断迭代相关工程设计标准，并通过多种组合工程技术措施构建面向未来的新型城镇排水系统韧性技术体系并实现排水系统结构韧性、工艺韧性及功能韧性，是推进气候适应型城市基础设施建设、打造韧性城市关键环节。

构建韧性排水系统并不是对现有排水系统完全“推倒重来”，也不是过度依赖灰色基础设施大尺度新增、扩建或扩容，而是因地制宜，因时制宜。管网规划层面，建议采用“排水系统集中度”等指标来引导收集管网及调蓄设施的韧性布局和结构优化；运行层面，通过对存量设施进行系统评估和模型模拟，持续“挤外水”实现管网降水位运行，并对排水系统局部水力负荷瓶颈进行必要的改造优化或调整，实现城市运转低扰动状态下城市排水系统性能和风险应对能力的持续提升；污水处理厂层面，相关部门要加快研究制定并出台相关配套政策及雨季排放标准，更新设计标准（规范），鼓励污水处理厂通过“微改造”提升雨季处理能力，应具备雨季旱季运行模式切换能力，可在个别城市试点将“日均雨天流量（AWW）/日均旱天流量(ADW)”比值作为污水系统“厂-网联调联控”及协同减污降碳的考核指标；控制层面要推广“厂-网”RTC控制规则和策略，政策、软件及硬件等不同维度上协同，真正推动城镇排水系统的减污降碳并提升城镇排水系统的韧性。

微信对原文有修改。原文标题：气候变化背景下排水系统韧性构建及峰值流量调控策略；作者：刘智晓、吴凡松、黄鹏、王浩正；作者单位：中国市政工程华北设计总院有限公司、国家城市给水排水工程技术研究中心。刊登在《给水排水》2025年第8期。