对于城市水环境污染，生活污水、工业废水等点源污染，相对于降雨形成的径流比较稳定，随排水系统的不断完善，其对城市水环境的影响可以迅速得到控制。排水体制不同，对于面源污染影响的核心是对雨水径流的收集和控制途径的不同。

2.2.2.1　合流制排水系统与面源污染

目前，合流制排水系统在我国许多城市的排水系统大量存在，雨水、污水同行。由于合流制排水管道管径相对于晴天污水来说，通水能力存在比较大的富裕空间，污水在晴天流速慢，易产生沉淀。雨天径流较大，管道中沉积物被冲刷，初期冲刷造成降雨初期径流污染物含量较高，同时径流量短时期远远大于污水厂处理能力，导致合流制排水系统溢流入收纳水体，造成水环境严重污染，如图2-13所示。

图2-13　面源污染经合流制排水系统对水体造成污染

20世纪60年代，美国对城市雨水径流和合流制排水系统溢流污染进行了研究。在美国31个州和哥伦比亚地区，市政处理设施每年收集、处理的污水有500亿t，而772个合流制排水管道系统每年排放未处理的雨污混合污水为38.64亿t。可见，合流制排水系统的溢流是重要的污染源。

（1）截流倍数影响因素

控制合流制排水系统水污染的一个重要办法是修建截流管道，与截流管道设计规模密切相关的是截流倍数。截流倍数即合流制排水系统在降雨时被截流的雨水径流量与平均旱季污水量的比值。

影响截流倍数的因素主要有以下几点：

①水体功能要求。对于受纳水体水质要求严格的，截流倍数宜取大些；对于低功能受纳水体，水质要求低，则截流倍数适当取小些。

②城镇文明程度。城镇的文明程度高，人们的卫生习惯良好，街道、社区清洁，城市地面垃圾量相对较少，截流倍数、可取小些；否则，截流倍数取大些。

③经济承受能力。截流倍数取大值、排入河道的受污染雨水就较少，有利于保持水体功能，但截流管道系统的直径、污水处理厂规模都需要加大，工程投资也相应增加；截流倍数取小值，排入河道的受污染雨水增加，对河道水体的污染程度加大，不利于保持水体功能。

（2）截流倍数取值

根据《室外排水设计规范》，合流地区截污管道，截流倍数宜取2～5，如表2-5所示。截流倍数的大小，直接影响河道截污治理效果及工程投资，国外部分地区截流倍数情况如表2-6所示。

表2-5　国内部分城市截流倍数情况表

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表2-6　国外部分地区截流倍数情况表

2.2.2.2　分流制排水系统与面源污染

与合流制排水系统相比，分流制排水系统在水污染控制方面有明显优势。雨污分流，雨水管道内沉积物主要以可沉降无机物固体为主，同时也会出现少量有机成分。有研究显示，在全年的降雨径流中，合流制排水系统中总悬浮物颗粒物的平均浓度比分流制排水系统高50%；BOD5的平均浓度是分流制系统的两倍多；合流制排水系统的径流中含更多有机物，挥发性悬浮物与总悬浮物固体之比的变化范围为4%～55%，分流制排水系统该比值为10%～36%。其他一些研究也表明，分流制排水中BOD浓度约为城市污水的1／5，大肠杆菌数也明显低于城市污水，同样，总氮和总磷浓度也低于城市污水。

但是，分流制排水系统的初期降雨径流冲刷仍然是城市水体污染的来源之一，是由于雨水排放系统初期冲刷未经处理，直接排放水体，导致收纳水体水质遭受污染。有研究表明，初期5mm 径流中污染负荷所占比例的变化范围为22%～82%，平均为48%；初期10mm 径流污染负荷变化范围是28%～100%，平均67%；初期15mm 径流污染负荷为41%～100%，平均78%。由此可见，初期10mm 或15mm 径流包含总降雨径流污染物的绝大部分。

2.2.2.3　初小雨设计取值

初小雨污染是指城市降雨径流淋洗与冲刷大气和汇水面各种污染物引起受纳水体的污染，是城市水环境污染的主要因素，尤其是当城市点源污染治理取得一定的成效后，其污染现象更为突出。

除了城市大气污染会对初小雨水质有影响外，初小雨污染主要来自城区屋面和道路所沉积污染物的溶解和冲刷。径流污染物浓度变化过程随降雨事件的特点不同而异。影响径流污染物浓度的主要因素有用地类型、降雨强度、降雨量、降雨历时及地表污染物初始累积量（降雨间隔）等。

德国在20世纪70年代就开始对合流制溢流的调蓄展开研究，并且广泛应用，同期美国也开始对雨水径流污染和合流制溢流污染进行治理。美国环境保护署（EPA）提出了雨水“最优化管理方法”（BMPs），目标是从源头开始控制径流水量及其污染负荷，通过减少不透水下垫面积、增加渗透设施、滞留、截留调节池、湿地与渗透性铺面等措施，降低初期雨水的污染，缓解暴雨积水，减少系统改建的投资费用。

在初期雨水水质及污染特性研究的基础上，发达国家雨水控制标准的确定往往与当地水环境条件及收纳水体的水质目标要求有关。美国某些州将总悬浮固体（TSS）作为反映雨水水质的重要指标，有效控制总悬浮物一般为70%～80%，同时也控制了其他一些污染物（如TP、TN及重金属）。国内外许多学者通过对不同下垫面雨水径流中污染物变化规律的研究表明：在很多暴雨事件中，暴雨产生的初期径流携带整个径流中的大部分污染物，特别是暴雨强度大、不透水面积率较高的汇水区域，初期冲刷现象更为明显。对于大汇水面积或较大的管渠系统，有研究认为控制初期12.5mm 径流，可去除全部径流污染物总量的90%以上。

我国20世纪80年代初期于北京开始了对城市雨水径流非点源污染的研究，北京1998年开始对城市雨水径流污染控制和雨水资源利用进行系统研究，分析径流污染指标，以及对污染物的冲刷输送规律、主要影响因素、污染物负荷和控制对策等都进行了研究。20世纪90年代上海进行了合流制排水系统污染物控制技术研究。

根据《室外排水设计规范》，用于分流制排水系统径流污染控制时，初期雨水截留标准为4～8mm。用于合流制排水系统径流污染控制时，截留雨水量可根据气候特征、排水体制、汇水面积、服务人口和受纳水体的水质要求、水体的流量、稀释自净能力等确定。可将当地旱流污水量转化为当量降雨强度，从而使系统截流倍数和降雨强度相对应，溢流量即为大于该降雨强度的降雨量。根据当地降雨特性参数的统计分析，拟合当地截流倍数和截流量占降雨量比例之间的关系。

①上海市相关经验。根据《上海市中心城区初期雨水治理规划》，上海市初期雨水的污染物浓度随降雨时间和降雨量的增加呈现降低趋势，而实际初期雨水出流规律也验证了此规律。同时，污染物浓度变化规律显示：合流制排水系统中初期雨水污染物出流浓度在降雨量约为8～10mm 趋于稳定；分流制排水系统尤其是混接程度较轻的分流制系统，雨天排江污染物浓度较合流制低，控制5～7mm 降雨量可达到较好的污染物削减效果。上海根据中心城区环境容量和兼顾部分地区防汛标准的提高，规定初期雨水截留标准为：合流制区域为18mm，分流制区域为12mm（其中7mm 兼顾了防汛标准的提高）。

②武汉市相关经验。根据《汉阳地区城市面源污染控制技术与工程示范》，通过对武汉市汉阳地区34个汇水区和监测点三年的周期性监控研究发现，城市面源污染是伴随城市暴雨径流冲刷产生，由于城市土地不透水面的比例高，因此径流来势猛，水量大，面源污染具有突发性。武汉市汉阳城区由于排水系统多采用合流制，突发性径流常冲刷排水道中的累积污泥，使污染更加严重。城区径流污染过程，随降雨历时的延续，具有明显的规律和特征。本课题对汉阳地区不同集水区经过2年多十几场降雨事件监测研究，降雨开始后15～20mm 前期径流污染最严重。分析认为武汉市汉阳地区暴雨径流最佳截留量是初期15mm 降雨量。

③北京市相关经验。通常同一场降雨，路面的初期雨水量比屋面大。屋面初期雨水净雨量约为2～3mm，可控制整场降雨径流污染负荷约60%以上，控制净雨量超过3mm，效果增加很少。初期路面初期雨水净雨量数据变化幅度大，但一般净雨7～8mm时，径流污染相对较轻。

④深圳市相关经验。《深圳市排水规划（2010—2020年）》专家评审会建议在缺乏实测径流与污染物负荷浓度变化曲线资料的情况下，雨水截流设施容积暂按《建筑与小区雨水利用工程技术规范》计算，即屋面径流截流厚度按3～5mm 进行计算；地面径流截流厚度按5～7mm 进行计算。