日常生活中，被我們使用後的污水，在夏季暴雨季節和冬季冰雪融化時，城市内徑流量變大，需要及時排放的雨雪水，以及部分直接排入城市污水管道或雨水管道的工業廢水都屬于城市排水，需要城市排水系統通過收集、輸送、處理和排放。

城市排水系統是現代化城市的重要基礎設施，如何經濟有效地優化設計和改擴建城市排水系統是一個重要的研究課題。

尤其是近年來，受全球氣候變化影響，暴雨等極端天氣對社會管理、城市運行和人民生命安全造成了的巨大影響，加之部分城市排水防澇等基礎設施建設滞後、調蓄雨洪和應急管理能力不足，導緻多地出現了嚴重的暴雨内澇災害。

因此，加大城市排水系統在市政建設中的投資比例，在滿足規定的各種技術條件下合理設計城市排水系統，達到城市污水與雨水順暢排放，以及保護環境的要求是目前排水系統的主要任務。

當前，城市排水系統的設計和規劃需要考慮以下設計要點：估算城市排水量，選擇排水制度，設計排水管道，确定污水處理方法和城市污水處理廠的位置等。

1.排水量

生活污水量的大小取決于生活用水量。生活用水在使用過程中，絕大部分成為生活污水排出。雨水徑流量同當地的暴雨強度、彙水面積和産生徑流的地表特征有關。排水管道設計所采用的暴雨強度取決于設計重現期(重複出現一次的平均年限)。所以，設計重現期的取值影響工程的技術經濟效果。取值偏高，設計的雨水徑流量大，将增加建設投資。但在重要地區或短期積水即能造成嚴重損失的地區，設計重現期則宜取較高值。

2.排水制度

排水制度有兩種基本類型：分流制和合流制。

分流制是設置污水和雨水兩個獨立的排水管道系統，分别收集和輸送污水和雨水。工廠排放的比較潔淨的廢水（如冷卻水）可收集送入雨水管道系統。

合流制隻有一個排水管道系統，污水和雨水合流。為處理合流制中的污水，需設置污水截流管。

平時，污水通過截流管送入污水處理廠；雨天，超過截流管輸送能力的雨水和污水混合通過溢流井溢入水體。

從環境保護、防止水體污染方面考慮，分流制比合流制好，但合流制建設費用較少。中國從1949年以來，新建的城市和舊城市的新建區一般都采用分流制；舊城一般仍用原有的合流制系統，增設污水截流管。

3.排水管道

收集沿途居住區和工廠排出的污水和雨水的排水管道内的水流，通常是憑借管道的坡降重力自流。為減小埋設深度，城市排水管道一般敷設在地勢較低處，并盡可能使管道的坡向同地形一緻。有時要設置中途排水泵站，将管道内的污水或雨水提升後，再自流輸送。雨水通常分散地就近排入水體。

4.排水溝道

排水溝道一般分為幹溝、支溝、鬥溝等數級，當排水面積較大或地形較複雜時，排水溝道級數可适當增加。它主要用以排水，有時也起到蓄水和滞水作用。通常采用明溝将澇（漬）水自流排入容洩區。但在一些地區，汛期外江水位高于排水區内的溝道水位，澇水不能自流排出，須設置泵站抽排。為了節省排水費用和能源，還要盡量利用排水區内的湖泊、窪地滞蓄一部分澇水。

5.污水處理

城市污水一般采用一級處理或二級處理。一級處理又稱機械處理，主要是把污水中易于沉澱的污染物質除去。常用的二級處理是在一級處理後增加生物處理。有危害性的工業廢水，如産生易爆、易燃和有毒氣體的廢水，以及對城市污水的生物處理有抑制作用的廢水等，要在工廠内進行預處理，符合标準後才可排入城市排水管道。

城市污水處理廠一般設在城市水體的下遊、夏季最小頻率風向的上風側、不受洪水威脅、便于污水利用的地方。污水處理廠與居住區或公共建築要保持一定的衛生防護距離。

城市排水系統在滿足上述設計要點的同時，為了經濟技術的優化和改擴建排水系統，我們需要借助現代科學技術的分析方式。

排水建模BIM軟件SewerGEMS可以簡化建模流程，解決提升容量和限制污水溢流等污水工程問題，并提供了多款用于計劃、設計、維護并運營污水及雨污混合系統的高級工程工具。

下面，我們一起來看下SewerGEMS具體能解決城市排水系統的哪些技術問題：

1.分配和估算污水載荷

使用自定義的綜合工程庫，應用水位圖、模式負荷和單位負荷。使用 LoadBuilder 模塊可充分利用水耗、水流監控、土地使用或 GTS 中的統計數據，自動評估并導入污水系統模型的污水載荷。

2.分配和估算雨水載荷

使用内置的降雨分布信息或用戶定義的降雨事件，加載取決于降水量的潮濕天氣徑流量模型。使用最合适的徑流方法為項目計算徑流量。

3.分析水力和雨污混合系統溢流

根據系統類型，在多個求解器之間輕松切換：Saint Venant 方程式、凸起/漸變流量求解器(對極端水流狀況和延時模拟進行穩态分析)和推理/漸變流量求解器。

4.分析硫化氫結構

識别網絡中受到硫化氫 (H2S) 結構危害的區域，如不加解決可能會造成塌陷。産生平均濃度流量，顯示網絡結果映射，根據各種條件(如溫度)對比硫化氫結構。

5.分析入水口容量

計算雨水徑流比例，雨水徑流會進入與道路表面排水溝或池塘下遊承載的水量比例相對應的入水口。快速确認排水溝的水流量不超過設計要求。

6.建立和管理水力模型

快速啟動模型構建流程并有效管理模型，利用并導入幾乎所有的外部數據格式，最大限度提高地理信息和工程數據的投資回報，并且自動執行地形提取和節點分配。

7.設計和分析涵洞

從标準涵洞形狀、材料和入口條件庫中進行選擇，然後使用美國聯邦公路局水力設計系列 5 号中列出的計算方法計算涵洞河源和尾水高程。

8.設計和分析低影響開發控制裝置

為低影響開發控制裝置，在攔蓄徑流進入雨水系統之前對徑流的影響建模。

9.設計和分析池塘與出水口

利用 PondMaker 的引導過程，按照可始終反饋設計進展狀況的循序漸進步驟，完成池塘設計中各個易令人混淆混亂的步驟。設置最大流出率、估算蓄水量并檢查出水口設計和最終設計。

10.設計污水系統

隻需輸入設計限制條件即可最大程度減少資本投資：流速、傾斜度、埋深、管道以及匹配偏移量的出入孔。SewerGEMS 在滿足設計限制的同時，提供最具性價比的管道大小和管内底标高建議值，避免挖掘不必要的管溝。

11.設計雨水系統

隻需輸入您的設計限制條件即可最大程度減少資本投資：流速、傾斜度、埋深、管道以及匹配偏移量的入水口。該軟件産品在滿足設計限制的同時，提供最具性價比的管道大小和管内底标高建議值，避免挖掘不必要的管溝。

12.模拟水質模拟

任意數量的用戶定義的污染物(如全部懸浮固體或重金屬)的生成、入流、運輸和處理。

SewerGEMS軟件詳情：SewerGEMS | 污水或雨污排放混合系統建模軟件

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