应对突发公共卫生事件挑战的城市供排水设施规划建设思考

作者 | 朱安邦，汤钟

深圳市城市规划设计研究院

 摘  要 

突发公共卫生事件具有突发性、隐蔽性及破坏性，一旦发生将给城市居民生活带来了重大影响。城市供排水设施是关系到城市公共卫生安全的重要基础设施。在各类灾害的威胁下，城市供排水系统中的饮用水水源、配水管网系统、给水处理厂、化粪池、污水管网系统、水质净化厂、污泥处理等各个节点容易被影响，并可能引起严重的公共卫生安全事件。在系统梳理各个节点的薄弱环节基础上，本文针对突发公共卫生事件的特点，提出城市供排水系统规划过程中有助于应对该类事件的规划策略。其中，包括顶层法规完善、水源备份规划、供水设施及管网互联互通、给排水设施弹性用地规模及供排水系统关键设施防灾减灾措施等方面的思考，以期构建更加韧性的城市供排水系统。

关键词

公共卫生事件，供排水设施、规划建设

1、引言

世界正在迅速城市化，我们的生活水平、生活方式、社会行为和公共卫生都发生了重大变化。经过70年的发展，我国的城镇化率由1949年的10.64%提升到2018年末的59.58%（截止2018年底）。总的来说，在快速城镇化的过程中，城市人口比农村人口富裕。他们更容易获得社会和卫生服务，预期寿命更长。但城市人口的聚集也可能集中出现卫生设施和垃圾收集处理能力不足、水和空气污染、道路交通事故、传染病暴发等问题。可能会对公共健康造成威胁。随着时间的推移、风险的积累，这些风险会变得更加紧迫。为了应对各类城市风险，我们构建了较为完善的城市基础设施，制定了相应的防灾减灾措施，比如应对城市火灾，我们规划了消防设施。但在应对突发公共卫生事件时，显然需要我们思考更多的内容。

全国正处于新冠肺炎疫情应急一级响应时期，我们正在经历一场建国以来最严重的突发公共卫生事件。突发公共卫生事件，是指突然发生，造成或者可能造成社会公众健康严重损害的重大传染病疫情、群体性不明原因疾病、重大食物和职业中毒以及其他严重影响公众健康的事件。

突发性公共卫生事件的分类方法有多种，从发生原因上来分，通常可分为：生物病原体所致疾病、食物中毒事件、有毒有害因素污染造成的群体中毒、出现中毒死亡或危害、自然灾害等的突然袭击、意外事故引起的死亡、不明原因引起的群体发病或死亡。例如2003年的“非典型性肺炎”疫情、2008年汶川大地震后水土污染引发的呼吸道、2009年的甲型H1N1流感传播、近期发生的“新冠肺炎”疫情等均属于影响较大的突发公共卫生事件。

在面对各类重大突发公共卫生事件时，良好的城镇基础设施，尤其是城市供排水基础设施的稳定可靠运行至关重要。如何更好的保障城镇供排水设施稳定可靠运行，需要我们从各个方面进行周全部署。其中，在城市供排水规划建设时，应该思考突发公共卫生事件带来的不利影响因素，并制定相应的措施，增强城市供排水系统的韧性。

2、突发公共卫生事件与城市供排水系统的关系

城市供排水基础设施包括水源、给水处理厂、水质净化厂及其管网设施等。城市的居民饮用水基本上全部来自市政供水系统。污水通过排水系统一般都收集进入水质净化厂，处理后再排入水体。而给水处理厂以及水质净化厂依靠技术操作员以及化学品、电力以及相应的机械设备的投入开展工作。突发公共卫生事件具有突发性、隐蔽性及破坏性。在城市供排水设施运行过程中容易受到突发公共卫生事件的影响，可能受影响部分包括地表水水源、饮用水供应系统、给水处理厂、化粪池、污水管渠、水质净化厂、污泥处理等。

图1 城镇给排水系统示意图

2.1供水设施

（1）饮用水水源

饮用水来源包括地表水（如河流、湖泊和水库）和地下水含水层。地下水和地表水不是孤立的系统，它们之间不断地相互补充，也不断地受到雨水和其他自然降水的补充。生活饮用水水源的污染主要是微生物(如大肠杆菌、鞭毛虫和诺如病毒)、工业化学污染、生活污水、垃圾及粪便等。地表水系统比地下水系统更容易受到天气和径流的影响，各种自然灾害如洪水、飓风、龙卷风、地震和海啸等，都有可能破坏和污染水源。并导致水源受到家畜粪便、生活污水、化学物质和其他杂质的污染。例如2005年11月13日发生的松花江水污染事件，事故产生的约100吨苯、苯胺和硝基苯等有机污染物流入松花江。由于苯类污染物是对人体健康有危害的有机物，因而导致松花江发生重大水污染事件。对于微生物污染物，如病毒和细菌，可能来自污水处理厂、化粪池、农业畜牧业和野生动物等。

根据依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类[1]。

表1 地表水域分类情况一览表

集中式生活饮用水地表水源地水质超标项目经自来水厂净化处理后，必须达到《生活饮用水卫生规范》要求。

表2 集中式生活饮用水地表水水源地特定项目目标标准限值（部分指标）

（2）饮用水供应系统

相比于饮用水水源点状分布，供水管网呈现出网状或支状分布，供水管网可能穿过垃圾或有毒有害污染区，或与污水管道、排水沟渠距离太近等。由于供水管网敷设在土层的特性，各种自然灾害比如地震、洪涝灾害、水土流失等可能会给供水管网带来广泛而巨大的破坏，小至供水管道破损，大至供水管网系统受损[2]。一方面，由于管道的破坏，管网残留水极易遭到污染，从而导致在灾害发生早期存在引起大规模肠道传染病暴发的风险。另一方面，土壤中的营养物质、杀虫剂、矿物质、碎屑和其他污染物质可以进入我们的地下水供应系统。供水单位应符合《生活饮用水卫生标准》GB5749对供水水质和水质检验的规定。对管网水质实施监测，监测项目和频率应符合国家现行《城市供水水质标准》CJ/T206、《二次供水工程技术规程》CJJ140等的有关规定。

（3）给水处理厂

2017年，全国城市供水水厂个数2880个，综合生产能力25051万立方米/日，全国城市的供水水厂平均生产能力约9万立方米/日，平均每个水厂服务约16万人；全国县城供水水厂个数2483个，综合生产能力5210万立方米/日，全国县城供水水厂平均生产能力约2万吨/日，平均每个水厂服务约6万人[3]。给水处理厂和泵站系统需要电力来运作。这使得他们很容易受断电带来的影响。许多自然灾害造成大面积停电，可能会中断水处理和分配过程。即使是短暂的停电也会导致给水处理厂积水。相比较而言，当突发公共卫生事件发生时，大型的给水处理设施由于配套设施的完善程度更高，虽然受到的影响可能更大，但更容易恢复。小型给水处理设施，受到的保护及处理突发公共卫生事件的能力较小，因此在面对突发公共卫生事件时，往往小型的给水处理设施是薄弱环节。

2.2排水设施

排水系统与城市公共卫生息息相关。一直以来，城市排水系统并未得到与城市供水系统相同的重视程度，而往往被忽视。但是众多的研究报告显示，下水道可能是重大公共卫生事件的主要传染源。据世界卫生组织报告，2003年在香港淘大花园爆发的严重急性呼吸系统综合症(SARS)，很可能是由于缺乏维修而导致排水管出现故障，导致U型隔水阀干枯所致[4]。而为应对目前正在进行中的新冠肺炎疫情，国务院生态环境部也下发了《关于做好新型冠状病毒感染的肺炎疫情医疗污水和城镇污水监管工作的通知》[环办水体函〔2020〕52号]。强调要加强对城镇污水设施，医疗污水处理设施、农村医疗污水设施等设施的消毒和碱度检查。应对突发公共卫生事件时，在排水系统的各个环节都可能存在公共卫生爆发的源头[5]。

（1）化粪池

国内大多数城市仍使用化粪池系统，化粪池是城市排水系统中连接用户排水管的最始端。特别是在人口较少且排水管网系统不完善的城区，化粪池是处理废水的一种成本效益高的长期选择。从化粪池系统排放的主要污染物是致病细菌。这些细菌(细菌和病毒)能引起许多人类疾病。一方面，如果有毒化学物质被处置在化粪池系统中，它们可以通过排水场渗透到地下水中。另一方面，化粪池中的污泥中存在大量的病原体(任何能导致疾病的东西)、粪便大肠菌(来自人类排泄物的细菌)和病毒。大多数病原体不会在化粪池污泥中完全死亡。且由于病原体的不断流入，而人类排泄物中含有有害的病原体，这些病原体包括病毒和其他能导致疾病的物质。因此，需要更加注意化粪池产生的污泥的处理。

（2）污水管渠

在人类排泄物中，有各种各样的疾病。生物病原体主要有病毒、细菌、原生动物和蠕虫。在传播途径上，从简单的粪口污染、水传播途径到复杂的寄生虫感染，存在不同类型的污染。如果未经处理，污水可能成为污染的危险来源，这些污染物可能渗入人类生态系统，对居民的健康、卫生和舒适造成影响。当城市发生超标暴雨或污水管道堵塞时[6]，城市污水管渠往往容易发生污水溢流污染，生活污水中含有致病的微生物，如果被人摄入，会引起疾病，可能会成为公共卫生事件的传染源。

表3 污水中潜在的病原体及其影响情况[7]

（3）水质净化厂

水质净化厂是城市污水系统的核心，当城市污水管网中的污水收集到水质净化厂后，在传统的污水处理系统如活性污泥法中，停留时间不足以杀死生物病原体，集中式污水处理系统也有被污染的风险。有时污水处理系统接收的流量超过了它们的容量。它发生在大雨期间。过量的水流会导致污水系统溢出；这反过来又导致了污水污染。当生物处理结束后用化学消毒剂处理。因此，化学消毒成为消灭生物病原体的前提，如果消毒维护不够，可能会造成健康问题。

（4）污泥处理

污水污泥，有时被称为“生物胶体”，是污水处理时产生的固体部分。污泥中往往潜在着众多的风险。比如污泥可作为病原体的转移场所，可导致病原体通过生物气溶胶在污泥贮存或扩散场所的下风处传播，通过污染地下水、饮用水井、蓄水池和地表水，或通过食用生长在污泥扩散地的食物而造成的食物污染传播。此外，污泥中含有高浓度有害水平的有毒金属和环境持久性化学物质，如多氯联苯和二恶英等物质。污水污泥最终被填埋，但垃圾填埋场的渗漏可能随着雨水径流会渗入地下水或流入周边的水体，从而导致水体的污染[8]。

3、应对突发卫生事件的城市供排水设施规划建设策略

3.1注重顶层规划设计，完善相关法律法规，提升相应规划标准

据笔者了解，我国针对突发公共卫生事件的法律法规还有待于进一步完善。目前国家层面有《突发公共卫生事件应急条例》，但该条例是针对已经发生的事件进行应急反应的法规。对于突发公共卫生事件，最主要还是以预防为主，应急为辅。据笔者了解，我国第一部针对城市综合防灾的规范到2019年才推出。在城市给排水规划规范中，最近修订的相关规范才增加了应对防灾减灾或公共卫生事件的条款。在应对突发公共卫生事件时，因此需要在城市发展之初就应该考虑相应事件带来的影响，并制定相应的法规，并提升相应规划标准。比如建议在城市防灾减灾规划中增加应对公共卫生事件的专项规划。

3.2城市规划中应考虑规划建设备用水源

水源的位置和供水系统的设计是应急和备灾的关键。在选址、设计和应急规划时，必须考虑对集水区、水库、泵站和水厂以及对配电系统的危害以及灾害（如洪水、地震、爆炸、氯气泄漏等）可能对供水系统的各个阶段造成危害。根据《城市给水工程规划规范》GB50282-2016中，明确规定了需要应急供水规划。有多个水源可供利用的城市，应采用多水源给水系统。城市应根据可能出现的供水风险设置应急水源和备用水源，并按可能发生应急供水事件的影响范围、影响程度等因素进行综合分析，确定应急水源和备用水源规模。而应急水源地和备用水源地宜纳入城市总体规划范围，并设置相应措施保证供水水质安全。

在确定应急供水水源时，需要考虑应急状态下人均用水量、应急供水持续时间、影响人口数量以及用水质量目标四个关键性指标。在应急状态下，应急供水时的生活用水量，应根据城市应急供水居民人数、基本生活用水标准和应急供应天数合理确定。目前我国还没有相应的法规对应急供水持续时间做出明确条文，参照世界卫生组织相关文件推荐应急供水时间应考虑3~21天的持续时间[9]。而影响人口的数量不仅包括居住人口，还包括工人和游客的日间人口。在规划过程中，应考虑关键客户(即医院、可能的避难所地点)的影响和需求[10]。

3.3给水厂及供水管网互联互通

为保障供水安全性，配水管网应布置成环状。为了配合城市和道路的逐步发展，管网工程可以分期实施，近期可先建成枝状，城市边远区或新开发区的配水管近期也可为枝状，但远期均应连接成环状。相比较而言，在同一个配水系统下，环状配水管网比支状配水管网的供水保障能力要更好。同样，为更好保障不同区域供水安全，在有条件的情况下，给水厂的互联互通也有助于供水安全。当然，在互联互通的同时，要注意采取措施防止供水系统回流污染[11]。

3.4规划供排水设施用地及管网应有弹性系数

为应对突发事件的不确定性，供排水设施及其管网在规划阶段可采用适当的弹性系数来确定其规模。一般在给水工程规划中，《城市给水工程规划规范》中推荐的城市用水量计算方法得到的城市用水量为最高日用水量。供水厂的设计规模一般根据设计年限内最高日用水量加自用水量确定。而城市污水量可根据城市用水量和城市污水排放系数确定，城市污水处理厂的规模应按规划远期污水量和需接纳的初期雨水量确定。为保证供排水设施的用地规模，可以在计算供排水设施设计水量时适当乘以相应的设计系数。比如，《深圳市城市规划标准与准则》（2018版）中，给排水设施水量计算时，计算的量是平均日用水量，需要乘以1.1~1.3的弹性系数得到最高日用水量，并以此计算水量来确定给水厂用地规模。而污水厂设计规模则是可以直接由平均日用水量得到平均日污水量，来确定污水厂的设计规模。一方面，设施用地适当设置冗余量，可以应对规划无法预见的规模增量。另一方面，在应对突发事件时，可以有相对富余的设施用地来保障应急设施的规划建设。与供排水设施设置冗余系数类似，配水管网及排水管网也应该在规划时设置弹性系数来确定管网的规格。

3.5供排水系统的关键设施应考虑防灾减灾措施

比如供排水设施中的配电系统、消毒系统等。一般在规划设计阶段需要考虑提供备用发电机，以及备用的备用泵和管道，用于紧急维修。在规划阶段考虑一些常见的灾害发生时的应急措施，有助于应付长期的水源高浊度、电力故障和化学品短缺的情况。应急供应包括额外储存化学品、备用发电机和应急预过滤储存和沉淀能力等。

4、结语

正在发生的疫情会慢慢的消去。但突发的公共卫生事件一定还会再来。在我们的城市供排水设施规划过程中，应对突发公共卫生事件中，需要我们完善以下3个方面的内容。

（1）顶层设计的完善，包括防灾减灾法规、城市供排水规划法规的完善。在顶层设计中，将突发公共卫生事件列入城市规划布局考虑因素，并在供排水规划中完善相应规划设计。目前我国总体在防灾减灾规划方面还有很长的路要走。

（2）供排水设施及管网的弹性规划，是应对未知事件及城市未知发展趋势的应对策略。不过目前国内的实践经验较少，需要我们不断地总结和探索。

（3）供排水关键设施的稳定运行是应对突发事件的重要保障。因此在经济条件允许的情况下，建议对关键设施进行备份规划，比如备用水源、备用电源等。但是国内相关方面的研究及法规较为缺少，也需要我们进一步研究。

参考文献（向下滑动查看）

[1]     国家环保总局.《地表水环境质量标准》GB3838. 中国环境科学出版社, 2006.

[2]     Wang,Qiang. (2010). Investigation of Drinking Water Contamination Incidents in China during 1996-2006. Journal of environmental health. 27. 328-331.

[3]     住房和城乡建设部，《2017年城乡建设统计年鉴》. http://www.mohurd.gov.cn.

[4]     World Health Organization. Department of communicable disease surveillance and response: Consensus Document on the Epidemiology of Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS). In Geneva: WHO/CDS/CSR/GAR/; 2003:1–44

[5]     Korzeniewska E, Harnisz M. Culture-dependent and culture-independent methods in evaluation of emission of enterobacteriaceae from sewage to the Air and surface water. Water Air Soil Pollut. 2012;223:4039–4046. doi: 10.1007/s11270-012-1171-z.