1    我國排水管網(wǎng)安全運(yùn)行現(xiàn)狀分析

1.1    管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模快速增長

        近年來，國家高度重視排水管網(wǎng)建設(shè)，出臺(tái)了一系列的政策文件保障排水管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)。2014年3月，中共中央、國務(wù)院發(fā)布了《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014~2020年）》，明確了未來城鎮(zhèn)化的發(fā)展路徑、主要目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)，在該規(guī)劃中，提出了城市發(fā)展模式科學(xué)合理的發(fā)展目標(biāo)，要求城市地下管網(wǎng)覆蓋率明顯提高，同時(shí)也明確提出了加強(qiáng)市政公用設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)防洪設(shè)施建設(shè)，完善城市排水與暴雨外洪內(nèi)澇防治體系，提高應(yīng)對(duì)極端天氣能力。2015年12月中央城市工作會(huì)議和2016年2月中共中央、國務(wù)院發(fā)布的關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見中都要求重視基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。2016年2月，《國務(wù)院關(guān)于深入推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的若干意見》進(jìn)一步提出了要實(shí)施城市地下管網(wǎng)改造工程和推進(jìn)海綿城市建設(shè)，加強(qiáng)城市地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和改造，加快城市易澇點(diǎn)改造，推進(jìn)雨污分流管網(wǎng)改造與排水和防洪排澇設(shè)施建設(shè)，妥善解決城市防洪安全、雨水收集利用、黑臭水體治理等問題。

        新型城鎮(zhèn)化建設(shè)對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施提出更高的要求，改善水環(huán)境質(zhì)量的呼聲越來越高，對(duì)排水工程重要性的認(rèn)識(shí)不斷提高。近20年城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)規(guī)模得到了快速增長，如圖1所示，城鎮(zhèn)排水管道長度和排水管網(wǎng)覆蓋率的增加，有效降低了城鎮(zhèn)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，為城鎮(zhèn)水安全保障和水環(huán)境改善奠定了基礎(chǔ)。

圖1    我國1990~2014年城市管網(wǎng)規(guī)模

1.2    重視程度需要不斷強(qiáng)化

        雖然我國城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)的建設(shè)規(guī)�？焖僭鲩L，但與社會(huì)發(fā)展的需求相比，仍然存在不足。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，近年來，近半數(shù)城市發(fā)生內(nèi)澇的主要原因是排水系統(tǒng)覆蓋不全、標(biāo)準(zhǔn)偏低，新建管網(wǎng)跟不上城市發(fā)展速度，老舊管網(wǎng)得不到及時(shí)更新，部分設(shè)施運(yùn)行不正常等。排水管網(wǎng)的建設(shè)和完善滯后于城市發(fā)展，城市中仍然有較多的排水空白區(qū)。以上海為例，2013年上海市建成區(qū)排水管道密度為18.83 km/km²，約為全國平均水平的2倍，而日本全國在本世紀(jì)初已達(dá)到35 km/km²；上海的管網(wǎng)覆蓋率僅為65.29%，中心城區(qū)為76.52%，非中心城區(qū)為37.45%。

        我國大部分城市在排水管網(wǎng)建設(shè)過程中，普遍采取當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值，甚至低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2014年《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014-2006）進(jìn)行了局部修訂，提高了排水管網(wǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定超大特大城市中心城區(qū)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為3~5年，重要地區(qū)為5~10年，且要求采用上限值。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全國近80%的老城區(qū)和65%的新建城區(qū)都低于新標(biāo)準(zhǔn)。

1.3    排水管網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大

        與發(fā)達(dá)國家相比，我國當(dāng)前排水管網(wǎng)的運(yùn)行管理水平仍顯落后，排水管道檢測水平和檢測效率均較低，僅有少數(shù)幾座大城市在特定情況下開展儀器儀表檢測。排水管道疏通方式落后，人工疏通率超過80%，管道污泥也未得到有效處理。排水管道結(jié)構(gòu)性和功能性病害嚴(yán)重，上海某區(qū)2011年排水管道檢測結(jié)果顯示，中度淤積以上的管道占總管道長度的18.45%，平均每1 km就有1處破裂、滲漏等結(jié)構(gòu)性病害。排水管道破損、錯(cuò)位導(dǎo)致管道滲漏嚴(yán)重，管道滲漏在高地下水位地區(qū)造成地下水入滲量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值。以上海為例，因管道病害導(dǎo)致部分地區(qū)地下水入滲量達(dá)到平均污水量的30%~40%，地下水大量滲入造成污水處理廠進(jìn)水濃度偏低。有些城市的某些污水處理廠進(jìn)水COD低于100 mg/L，污水處理廠大量處理的是其他水，沒有有效地去除污染物。

        排水管網(wǎng)雨污混接、清淤不力易造成管道污泥沉積。降雨期間，管道沉積物由于水力沖刷排入河道。合肥市某溢流口的雨天溢流COD濃度最高值達(dá)1 806 mg/L，SS濃度最高值達(dá)2 357 mg/L。相關(guān)研究表明，上海蘇州河沿岸市政泵站排江污染物COD負(fù)荷主要來源于管道沉積物和地表徑流，其中管道沉積物的COD負(fù)荷所占的比例達(dá)到53.9%～67.3%。

        排水管道的破損還會(huì)導(dǎo)致周邊土壤疏松，影響管道自身、周圍建筑物和其他管道的安全。據(jù)報(bào)道，全國因排水管道破損而導(dǎo)致路基松動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生沉管事故、路面塌陷，危害交通安全，深圳市在2013年內(nèi)發(fā)生十余次地面塌陷事故，并造成十余人傷亡。

        為解決城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)安全運(yùn)行存在的問題，亟待借鑒發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國實(shí)際情況，因地制宜開展相關(guān)理論研究和技術(shù)研發(fā)，以提升我國城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)管理水平，為保障城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)高效安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

2    國外排水管網(wǎng)安全運(yùn)行技術(shù)研究

2.1    設(shè)計(jì)手段先進(jìn)

        傳統(tǒng)排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)均采用恒定流水力學(xué)理論計(jì)算管網(wǎng)的匯流過程，該方法在應(yīng)用范圍方面具有局限性，無法準(zhǔn)確計(jì)算滲透、調(diào)蓄等新技術(shù)措施對(duì)管道流量的影響。美國、歐盟等地從20世紀(jì)60年代起就開始研發(fā)基于非恒定流模擬的排水管網(wǎng)模型和軟件。目前在發(fā)達(dá)國家中，以流量過程線為核心的城市雨水?dāng)?shù)學(xué)模型模擬技術(shù)已得到成熟應(yīng)用。歐盟的排水設(shè)計(jì)規(guī)范要求當(dāng)排水系統(tǒng)面積大于2 km²或管道內(nèi)流行時(shí)間大于15 min時(shí)，應(yīng)采用非恒定流模擬進(jìn)行城市管網(wǎng)水力計(jì)算。

2.2    標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全面

        經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐，發(fā)達(dá)國家已形成較為全面的城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，用于指導(dǎo)城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)。在運(yùn)行維護(hù)方面，日本發(fā)布的《下水道管路設(shè)施維持管理手冊》，覆蓋了排水管道的設(shè)計(jì)計(jì)算、疏通方式、檢查手段、修復(fù)技術(shù)和管道污泥處理等各個(gè)方面，尤其提出了排水管道性能評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，共包括4類11項(xiàng)，每項(xiàng)指標(biāo)分為良好、輕微、輕度、中度和重度5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，并根據(jù)不同評(píng)價(jià)等級(jí)給出應(yīng)對(duì)措施，就淤積指標(biāo)而言，淤積小于管徑10%的為輕微病害，淤積達(dá)到管徑10%~25%的為輕度病害，淤積達(dá)到管徑25%~50%的為中度病害，淤積超過管徑50%的為重度病害。德國發(fā)布有《排水溝和下水道的鋪設(shè)和檢查》和《室外排水系統(tǒng)的修復(fù)-第3部分：排水溝和下水道的軟管內(nèi)襯（經(jīng)現(xiàn)場固化的軟管內(nèi)襯）》，對(duì)排水管網(wǎng)的內(nèi)襯管修復(fù)全過程進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的發(fā)布，明確了排水管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和需要的技術(shù)手段，對(duì)于安全運(yùn)行具有重要的意義。

2.3    檢測技術(shù)創(chuàng)新

        隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，新材料和新設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用，發(fā)達(dá)國家在排水管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)和檢測技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，研發(fā)了一系列先進(jìn)裝備。

        在精確檢測方面，國外已從傳統(tǒng)的潛水員管道檢查向視頻檢測、聲納檢測、透地雷達(dá)、機(jī)器人檢測等方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)管道檢測的數(shù)字化、三維化和全景化。在原位修復(fù)方面，已從破壞后應(yīng)急性修復(fù)轉(zhuǎn)向預(yù)防性修復(fù)階段，開發(fā)出原位固化修復(fù)、螺旋纏繞修復(fù)、折疊內(nèi)襯修復(fù)等管道修復(fù)技術(shù)。在疏通處理方面，國外已普遍建立了完善的排水管道養(yǎng)護(hù)制度，一般采用聯(lián)合吸污車進(jìn)行管網(wǎng)的日常養(yǎng)護(hù)，并對(duì)管道污泥進(jìn)行集中處理。

2.4    管理機(jī)制完善

        發(fā)達(dá)國家排水管網(wǎng)管理以內(nèi)澇防治和污染控制為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)全過程控制管理，并啟用了預(yù)警應(yīng)急管理機(jī)制。

        美國的低影響開發(fā)（Low Impact Development，LID），英國的可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（Sustain able Urban Drainage Systems，SUDS），德國的分散式雨水管理系統(tǒng)（Decentralized Rainwater/Stormwater Management），澳大利亞的水敏感性城市（Water Sensitive Urban Design）等，均重視雨水的源頭控制，強(qiáng)調(diào)人工排水系統(tǒng)應(yīng)最大限度模擬自然界的水文環(huán)境。將城市雨水管理理念從“快速排放、末端治理”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”，保障城市排水管網(wǎng)的高效安全運(yùn)行。

        發(fā)達(dá)國家還普遍建立了完善的預(yù)警應(yīng)急管理制度，注重利用先進(jìn)技術(shù)預(yù)報(bào)內(nèi)澇災(zāi)害，如美國的地方內(nèi)澇災(zāi)害警報(bào)系統(tǒng)（LFWS）、《暴雨洪水指南》（FFG）和自動(dòng)本地實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)（ALERT）等。日本東京建立了“Tokyo Amesh”的降雨信息系統(tǒng)，采用雷達(dá)設(shè)備和雨量計(jì)對(duì)降雨強(qiáng)度和位置實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為泵站和污水處理廠運(yùn)行提供信息數(shù)據(jù)；同時(shí)編制內(nèi)澇洪水險(xiǎn)情地圖，明確易洪區(qū)和市民疏散路線，并在城市地區(qū)內(nèi)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化圖形標(biāo)志，標(biāo)注預(yù)測洪水深度并且提供疏散路線和避難所信息，這些措施的有效性已經(jīng)在日本的多次暴雨事件中得到了驗(yàn)證。

3    我國排水管網(wǎng)安全運(yùn)行技術(shù)發(fā)展方向

        排水管網(wǎng)作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，包括雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)和合流污水管網(wǎng)，使用年限長、分布范圍廣，其規(guī)劃建設(shè)和管理應(yīng)始終滿足城市發(fā)展的需求，保障城市安全運(yùn)行和水環(huán)境質(zhì)量。根據(jù)國內(nèi)實(shí)際情況，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手提升城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行技術(shù)水平。

3.1    樹立海綿城市規(guī)劃建設(shè)理念

        雨水綜合管理包含源頭控制、排水管網(wǎng)和內(nèi)澇防治體系等方面，海綿城市建設(shè)以“保障水安全、治理水環(huán)境、涵養(yǎng)水資源、改善水生態(tài)”為目標(biāo)，遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，將“山水林田湖”作為生命共同體和完整系統(tǒng)，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等技術(shù)措施，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

        海綿城市建設(shè)理念改變了傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化發(fā)展理念和傳統(tǒng)雨水快排理念，可以有效地實(shí)現(xiàn)雨水綜合管理，是保障城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)安全運(yùn)行的重要措施之一。

3.2    提高排水防澇設(shè)計(jì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

        與發(fā)達(dá)國家相比，標(biāo)準(zhǔn)偏低是我國城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)建設(shè)設(shè)計(jì)過程中面臨的重要問題。為更好地與發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)接軌，根據(jù)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和近些年的內(nèi)澇發(fā)生情況，2014年修訂了《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，提高了城市雨水管渠的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，增加了內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，并要求采用上限值，目前上限值與歐盟標(biāo)準(zhǔn)基本持平，各地還可以根據(jù)各地特點(diǎn)制定更高的排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3    推行科學(xué)合理運(yùn)行管理模式

        進(jìn)一步加強(qiáng)運(yùn)行管理也是保障排水管網(wǎng)安全運(yùn)行的重要手段。我國目前很多城市排水管道淤積嚴(yán)重、運(yùn)行水位較高，在雨天水量激增時(shí)缺乏輸送能力的可提升空間，導(dǎo)致溢流排放現(xiàn)象嚴(yán)重，影響排水管網(wǎng)的安全運(yùn)行。排水管網(wǎng)的低水位運(yùn)行模式是指在管道清淤維護(hù)的基礎(chǔ)上，通過泵站的日常管理調(diào)控，盡量排空管道內(nèi)的污水，保持管道低水位運(yùn)行。2013年起，蘇州市在國內(nèi)同類城市中率先推行低水位運(yùn)行模式，使污水快速排入污水處理廠，減少污染物在管道內(nèi)的沉降，提高污水處理廠進(jìn)水的污染物濃度，從而有效避免因污染物濃度過低而影響污水處理效率。以蘇州市某污水處理廠為例，通過推行低水位運(yùn)行模式，污水處理廠進(jìn)水COD濃度已從2012年的全年平均297 mg/L提升至2014年的全年平均406 mg/L，處理后仍能達(dá)標(biāo)排放，其消減的COD排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于提標(biāo)改造前。

3.4    加快研發(fā)管網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)裝備

        與發(fā)達(dá)國家相比，我國在排水管網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)儲(chǔ)備和裝備產(chǎn)業(yè)化方面較為落后，不利于保障排水管網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，需要重點(diǎn)研究排水管網(wǎng)、內(nèi)澇防治和污染控制技術(shù)，在技術(shù)研究的同時(shí)，應(yīng)注重開發(fā)運(yùn)行維護(hù)系列裝備，如超聲檢測等管道精確檢測設(shè)備、復(fù)合纖維等管道修復(fù)材料、高效沖洗疏通設(shè)備和振動(dòng)篩分污泥處理設(shè)備等。

        通過排水管網(wǎng)技術(shù)研究和裝備研發(fā)，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)的“技術(shù)自主化、設(shè)備國產(chǎn)化”，全面提升我國排水管網(wǎng)技術(shù)設(shè)備水平，已成為當(dāng)前排水管網(wǎng)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

3.5    建立管網(wǎng)信息平臺(tái)管理制度

        建立排水管網(wǎng)信息平臺(tái)，有利于提高排水管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)管理的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。排水管網(wǎng)信息平臺(tái)以城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源的信息化和數(shù)字化為基礎(chǔ)，建立維護(hù)管理系統(tǒng)和預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)，能有效保障排水管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

        落實(shí)管網(wǎng)排入許可制度，有利于改變排水管網(wǎng)的亂接、亂改、亂排現(xiàn)象。《城鎮(zhèn)排水與污水處理?xiàng)l例》明確要求“排水戶應(yīng)當(dāng)按照污水排入排水管網(wǎng)許可證的要求排放污水。”

        落實(shí)管網(wǎng)日常維護(hù)制度，有利于改善排水管網(wǎng)的日常運(yùn)行工況。據(jù)2013年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒，城市維護(hù)建設(shè)的財(cái)政性資金中僅7.7%用于排水行業(yè)，且其中僅少量用于日常維護(hù)。

3.6    規(guī)范城市管網(wǎng)專項(xiàng)資金管理

        隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)和重視程度的提升，用于城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的專項(xiàng)資金投入將日益增加。為規(guī)范管理專項(xiàng)資金，提高資金使用效益，2015年和2016年，財(cái)政部與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部先后發(fā)布了《城市管網(wǎng)專項(xiàng)資金管理暫行辦法》和《城市管網(wǎng)專項(xiàng)資金績效評(píng)價(jià)暫行辦法》，從頂層規(guī)定了資金管理辦法和績效評(píng)價(jià)辦法。然而，各級(jí)政府尚未全面制訂資金管理使用的相關(guān)細(xì)則，資金使用的規(guī)范性、安全性和有效性還有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。

4    結(jié)語