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摘要:城市排水管网是现代化城市不可缺少的重要基础设施,是保证城市生产和人民生活的基础公用设施重要组成部分,对城市经济发展具有全局性、先导性的影响。随着城市的快速发展, 建立完善的排水养护管理系统、创新养护技术、提高养护认识使其安全运行并发挥其应有的功能是非常必要的。
关键词:城市排水管网;养护;运行;问题与对策;
中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:
排水管网又称排水管道系统,是收集和输送雨、污废水的设施,它包括排水管渠及其附属设施、排水泵站等。一个城市的排水设施是否完好, 功能是否健全, 直接关系到人民生活质量, 关系到城市经济和社会的可持续发展, 也关系到和谐社会的建设。俗话说“三分建设,七分养护”,随着城市的快速发展, 排水管道逐渐增多,只有制定合理的维护、诊断、修复、改造制度才能保证其发挥正常的功能,延长排水管道使用的寿命,让现有的排水设施发挥最大排放效益。
一、排水管网养护运行的主要工作内容:
1、设施巡查检测:
设施巡查主要是日常巡查,人工巡查为主,大城市(如北京)每工日可巡查20公里;机动车巡查为辅,主要是用于部分交通主干道内的排水设施,每工日可巡查50公里(大城市);
2、排水设施结构检查:
主要是针对排水管道设施使用效果、结构状况、附建物完整程度三个方面进行检查,检查的主要内容有管道检查井存泥状况、排水功能;结构有无破损、腐蚀、裂缝、反坡、错口、挤帮、断盖、下沉、塌帮塌盖、断裂等;附属构筑物完整情况,是否有残缺、损坏、腐蚀等。根据工作内容重点的不同可以分为定期检查、保障巡查、专项调查、年度普查等;还包括排水管道内液位检测、流量监测、有毒有害气体检测等。
3、日常养护:
排水设施的日常养护是解决设施巡查、检测过程中发现的问题,以维持其通水能力、保证设施安全运行,达到使用要求。主要工作内容为管道的冲洗疏通,如人工掏挖疏通、绞车疏通(人力绞车)、射流车冲洗疏通、联合冲吸车冲洗疏通;清理附属构筑物(检查井、进出水口、雨水篦子等)的清理,如人工清掏、吸泥车清理等;单项维修、整修,如油刷踏步及格栅、闸门维护保养、换沟盖板(井盖等)、整修沟墙(检查井、雨水口等);翻修检查井、管道;放气、投药等。
4、大修与更新改造:
是指针对日常养护无法改进的设施问题进行处理,一般会选择使用工程手段,如管道泄漏、堵塞溢流、断裂---造成管道失效不能使用、汛期积水等问题,一般方法有人工清淤、高压射流车清淤、开槽更改、非开挖技术修复等。
二、目前城市排水管网养护运行主要问题
1、养护技术落后、机械化程度低
1)养护工具落后
①开启井盖
我国传统的开盖工具是铁钩、洋镐和大锤,俗称“三大件”,国外,则有许多专用的开盖工具。而且还研制有针对不同情况的工具,如用于被卡死的井盖采用螺杆提升,用于将已经松动的井盖提出井框采用杠杆原理。
②清掏作业
我国大部分城镇,检查井和雨水口清掏依旧沿用大铁勺、铁铲等手工工具进行人工清掏。工作效率低,劳动强度大,安全隐患多。国外则有许多专用的清掏工具,如污泥钳、污泥夹等。
③管道疏通
国内大多数城市都选用人力疏通,且采用竹片作为疏通工具,不环保、不耐用、易折损、安全性低。
2)养护设备落后
①检测手段多采用人工检测,没有先进的检测设备。
②疏通设备大多数采用的是单一射水车(国产), 价格便宜,在非满管流的情况下能彻底清除管壁油垢和管道污泥,但难以清除管内固结的水泥浆,且不能及时清除疏通所产生的淤泥及废弃物,需做二次清泥,若清泥不及时会给下游造成二次於堵,致使工作效率低下。
2、养护运行管理体系不完善
1)管理体制问题;
大多数城市排水运营管理还由政府执行,没有充分发挥市场功能,调动社会力量。
2)缺乏排水管网数据库,不能满足信息化管理要求;
许多城市排水管网的管理并不是由一个部门执行,分散的管理部门及模式致使排水管网资产状况不易掌握,管网数据及资料不系统、不完整、不准确,资料查询效率低,难以体现复杂排水管网的网络特征和上下游关系,使得分析决策水平还停留在主观判断和简单推理的层次,难以制定高效的管道养护计划,不能更好的指导养护计划及设施维护维修及更新计划。
3)专业人员配备不足;
4)缺乏系统的、有效的捡测评估质量标准,没能做到有法可依;
5)养护计划过重与维护资金严重不足造成两极化;
排水管网运行维护资金严重不足,导致维护仪器和设备无法及时更新、补充和添置,污水管网因缺乏正常维护而严重影响城市污水的收集和转输,使市政污水设施的投资效益不能得到充分发挥。以北京市某一管理企业为例(2012年该企业拥有设施量为4719公里、检查井约13万座、雨水口约25万座、雨污水泵站89座):年度清理(检查井+截流井)约4.4万座,养护率为33.8%;雨水口汛期前清理一遍,年养护率为100%;冲洗及疏通管道累计长度为约2469公里,年养护率约为52.3%;巡查监管2025公里,年养护率约为42.9%。按2012年年度养护运行计划全年完成排水管线运行产值与使用资金相比,资金缺口近50%,在运行资金严重缺口及现有机械配备严重不足的情况下,为了完成全年养护计划及养护率,工人们只好加班加点,疲劳作业,造成运行养护工人均处于不安全状态下劳动,埋下了极其严重的安全隐患。
3、管网建设结构不合理给管理运行工作带来了巨大的挑战。
1)城市旧合流制排水管网规模较大;
以北京为例,截至2012年年底,北京市排水管线总长约5700公里,合流制管线约760公里,占总管线13%以上,且大多数位于老城区,由于实施条件限制及管网不完善致使用户将污水不经任何处理就近排入雨水管等原因,给日后的管网养护工作造成了极大的困难。若将此规模合流管完全改造,工程需持续几十年,且耗资巨大。
2)历史遗留问题较多;
以北京市某一管理企业为例,截至2012年年底,企业拥有固定排水管线长度约为4719公里,从建设年代来看,于1980年以前所建管线约占比重为21.2%(约1000公里),1981年-1990年期间所建管线约占比重为19%(約897公里),1991年-2000年期间所建管线约占比重为22.5%(约1061.4公里),2001年后所建管线约占比重为37.3%(约1760.6公里),可见早期建设的管线规模占相当重的比例,并且北京市早期建设的排水管线多采用钢筋混凝土刚性平接口管道,由于脆性管材的抗拉和抗冲击强度都很低,受地基不均匀沉降、地面承载力变化、周边施工、设施老化以及污水中污染物的腐蚀等因素影响,许多管道变形、错位、破裂,养护工作量及难度都非常大。
三、解决措施
1、积极努力开发研制创新养护技术并引进先进养护设备提高养护手段、减轻工人劳动强度,达到节约养护成本的目的;
1)引进先进设备提高养护手段及机械化操作水平
以北京市为例。北京市于2008年就引进联合式疏通车,该疏通车集射水与真空吸泥为一体,具备水循环利用的功能,将吸入的污水过滤后再用于射水,装上一种带旋转链条的特殊喷头,还可以清除管内固结的水泥浆,不但节约能源,且工作效率高,不会造成二次清泥状况。
2)检测手段的提高
目前国内外比较先进的检测技术有管道电视监测、声纳检测、红外线温度记录分析技术等。北京市于2003年引进管道电视监测系统(cctv,俗称小机器人)及声纳检测系统。
①电视监测系统包括摄像头(360度可视化)、灯光、爬行器、电线(线卷)及录影设备、电源控制设备、监视器、承载摄影机的支架和长度测量仪等,适应于人员无法进入的小管道及各种规格管渠,可带水作业,能见度高,能清晰反映管道内部状况,为合理制定养护方法提供了可靠的依据;
②声纳检测系统适应于能见度很低的情况,主要应用于判断严重的管道结构性缺陷或管道积泥情况。缺点是无法得知管壁厚度及周围土壤的性质,不易发现轻微缺陷;
③红外线温度记录分析技术
原理是当管道中发生渗漏时,渗漏处会与周围區域形成温度梯度差,温度梯度差的存在主要取决于管道周围土壤的绝缘性能,因此可以用精密的红外线探测仪器测定地下状况。
2、鼓励工人总结并积累工作经验,吸取国外先进思想,对生产工具进行创新;
3、加强养护人员的管理;
建立起科学养护的施工队伍,养护人员持证上岗,通过业务和专业培训提高养护人员的实际操作能力,提高工作效率,提高安全操作认识,总结自己的养护管理经验,经常性的进行业务交流,提高队伍的总体素质。
4、重视管网普查、检测(为了合理制定次年养护率以节约投资,根据国内管线运行情况,建议每两年进行一次普查),制定切实有效的排水设施检测评定等级标准,确定排水设施完好状态,通过管网普查检测数据制定合理的养护实施计划及年度养护率;
表一:目前国内外比较流行的管线检测周期
目前排水设施检测可从下水道设施使用效果、结构状况、附建物完整程度三个方面进行,如表二:
表二:排水设施检测表
根据上表标准对一定管段长度(100米)缺点进行统计,确定养护质量评定等级,如表三:
表三:养护质量考核评定等级标准
其中一二级管段属于设施完好状况,三四级管段属于重点养护或更新状况,这样可以更为有效的制定出合理的养护计划、养护重点区域,避免重复养护、养护不到位等情况发生,以节约养护成本。
5、实行现代化管理,提高管理中技术创新水平;
从2003年开始,北京市排水管理部门就开展了排水管网地理信息系统的研制和开发工作,现已建立了比较完善的GIS管理系统,实行了动态管理,为北京市排水系统安全稳定运行提供了可靠的支持与保证。2007年始进行了管线液位及有毒有害气体在线监测试点,目前已初步具备规模,为科学有效监测排水管网运行状况,使其安全运行取得了很好的效果。
6、依法建设和管理城市排水设施;
1)依法合理使用排水设施的建设和维护管理资金,按照养护标准和技术等级,有计划的对排水管网、泵站进行养护维修和更新改造。
2)依法促使规划、建设部门,根据城市新区开发建设的需要,同步进行配套排水设施的系统建设,要考虑排水出路或临时出路问题,以免为后续养护运行工作埋下隐患。
3)依法管理排水设施,严格按照(京水务法〔2010〕26号)《北京市排水许可管理办法》控制用户排水许可的各项技术标准,认真执行排水许可制度,加大对用户违章排水、超标排水的处罚力度,减轻对排水管线的腐蚀以及有毒有害气体蓄积爆炸的可能,为后续的养护运行工作提供便利条件。
四、结束语
城市排水管道的运行管理是非常复杂与琐碎的,对工作效率的要求极高,且受不同地区不同地质条件的影响也很大。因此,管理人员要提高认识,积极学习、研究、创新及引进先进技术,使城市排水管道的管理工作逐步走向机械化,提高工作效率,从而为保障城市的正常运转和人民群众的正常生活作出更大贡献。
关键词:城市排水管网;养护;运行;问题与对策;
中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:
排水管网又称排水管道系统,是收集和输送雨、污废水的设施,它包括排水管渠及其附属设施、排水泵站等。一个城市的排水设施是否完好, 功能是否健全, 直接关系到人民生活质量, 关系到城市经济和社会的可持续发展, 也关系到和谐社会的建设。俗话说“三分建设,七分养护”,随着城市的快速发展, 排水管道逐渐增多,只有制定合理的维护、诊断、修复、改造制度才能保证其发挥正常的功能,延长排水管道使用的寿命,让现有的排水设施发挥最大排放效益。
一、排水管网养护运行的主要工作内容:
1、设施巡查检测:
设施巡查主要是日常巡查,人工巡查为主,大城市(如北京)每工日可巡查20公里;机动车巡查为辅,主要是用于部分交通主干道内的排水设施,每工日可巡查50公里(大城市);
2、排水设施结构检查:
主要是针对排水管道设施使用效果、结构状况、附建物完整程度三个方面进行检查,检查的主要内容有管道检查井存泥状况、排水功能;结构有无破损、腐蚀、裂缝、反坡、错口、挤帮、断盖、下沉、塌帮塌盖、断裂等;附属构筑物完整情况,是否有残缺、损坏、腐蚀等。根据工作内容重点的不同可以分为定期检查、保障巡查、专项调查、年度普查等;还包括排水管道内液位检测、流量监测、有毒有害气体检测等。
3、日常养护:
排水设施的日常养护是解决设施巡查、检测过程中发现的问题,以维持其通水能力、保证设施安全运行,达到使用要求。主要工作内容为管道的冲洗疏通,如人工掏挖疏通、绞车疏通(人力绞车)、射流车冲洗疏通、联合冲吸车冲洗疏通;清理附属构筑物(检查井、进出水口、雨水篦子等)的清理,如人工清掏、吸泥车清理等;单项维修、整修,如油刷踏步及格栅、闸门维护保养、换沟盖板(井盖等)、整修沟墙(检查井、雨水口等);翻修检查井、管道;放气、投药等。
4、大修与更新改造:
是指针对日常养护无法改进的设施问题进行处理,一般会选择使用工程手段,如管道泄漏、堵塞溢流、断裂---造成管道失效不能使用、汛期积水等问题,一般方法有人工清淤、高压射流车清淤、开槽更改、非开挖技术修复等。
二、目前城市排水管网养护运行主要问题
1、养护技术落后、机械化程度低
1)养护工具落后
①开启井盖
我国传统的开盖工具是铁钩、洋镐和大锤,俗称“三大件”,国外,则有许多专用的开盖工具。而且还研制有针对不同情况的工具,如用于被卡死的井盖采用螺杆提升,用于将已经松动的井盖提出井框采用杠杆原理。
②清掏作业
我国大部分城镇,检查井和雨水口清掏依旧沿用大铁勺、铁铲等手工工具进行人工清掏。工作效率低,劳动强度大,安全隐患多。国外则有许多专用的清掏工具,如污泥钳、污泥夹等。
③管道疏通
国内大多数城市都选用人力疏通,且采用竹片作为疏通工具,不环保、不耐用、易折损、安全性低。
2)养护设备落后
①检测手段多采用人工检测,没有先进的检测设备。
②疏通设备大多数采用的是单一射水车(国产), 价格便宜,在非满管流的情况下能彻底清除管壁油垢和管道污泥,但难以清除管内固结的水泥浆,且不能及时清除疏通所产生的淤泥及废弃物,需做二次清泥,若清泥不及时会给下游造成二次於堵,致使工作效率低下。
2、养护运行管理体系不完善
1)管理体制问题;
大多数城市排水运营管理还由政府执行,没有充分发挥市场功能,调动社会力量。
2)缺乏排水管网数据库,不能满足信息化管理要求;
许多城市排水管网的管理并不是由一个部门执行,分散的管理部门及模式致使排水管网资产状况不易掌握,管网数据及资料不系统、不完整、不准确,资料查询效率低,难以体现复杂排水管网的网络特征和上下游关系,使得分析决策水平还停留在主观判断和简单推理的层次,难以制定高效的管道养护计划,不能更好的指导养护计划及设施维护维修及更新计划。
3)专业人员配备不足;
4)缺乏系统的、有效的捡测评估质量标准,没能做到有法可依;
5)养护计划过重与维护资金严重不足造成两极化;
排水管网运行维护资金严重不足,导致维护仪器和设备无法及时更新、补充和添置,污水管网因缺乏正常维护而严重影响城市污水的收集和转输,使市政污水设施的投资效益不能得到充分发挥。以北京市某一管理企业为例(2012年该企业拥有设施量为4719公里、检查井约13万座、雨水口约25万座、雨污水泵站89座):年度清理(检查井+截流井)约4.4万座,养护率为33.8%;雨水口汛期前清理一遍,年养护率为100%;冲洗及疏通管道累计长度为约2469公里,年养护率约为52.3%;巡查监管2025公里,年养护率约为42.9%。按2012年年度养护运行计划全年完成排水管线运行产值与使用资金相比,资金缺口近50%,在运行资金严重缺口及现有机械配备严重不足的情况下,为了完成全年养护计划及养护率,工人们只好加班加点,疲劳作业,造成运行养护工人均处于不安全状态下劳动,埋下了极其严重的安全隐患。
3、管网建设结构不合理给管理运行工作带来了巨大的挑战。
1)城市旧合流制排水管网规模较大;
以北京为例,截至2012年年底,北京市排水管线总长约5700公里,合流制管线约760公里,占总管线13%以上,且大多数位于老城区,由于实施条件限制及管网不完善致使用户将污水不经任何处理就近排入雨水管等原因,给日后的管网养护工作造成了极大的困难。若将此规模合流管完全改造,工程需持续几十年,且耗资巨大。
2)历史遗留问题较多;
以北京市某一管理企业为例,截至2012年年底,企业拥有固定排水管线长度约为4719公里,从建设年代来看,于1980年以前所建管线约占比重为21.2%(约1000公里),1981年-1990年期间所建管线约占比重为19%(約897公里),1991年-2000年期间所建管线约占比重为22.5%(约1061.4公里),2001年后所建管线约占比重为37.3%(约1760.6公里),可见早期建设的管线规模占相当重的比例,并且北京市早期建设的排水管线多采用钢筋混凝土刚性平接口管道,由于脆性管材的抗拉和抗冲击强度都很低,受地基不均匀沉降、地面承载力变化、周边施工、设施老化以及污水中污染物的腐蚀等因素影响,许多管道变形、错位、破裂,养护工作量及难度都非常大。
三、解决措施
1、积极努力开发研制创新养护技术并引进先进养护设备提高养护手段、减轻工人劳动强度,达到节约养护成本的目的;
1)引进先进设备提高养护手段及机械化操作水平
以北京市为例。北京市于2008年就引进联合式疏通车,该疏通车集射水与真空吸泥为一体,具备水循环利用的功能,将吸入的污水过滤后再用于射水,装上一种带旋转链条的特殊喷头,还可以清除管内固结的水泥浆,不但节约能源,且工作效率高,不会造成二次清泥状况。
2)检测手段的提高
目前国内外比较先进的检测技术有管道电视监测、声纳检测、红外线温度记录分析技术等。北京市于2003年引进管道电视监测系统(cctv,俗称小机器人)及声纳检测系统。
①电视监测系统包括摄像头(360度可视化)、灯光、爬行器、电线(线卷)及录影设备、电源控制设备、监视器、承载摄影机的支架和长度测量仪等,适应于人员无法进入的小管道及各种规格管渠,可带水作业,能见度高,能清晰反映管道内部状况,为合理制定养护方法提供了可靠的依据;
②声纳检测系统适应于能见度很低的情况,主要应用于判断严重的管道结构性缺陷或管道积泥情况。缺点是无法得知管壁厚度及周围土壤的性质,不易发现轻微缺陷;
③红外线温度记录分析技术
原理是当管道中发生渗漏时,渗漏处会与周围區域形成温度梯度差,温度梯度差的存在主要取决于管道周围土壤的绝缘性能,因此可以用精密的红外线探测仪器测定地下状况。
2、鼓励工人总结并积累工作经验,吸取国外先进思想,对生产工具进行创新;
3、加强养护人员的管理;
建立起科学养护的施工队伍,养护人员持证上岗,通过业务和专业培训提高养护人员的实际操作能力,提高工作效率,提高安全操作认识,总结自己的养护管理经验,经常性的进行业务交流,提高队伍的总体素质。
4、重视管网普查、检测(为了合理制定次年养护率以节约投资,根据国内管线运行情况,建议每两年进行一次普查),制定切实有效的排水设施检测评定等级标准,确定排水设施完好状态,通过管网普查检测数据制定合理的养护实施计划及年度养护率;
表一:目前国内外比较流行的管线检测周期
目前排水设施检测可从下水道设施使用效果、结构状况、附建物完整程度三个方面进行,如表二:
表二:排水设施检测表
根据上表标准对一定管段长度(100米)缺点进行统计,确定养护质量评定等级,如表三:
表三:养护质量考核评定等级标准
其中一二级管段属于设施完好状况,三四级管段属于重点养护或更新状况,这样可以更为有效的制定出合理的养护计划、养护重点区域,避免重复养护、养护不到位等情况发生,以节约养护成本。
5、实行现代化管理,提高管理中技术创新水平;
从2003年开始,北京市排水管理部门就开展了排水管网地理信息系统的研制和开发工作,现已建立了比较完善的GIS管理系统,实行了动态管理,为北京市排水系统安全稳定运行提供了可靠的支持与保证。2007年始进行了管线液位及有毒有害气体在线监测试点,目前已初步具备规模,为科学有效监测排水管网运行状况,使其安全运行取得了很好的效果。
6、依法建设和管理城市排水设施;
1)依法合理使用排水设施的建设和维护管理资金,按照养护标准和技术等级,有计划的对排水管网、泵站进行养护维修和更新改造。
2)依法促使规划、建设部门,根据城市新区开发建设的需要,同步进行配套排水设施的系统建设,要考虑排水出路或临时出路问题,以免为后续养护运行工作埋下隐患。
3)依法管理排水设施,严格按照(京水务法〔2010〕26号)《北京市排水许可管理办法》控制用户排水许可的各项技术标准,认真执行排水许可制度,加大对用户违章排水、超标排水的处罚力度,减轻对排水管线的腐蚀以及有毒有害气体蓄积爆炸的可能,为后续的养护运行工作提供便利条件。
四、结束语
城市排水管道的运行管理是非常复杂与琐碎的,对工作效率的要求极高,且受不同地区不同地质条件的影响也很大。因此,管理人员要提高认识,积极学习、研究、创新及引进先进技术,使城市排水管道的管理工作逐步走向机械化,提高工作效率,从而为保障城市的正常运转和人民群众的正常生活作出更大贡献。