上海市自來水市南有限公司
艾志平

一、供水管網(wǎng)現(xiàn)狀：

　　上海市城市市政供水已有117年歷史了，自1883年創(chuàng)業(yè)以來，供水規(guī)模日益增大，據(jù)一九九九年年底統(tǒng)計，上海城市擁有13家凈水廠和56座增壓泵站和水庫泵站，供水覆蓋面積924.08平方公里，供水能力730萬立方米，最大日供水量達651萬立方米，供水管網(wǎng)∮75mm～∮2000mm,長度達7167.8公里，向全市279.6萬只水表用戶供水服務。
　　1881年8月在上海楊樹浦動工建造水廠，鋪設(shè)供水管道，并于1883年8月通過∮500毫米灰口鑄鐵管輸水管。向“洋涇浜”地區(qū)（今黃浦區(qū)西藏中路以東部分地區(qū)）供水，此后，法商滬南水廠、商辦內(nèi)地水廠、商辦閘北水廠及浦東水廠相繼開辦，排設(shè)了大量輸水管和配水管。
　　1883年～1949年，供水規(guī)模發(fā)展較慢，供水管道長度只有841公里，最大水管道口徑為1000毫米。所用的管道的材質(zhì)，絕大多數(shù)是灰口鑄鐵管，少量采用鋼管。
　　1949年以來，特別是二十多年改革開放，上海的城市供水事業(yè)發(fā)展很快，鋪設(shè)了大量的各類材質(zhì)的管道，以排設(shè)管道長度計算，主要還是以灰口鑄鐵管為主。
　　1963年初，對長橋水廠1?！?200出廠輸水管道9.8公里（通水投產(chǎn)僅9個月，n系數(shù)已高達.0.023）被迫全線進行分段人工刮管除垢，涂瀝青防腐層。
　　1964年開始試排∮100～∮300毫米滑入式膠圈接口的灰口鑄鐵管。
　　在六十年代末，供水管道∮500毫米（含∮500毫米）以上改為膠圈膨脹水泥和膠圈石棉水泥封口。
　　1967年7月起，∮100（含∮100）以上新排管的內(nèi)壁開始涂水泥砂漿襯，不涂襯，不排管。
　　七十年代起，逐步開始采用少量預應力鋼筋混凝土管。1973年上海第一根∮2000鋼管施工敷設(shè)，這是上海城市最大的供水清水管道。在新港路、四平路鋪設(shè)∮1500毫米連續(xù)澆注的灰口鑄鐵管。
　　八十年代初，由于市區(qū)灰口鑄鐵管的爆管頻率明顯增加，對社會帶來一定程度的危害。原上水公司于1986年開始明確∮1000毫米（含∮1000毫米）以上不再使用連續(xù)澆注灰口鑄鐵管。
　　1987年4月在蘊藻南路開始試排上海鑄鐵管廠生產(chǎn)的∮300毫米（英制）橡膠圈球墨鑄鐵管。
　　1987年對四平路（新港路－臨平路）∮1500連續(xù)灰鐵管更新改造為鋼管，原水管曾爆管三次，造成周邊較大的損失。
　　八十年代后期～1990年，對連續(xù)爆管已達63次的長橋水廠1＃∮1200出廠管，開始更新，改排為鋼管，消除了爆管隱患。
　　1988年在四平路排設(shè)∮1000毫米鑄態(tài)球墨鑄鐵管。
　　1990年在龍吳路試排∮500毫米玻璃纖維增強復合管（玻璃鋼管）。
　　1990年在三泉住宅小區(qū)內(nèi)，開始試排∮100毫米～∮200毫米UPVC塑料管。
　　1991年在街坊內(nèi)改善困難用水方面，采用塑料內(nèi)襯的鍍鋅鋼管。
　　1992年在淮海中路配合地鐵工程中，試排∮300SMJ機械柔性接口的球墨鑄鐵管。
　　1993年，在閔行水廠的渾水管中，采用薄壁鋼混凝土管。
　　1997年初，原上水公司決定在道路規(guī)劃紅線外的住宅小區(qū)內(nèi)，全面推行≤∮50毫米UPVC塑料管，得到建設(shè)部和市建委的肯定。
　　這些年來，我們不斷探索適應上海地區(qū)的新型管材和接口， 最大限度保證供水的安全可靠性。一百多年來，具有材質(zhì)質(zhì)脆、韌性差、抗強度低、爆管頻率高的灰口鑄鐵管已陸續(xù)埋設(shè)地下， 對上海供水事業(yè)作出積極貢獻。但在優(yōu)質(zhì)服務供應、抗震防災等方面存在一定的隱患，為加速供水管道的改造，制定供水管道的更新改造規(guī)劃（重點舊管道改造規(guī)劃）是十分必要的。

二、供水管網(wǎng)的更新改造規(guī)劃

　?。ㄒ唬┕┧芫W(wǎng)的更新改造規(guī)劃的目標
　　上海城市供水管網(wǎng)現(xiàn)正處在于更新改造與發(fā)展的新時期，合理的供水管網(wǎng)更新改造與發(fā)展結(jié)合起來，以最低的費用來保證供水管網(wǎng)連續(xù)不斷地向用戶提供良好的水質(zhì)、水壓和水量。這就是供水管網(wǎng)更新改造規(guī)劃的目標。
　　要實現(xiàn)這一目標，首先取決于合理的投資獲得較大的社會效益和經(jīng)濟效益；其次，取決于技術(shù)經(jīng)濟的合理性，采取何種適應本地區(qū)更新改造的方法，來確保供水安全可靠性。
　　1999年，上海城市自來水行業(yè)進行改革，將原上水公司裂變成四家具有獨立法人的區(qū)域性供水企業(yè)，立足了全市管網(wǎng)規(guī)劃一張管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，但又要具有獨立供水區(qū)域管網(wǎng)，雖對管網(wǎng)規(guī)劃帶來有一定的難點，也帶來良好發(fā)展機遇。
　?。ǘ┚幹乒┧芫W(wǎng)發(fā)展規(guī)劃
　　供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃應走在城市經(jīng)濟建設(shè)的面前，而在編制供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃時，必須將供水管網(wǎng)更新改造放在首位。否則不僅要影響經(jīng)濟建設(shè)，而且使老用戶的用水得不到保證。
　　編制供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的幾點考慮：
　　1、結(jié)合供水低壓區(qū)或低壓區(qū)的改造，更新改造供水管道
　　1989年夏，全市出現(xiàn)12塊低壓區(qū)和準低壓區(qū)，面積為5.125平方公里。1990年全市出現(xiàn)8塊準壓區(qū)，面積為5.2平方公里，造成這些低壓區(qū)或準低壓區(qū)主要原因，供水管道內(nèi)部結(jié)垢嚴重，n值增大，輸水能力下降，周邊用戶需求增大，經(jīng)過幾年的供水管網(wǎng)的更新改造，供需矛盾趨于緩解，例：1994年南京東路（外灘～西藏中路）排設(shè)∮500毫米，實行夜間一體化施工，既滿足南京東路商業(yè)大樓消防用水，又改變了長期以來低壓供水狀態(tài)。
　　2、結(jié)合市政道路建設(shè)與改造，更新改造供水管道
　　結(jié)合上海市中心的市政道路改造。原上水公司根據(jù)原先供水管道輸水能力，管道材質(zhì)的情況，結(jié)合供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，按規(guī)劃重新鋪設(shè)水管，共和新路（中山北路～蘇州河）鋪設(shè)了∮1000毫米水管，九七年六月通水后，提高了共和新路沿線供水能力，居民用水得到明顯改善。
　　3、結(jié)合供水配套，更新改造供水管道
　　這幾年來，上海城市中心建造了大量商業(yè)、住宅大樓。在制定供水配套方案，重點考慮在役供水管道的輸水能力和滿足老用戶的用水。結(jié)合供水配套需求，統(tǒng)一規(guī)劃，一次性實施。四川北路原先管道是在1909年（清朝光緒年代）排設(shè)的，1995年鋪設(shè)∮500毫米水管后，不僅解決了供水配套，而且使沿線居民用水質(zhì)量得到了提高。
　　4、結(jié)合供水小區(qū)規(guī)劃，更新改造供水管道
　　原上水公司先后對市中心黃浦區(qū)閘北區(qū)的的供水小區(qū)進行規(guī)劃，在編制供水小區(qū)規(guī)劃時，重點調(diào)查供水區(qū)域現(xiàn)狀（供水管道輸水能力、腐蝕程度爆管和漏水頻率），結(jié)合城市發(fā)展新建居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、舊區(qū)改造等規(guī)劃。規(guī)劃管理部門，在編制規(guī)劃時，在保證和提高老用戶用水質(zhì)量前提下，滿足新用戶的發(fā)展，并運用計算機對供水管網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟的合理性，進行眾多方案的比較，從而選擇最佳方案，這樣有利供水管道的更新改造工作進一步開展。
　?。ㄈ┕┧f管道改造規(guī)劃
　　1996年初，原上水公司組織專業(yè)工程技術(shù)人員對全市供水區(qū)域內(nèi)舊管道改造規(guī)劃進行編制，1997年4月底已完成。
　　１、舊管道改造規(guī)劃的立題理由
　　供水管道運行到一定年限，管道的內(nèi)外壁發(fā)生腐蝕（特別是1967年7月以前鋪設(shè)的水管，內(nèi)壁無水泥砂漿涂襯），結(jié)垢嚴重，粗糙系數(shù)n值增大，漏水或爆管頻率高，供水安全可靠性較差，這樣供水服務供應承擔較大的風險。
　　2、舊管道改造規(guī)劃的界定
　　舊管道改造是城市供水管網(wǎng)更新改造規(guī)劃的一個重要組成部分，有別于供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃。舊管道改造規(guī)劃界定：主要研究在舊城區(qū)里，對已投入運行的供水管道進行輸水能力、漏水頻率、管材材質(zhì)、腐蝕程度等狀況綜合分析，結(jié)合供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，提出舊管道改造的方法、編制舊管道改造規(guī)劃實施計劃。
　　3、舊管道改造規(guī)劃的前期準備
　　（1）舊管道改造規(guī)劃分成十二個供水小區(qū)（原則上行政區(qū)為主），摸清每一個小區(qū)內(nèi)水廠出廠管、增壓和水庫泵站進出水管網(wǎng)節(jié)點。
　?。?）收集五年來各供水管道的運行情況，主要內(nèi)容：供水管道的爆管、漏水頻率、腐蝕程度、輸水能力、供水壓力、管材材質(zhì)和接口以及用戶的投訴。
　?。?）根據(jù)1995年全市管網(wǎng)普查資料，重點整理和分析管齡50年以上的（1945年以前排設(shè)的）；∮350mm(含∮350mm)以下供水管道內(nèi)壁無涂襯的。
　?。?）整理和分析已運行“非標”口徑供水管道，如：∮175mm、∮225mm、∮275mm、∮450mm等。
　?。?）近三年的夏季供水時期，舊城區(qū)出現(xiàn)的準低區(qū)（供水壓力10米－15米）的供水分析資料。
　?。?）整理和分析五年全市測流測壓資料。主要是全市壓力分布圖、輸水管道流向圖及技術(shù)分析資料。
　?。?）整理∮375mm（含∮375mm）以上閥門現(xiàn)狀（調(diào)度關(guān)閉、半開半關(guān)的故障閥門等）。
　　（8）收集公司已編制水廠、泵站、供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃。
　　4、舊管道改造規(guī)劃解決主要的對象：
　　∮375mm（含∮375mm）以上供水管道；
　?。?）爆管、漏水頻率高、腐蝕嚴重、輸水能力差、n值大、供水壓力偏低、沿線用戶投訴較多的供水管道。
　　（2）由于歷史的原因，排設(shè)了“非標”供水管道，對運行的“非標”供水管道的修理，需加工特殊配件，貽誤修理的時間，對修理和供水服務帶來不便，對這“非標”供水管道逐一進行技術(shù)經(jīng)濟合理性分析，酌情考慮予以更新改造。
　　（3）對供水管道老化、管齡在50年以上的，酌情予以更新改造。
　　∮350mm以下的供水管道；
　?。?）爆管、漏水頻率高、腐蝕嚴重、輸水能力差、粗糙系數(shù)n值偏大，供水壓力偏低，沿線用戶投訴較多的供水管道。
　?。?）“非標”供水管道予以更新改造
　?。?）市政道路上沒有供水管道，需填空的擬鋪設(shè)供水管道，提高供水安全可靠性。
　?。?）供水管道內(nèi)壁無涂襯的。
　?。?）供水管道管齡在50年以上的。
　　5、供水管道現(xiàn)狀工況的分析
　?。?）現(xiàn)狀資料的分析
　　根據(jù)舊管道改造前的前期準備收集到舊管道現(xiàn)狀工況的資料，進行分析。首先列出舊管道改造規(guī)劃要解決的對象的清單，根據(jù)不同對象，采取不同調(diào)查方法和內(nèi)容，調(diào)查內(nèi)容：供水管道漏水、爆管頻率、測流測壓、測定管段阻力系數(shù)、供水管網(wǎng)節(jié)點的合理性、使用年限、有無涂襯、管材材質(zhì)與接口形式。
　?。?）供水舊管道的工況分析：
　　對收集的供水舊管道作管道負荷、水流方向、供水流量（含節(jié)點流量）、24小時連續(xù)水壓分布、管材材質(zhì)等工況分析、這是更新改造必要的條件，初步提出更新改造的設(shè)想和方案。
　?。?）參照了國內(nèi)給水有關(guān)文獻資料，結(jié)合自己的工作對供水舊管道更新改造，初步方案進行技術(shù)經(jīng)濟合理性分析。
　　以管道中水流建設(shè)Vi作為技術(shù)指標，當Vimin≤Vi≤Vimax時，管道運行合理。Vi≥Vimax時，為超負荷運行，管道內(nèi)水頭損失較大，耗能，易發(fā)生漏水或爆管事故。Vi≤Vimin時低負荷運行，不經(jīng)濟。根據(jù)假設(shè)新供水管道的口徑、新舊管道的節(jié)點，周邊供水管網(wǎng)供水壓力，流量的分布，反復進行管網(wǎng)水力計算，最后選定更新改造的新水管的口徑和供水管網(wǎng)節(jié)點。
　　6、編制舊管道改造實施計劃
　　供水舊管道改造規(guī)劃提出需要更新改造的∮300毫米（含∮300毫米）以上管道長度為192146米，實施改造已有三年，當初實施計劃準備在五年內(nèi)陸續(xù)付諸實施，由于受到市政掘路和經(jīng)費的限制，難以如期完成，2000年四家供水企業(yè)正在加大改造管道力度，結(jié)合“十五”規(guī)劃的實施，預計在今后的3～5年內(nèi)基本完成改造任務。

　　對于∮900毫米（含∮900毫米）以上的舊管道改造，主要采用管中管、刮管涂料，更新調(diào)換的方法。
　　以上計劃更新和大規(guī)劃鋪設(shè)的管道統(tǒng)計，約25％已得到改造，目前四家供水企業(yè)，結(jié)合所管轄的供水區(qū)域的特點，正在加以調(diào)整和完善。

三、供水管道的震害預測與對策

　　（一）供水管道的震害與對策的立題
　　國內(nèi)外震害資料表明：一旦發(fā)生較強地震，供水管道系統(tǒng)易發(fā)生不同程度的破壞，引起自來水供應中斷，將嚴重影響人民的正常生活和生產(chǎn)活動，例如：1906年的美國舊金山地震，1976年中國唐山地震、1995年日本阪神地震，這些地震都造成了供水管道系統(tǒng)嚴重損壞，上海也發(fā)生過的地震，雖然沒有直接造成地下水管損壞，這足夠引起市府高度的重視。在市府、市建委的關(guān)心下，我和同事一起參與了震害預測與對策的課題研究，這為供水管道的更新改造規(guī)劃提供了依據(jù)。
　?。ǘ┕┧艿赖恼鸷Ψ治雠c預測
　　原上水公司和同濟大學等單位共同參與公用管線（自來水、煤氣）震害預測與對策的課題研究。
　　上海地區(qū)的地理位置處于西歐板塊和太平洋板塊的交接帶連綿，地殼活動不穩(wěn)定，屬地震活動帶，這地震帶內(nèi)孕育著發(fā)生中強地震的主要發(fā)震條件和構(gòu)造條件，目前上海地震防范標準為裂度7度。
　　地下供水管道與地面上構(gòu)筑物的地震反應特征不同，地面上的構(gòu)筑物主要遭受水平加速度的慣性力的作用，其次是受上下錯動的地殼作用力。而地下供水管道受周圍土壤的約束，它的震害主要是由于地面斷裂、滑坡、震陷、土壤液化等場地震害以及地震被傳播產(chǎn)生的土層振動變動所致。國內(nèi)外震害表明：場地震害直接造成供水管道的破壞是相當嚴重的，而地震波傳播造成的震害較輕，但其影響較廣。
　　上海城市供水管道主要是承插式灰口鑄鐵管，屬剛性接口，埋設(shè)于褐黃色粉質(zhì)粘土中，受到地震作用下的接口損壞為主要破壞模式，供水管道接口變形及供水能力影響。
　　（三）供水管道震害預防的對策
　　1、新排管工程的管材，主要推薦球墨鑄鐵管，接口為柔性膠圈接頭。
　　2、長距離大口徑輸水管，適當位置上加設(shè)柔性活絡(luò)接頭。
　　3、對在役的灰口鑄鐵管的更新改造工程量非常大，根據(jù)輕重緩急，安排計劃，加快更新改造的速度，進一步提高供水安全可靠性。

四、今后的打算與建議

　　1、我們的工作重點：建議四家供水企業(yè)不斷完善供水舊管更新改造規(guī)劃，加快實施進度。
　　2、在實施供水發(fā)展規(guī)劃同時，推動舊管的更新改造工作。
　　3、進一步研究震害對地下管道損壞的預防和對策，細化供水管網(wǎng)改造規(guī)劃，加大更新改造舊管道的力度。
　　4、加強新排管的質(zhì)量管理，市政道路上使用柔性接口的球墨鑄鐵管，街坊內(nèi)推行UPVC塑料管。
　　5、對管材和閥門的供貨商進行有針對性的選擇，組織專家對產(chǎn)品的質(zhì)量、使用、價格和售后服務等方面綜合評價，選擇幾家工廠商，作為定點供貨單位，確保工程質(zhì)量。綜合評價擬每二年進行一次。

二OOO年九月

注：1、本文初稿寫于1997年，這次稍作修改。
　　2、本文參考了國內(nèi)外行業(yè)有關(guān)文獻資料。