時(shí)珍寶¹，李田²，孫躍平³
(1.上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，上海200232；2.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092；3.日本OAR株式會(huì)社，崎玉？所漢市林1丁目194番地の4)

　　摘要：過量的地下水滲入嚴(yán)重影響了排水系統(tǒng)的輸送能力和安全性，同時(shí)給環(huán)境和社會(huì)功能帶來較為嚴(yán)重的影響。通過資料調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查三個(gè)階段的工作，由面到點(diǎn)地不斷縮小了管道滲入點(diǎn)的范圍。再對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有較明顯地下水滲入的管道進(jìn)行修復(fù)的經(jīng)濟(jì)順序評(píng)價(jià)，使得滲漏嚴(yán)重的管道優(yōu)先得到修理。
　　關(guān)鍵詞：排水管道；地下水滲入；控制標(biāo)準(zhǔn)；調(diào)查
　　中圖分類號(hào)：TU992．23　　 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B　　 文章編號(hào)：1009—2455(2004)02—0061—03

　　上海市在進(jìn)行排水系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)時(shí)采用的滲入量一般為污水量的10％。實(shí)際調(diào)查表明地下水滲入量要比設(shè)計(jì)采用的參數(shù)大得多，多數(shù)地區(qū)在20％-30％之間。過量的地下水滲入增加了污水的收集、輸送、處理成本，影響了污水處理效果，降低了排水系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，加劇了合流制管道溢流污染的危害，在流沙地區(qū)還會(huì)造成路面塌陷事故。控制地下水的過量滲入，減少由此造成的損害是當(dāng)前排水系統(tǒng)建設(shè)、維護(hù)與管理面臨的迫切問題。本課題成果對(duì)我國(guó)南方高地下水位地區(qū)排水管道的維護(hù)管理具有借鑒意義。

1 影響地下水滲入的主要因素

　　影響地下水滲人的因素主要分為人為因素和環(huán)境因素兩大類^[1](圖1)。上海市降雨充沛、地勢(shì)平緩、地下水位高，部分區(qū)域?yàn)榱魃承酝寥?，這些客觀存在的不利因素難以改變?？刂票臼信潘到y(tǒng)地下水過量滲入的主要措施是針對(duì)可人為控制的因素，從排水管道的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理到破損管道的更新修復(fù)等方面，采取相應(yīng)的措施。在對(duì)排水管道進(jìn)行更新與修復(fù)之前，需做大量的前期準(zhǔn)備工作，以提高資金使用效率和工作效率。下文就排水管道滲入點(diǎn)的確定給出一般操作程序，調(diào)查過程中可根據(jù)調(diào)查對(duì)象的實(shí)際情況有選擇地進(jìn)行，靈活加以運(yùn)用。

2 管道狀況調(diào)查

　　為了控制滲入(流人)管道系統(tǒng)的水量，需要調(diào)查滲入的原因、水量、部位，根據(jù)管道的狀況采取相應(yīng)的對(duì)策。有計(jì)劃地收集、增補(bǔ)管道系統(tǒng)的檔案資料、運(yùn)行記錄、養(yǎng)護(hù)狀況，為管理、維修決策提供必要依據(jù)。上海排水管道地下水滲入調(diào)查擬按資料調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查3個(gè)步驟由一般到個(gè)體逐步推進(jìn)。
2.1 資料調(diào)研
　　首先進(jìn)行資料調(diào)研，根據(jù)調(diào)研的結(jié)果確定現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的地點(diǎn)。在資料調(diào)研時(shí)，應(yīng)注意地下水滲入使污水的水量和水質(zhì)發(fā)生變化的典型現(xiàn)象，污水量的晝夜變化受服務(wù)區(qū)域的面積、地形和用水性質(zhì)影響的情況。一般最大小時(shí)流量／最小小時(shí)流量在2.5-6。如果此比值太小，可認(rèn)為有地下水滲入，污水BOD的質(zhì)量濃度應(yīng)在100-200mg／L，若BOD明顯偏低，也有可能有地下水滲入。
　　確定滲人水量是掌握管道系統(tǒng)狀況的重要手段。通過將流域劃分為排水系統(tǒng)→子系統(tǒng)→服務(wù)小區(qū)，有利于區(qū)域滲入量調(diào)查的實(shí)施。區(qū)域滲入水量可以通過兩種方法得到：
　?、僖员谜竞臀鬯幚韽S的流量記錄，服務(wù)范圍內(nèi)的自來水售水量等為依據(jù)，通過用水量折算法進(jìn)行水量衡算。一般認(rèn)為污水量為自來水售水量的0.85—0.9倍。
　?、谕ㄟ^夜間最小流量法估算滲入量[1-2]。對(duì)于一塊區(qū)域，如果沒有工廠夜間排放污水，可以認(rèn)為凌晨3：00-5：00點(diǎn)扣除夜間生活污水量后的流量基本為地下水滲入量。夜間生活污水量國(guó)外通常取日平均流量的10%，本課題通過調(diào)查建議取5％—10%。
　　對(duì)上海3個(gè)排水區(qū)域的資料調(diào)研結(jié)果見表1。

表1 上海市排水系統(tǒng)滲入量實(shí)測(cè)結(jié)果

　　本課題提出上海市排水系統(tǒng)允許滲入量的建議值10％—20％(滲入量占污水總量比例)。老的管道系統(tǒng)與流沙地區(qū)按上限值執(zhí)行，見本文3.1。
　　通過資料調(diào)研，可達(dá)到如下目的：
　　①判斷是否存在過量的地下水滲入；
　?、诎l(fā)生問題的主要區(qū)域；
　?、鄞_定進(jìn)一步實(shí)地調(diào)查的必要性和調(diào)查計(jì)劃。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查
　　現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查是在資料調(diào)研的基礎(chǔ)上，就特定區(qū)域管道設(shè)施的滲入水量和原因展開的調(diào)查。對(duì)資料調(diào)研階段已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在較大滲入量的區(qū)域，可進(jìn)行小范圍的排水量測(cè)量，并對(duì)該范圍內(nèi)的自來水用水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)或直接測(cè)定，以判斷相關(guān)區(qū)域的滲入量是否超過允許滲入量。對(duì)發(fā)生排水不暢或溢流事件的子區(qū)域也應(yīng)列入進(jìn)一步調(diào)查的范圍。
　　現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查包括實(shí)地察看下雨時(shí)發(fā)生淹水的檢查口、路面下沉和塌陷部位以及管道內(nèi)泥沙堆積較多的管線的分布狀況；測(cè)定管道以及處理廠、泵站的流量等。上海排水系統(tǒng)的雨污混接情況比較嚴(yán)重。這既加重了水體污染，又降低了污水廠的處理效率。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)應(yīng)對(duì)雨污混接情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。
　　通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，應(yīng)達(dá)到以下目的：
　?、俅_定應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查的區(qū)域和問題部位，以及調(diào)查的優(yōu)先次序；
　?、诿鞔_以后的詳細(xì)調(diào)查計(jì)劃。包括調(diào)查部位、調(diào)查方法、調(diào)查時(shí)期和調(diào)查費(fèi)用。
2.3 詳細(xì)調(diào)查
　　詳細(xì)調(diào)查是將滲入量較大的區(qū)域作為重點(diǎn)，掌握出現(xiàn)問題的準(zhǔn)確位置、管段狀態(tài)和各部位的滲人水量，分析應(yīng)修復(fù)的部位以及修復(fù)后的效果，并做出相應(yīng)的結(jié)論。
　　詳細(xì)調(diào)查包括如下項(xiàng)目：
　?、僦苯犹讲椤恳曊{(diào)查、電視攝像調(diào)查；
　?、诳?jié)B性調(diào)查——灌水調(diào)查、抽水試驗(yàn)；
　?、壅`連接調(diào)查——灌煙試驗(yàn)、聲音試驗(yàn)、染料試驗(yàn)。
　　課題對(duì)翔殷路下φ1 800mm的排水管道進(jìn)行了目視調(diào)查；對(duì)云嶺西路、黃金城道、天寶路下直徑較小的排水管道進(jìn)行了電視攝像調(diào)查，均發(fā)現(xiàn)滲漏較為嚴(yán)重。同時(shí)測(cè)定了10根典型管段的滲漏量，見表2。
　　通過詳細(xì)調(diào)查，應(yīng)達(dá)到以下目的：
　?、倜鞔_各個(gè)滲入部位的損壞狀態(tài)，確定修復(fù)的施工方法；同時(shí)預(yù)測(cè)修復(fù)后可減少的滲入水量，并將有關(guān)成果制成一覽表。分析修復(fù)工程的費(fèi)用和效益。
　?、趯⒄`連接以及其它的雨水滲入地方和每個(gè)地方的雨水流人面積制成一覽表，并討論整改的效果(雨水流人(滲入)水量的減少預(yù)測(cè)值)。

表2　 管段滲漏測(cè)定結(jié)果

3 修復(fù)決策

　　在經(jīng)濟(jì)及技術(shù)上，將地下水(雨水)的滲入量降低到零都是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)該允許一定的滲入量。為了取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，需要建立上海排水系統(tǒng)的滲入量評(píng)價(jià)體系以及管道修復(fù)工程的執(zhí)行順序。
3.1 建立上海市排水系統(tǒng)地下水滲入量控制標(biāo)準(zhǔn)——允許滲入量
　　建立污水管道地下水滲入量指標(biāo)即確定一個(gè)費(fèi)用(效益)合理的允許滲入量，使得修復(fù)工程產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境綜合效益大于或等于修復(fù)費(fèi)用和修復(fù)過程對(duì)環(huán)境和社會(huì)功能造成損害的綜合效益。地下水允許滲入量的指標(biāo)有兩種衡量方法，一是以滲入水量占總污水量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來衡量，適宜用于區(qū)域地下水滲入量的控制；另一種以單位管長(zhǎng)的負(fù)荷來衡量，單位為m³／(km·d)，將管徑考慮進(jìn)去，則為L(zhǎng)/(km·mm·d)^[3]，適宜用于具體管段地下水滲入量的控制。通過一年多時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與實(shí)驗(yàn)，得到了：
　?、?0根典型管段滲入量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；
　　②3個(gè)較大區(qū)域的滲入量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及區(qū)域內(nèi)市政管道相關(guān)數(shù)據(jù)；
　?、?幢居民住宅樓用水量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；
　?、?個(gè)居民生活小區(qū)管道數(shù)據(jù)；
　?、莺狭饕黄谟盟空{(diào)查數(shù)據(jù)，合流一期涉及的所有泵站的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及蘇州河倒虹管、黃浦江倒虹管運(yùn)行數(shù)據(jù)；
　?、尴嚓P(guān)區(qū)域的自來水售水量數(shù)據(jù)。
　　在獲得上述大量關(guān)于上海市地下水滲入量的第一手資料的同時(shí)，對(duì)國(guó)外的資料也進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，并與國(guó)內(nèi)相關(guān)資料進(jìn)行分析類比。針對(duì)不同的管齡、管徑、地質(zhì)條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益分析，確定了合乎實(shí)際、經(jīng)濟(jì)有效的允許滲入量建議標(biāo)準(zhǔn)：
　　①排水區(qū)域滲入量占污水總量比例標(biāo)準(zhǔn)10％-20％；
　　②單位管長(zhǎng)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)50—75m³／(km·d)，或70—140 L／(km·mm·d)^[3]。
　　管齡長(zhǎng)、埋深大與流沙地區(qū)按上限值執(zhí)行。
3.2 管道修復(fù)的經(jīng)濟(jì)順序
　　確定管段是否滲漏及其嚴(yán)重程度并加以修復(fù)是代價(jià)很高的工作，根據(jù)前面確定的管段滲入量標(biāo)準(zhǔn)逐個(gè)對(duì)所有的排水管段進(jìn)行考察是不現(xiàn)實(shí)的。在確定地下水滲入地點(diǎn)時(shí)，需要由面到點(diǎn)地進(jìn)行。對(duì)區(qū)域滲入量不超過標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域，只對(duì)管段進(jìn)行個(gè)別修復(fù)；對(duì)區(qū)域滲入量超過標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域則進(jìn)行較為系統(tǒng)的調(diào)查與實(shí)驗(yàn)，找出滲漏較為嚴(yán)重、超過管段滲入量標(biāo)準(zhǔn)的管段。并對(duì)發(fā)生滲漏的排水管道進(jìn)行滲漏程度的評(píng)價(jià)，使得滲漏嚴(yán)重的管段優(yōu)先得到修理。
　　建議按下面兩個(gè)步驟進(jìn)行：
　?、倥卸▍^(qū)域需要修復(fù)的等級(jí)。參考日本下水道修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)，將非降雨時(shí)期的穩(wěn)定滲入量大于30％、大于20％、大于10％時(shí)的區(qū)域，分別列為A級(jí)、B級(jí)和C級(jí)。A級(jí)是首先考慮修復(fù)的對(duì)象。
　?、谂袛喙芏涡迯?fù)的經(jīng)濟(jì)順序。修復(fù)的順序一般取決于滲入強(qiáng)度的順序。這里的滲入強(qiáng)度以單位管長(zhǎng)滲入水量來衡量。理想的情況是按修復(fù)工程的工程量，計(jì)算修復(fù)費(fèi)用和減少的滲入水量，由此得出減少單位滲入水量的修復(fù)費(fèi)用的排列順序。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　上海市排水系統(tǒng)地下水滲入量總體上較為嚴(yán)重。過量的地下水滲入嚴(yán)重影響了排水系統(tǒng)的輸送能力和安全性，同時(shí)給環(huán)境和社會(huì)功能帶來較為嚴(yán)重的影響。對(duì)滲入量超過允許值的管道進(jìn)行修復(fù)，可帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。通過資料調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查3個(gè)階段的工作，由面到點(diǎn)地不斷縮小了管道滲入點(diǎn)的范圍。再對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有較明顯地下水滲入的管道進(jìn)行修復(fù)的經(jīng)濟(jì)順序評(píng)價(jià)，使得滲漏嚴(yán)重的管道優(yōu)先得到修理。這樣可以使有限資金得到優(yōu)化使用，提高資金使用效率和工作效率。

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作者簡(jiǎn)介：時(shí)珍寶(1978—)，男，安徽廬江人，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院碩士研究生，Email：shizhenbao2@163.com。