時珍寶¹，李田²，孫躍平³
(1.上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計研究院，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，同時給環(huán)境和社會功能帶來較為嚴(yán)重的影響。通過資料調(diào)研、現(xiàn)場調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查三個階段的工作，由面到點地不斷縮小了管道滲入點的范圍。再對已經(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)順序評價，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：TU992．23　　 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)02—0061—03

　　上海市在進(jìn)行排水系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計時采用的滲入量一般為污水量的10％。實際調(diào)查表明地下水滲入量要比設(shè)計采用的參數(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。本課題成果對我國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、地勢平緩、地下水位高，部分區(qū)域為流沙性土壤，這些客觀存在的不利因素難以改變。控制本市排水系統(tǒng)地下水過量滲入的主要措施是針對可人為控制的因素，從排水管道的設(shè)計、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)查對象的實際情況有選擇地進(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)的對策。有計劃地收集、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)場調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查3個步驟由一般到個體逐步推進(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)場調(diào)查的地點。在資料調(diào)研時，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。一般最大小時流量／最小小時流量在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)查的實施。區(qū)域滲入水量可以通過兩種方法得到：
　　①以泵站和污水處理廠的流量記錄，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。
　　②通過夜間最小流量法估算滲入量[1-2]。對于一塊區(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%。
　　對上海3個排水區(qū)域的資料調(diào)研結(jié)果見表1。

表1 上海市排水系統(tǒng)滲入量實測結(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；
　　②發(fā)生問題的主要區(qū)域；
　　③確定進(jìn)一步實地調(diào)查的必要性和調(diào)查計劃。
2.2 現(xiàn)場調(diào)查
　　現(xiàn)場調(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量，并對該范圍內(nèi)的自來水用水量進(jìn)行統(tǒng)計或直接測定，以判斷相關(guān)區(qū)域的滲入量是否超過允許滲入量。對發(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)場調(diào)查包括實地察看下雨時發(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)場調(diào)查時應(yīng)對雨污混接情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。
　　通過現(xiàn)場調(diào)查，應(yīng)達(dá)到以下目的：
　　①確定應(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；
　　②明確以后的詳細(xì)調(diào)查計劃。包括調(diào)查部位、調(diào)查方法、調(diào)查時期和調(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，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)查包括如下項目：
　　①直接探查——目視調(diào)查、電視攝像調(diào)查；
　　②抗?jié)B性調(diào)查——灌水調(diào)查、抽水試驗；
　　③誤連接調(diào)查——灌煙試驗、聲音試驗、染料試驗。
　　課題對翔殷路下φ1 800mm的排水管道進(jìn)行了目視調(diào)查；對云嶺西路、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。同時測定了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：
　　①明確各個滲入部位的損壞狀態(tài)，確定修復(fù)的施工方法；同時預(yù)測修復(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。
　　②將誤連接以及其它的雨水滲入地方和每個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)測值)。

表2　 管段滲漏測定結(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)的滲入量評價體系以及管道修復(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)過程對環(huán)境和社會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；另一種以單位管長的負(fù)荷來衡量，單位為m³／(km·d)，將管徑考慮進(jìn)去，則為L/(km·mm·d)^[3]，適宜用于具體管段地下水滲入量的控制。通過一年多時間的現(xiàn)場調(diào)查與實驗，得到了：
　　①10根典型管段滲入量實測數(shù)據(jù)；
　　②3個較大區(qū)域的滲入量實測數(shù)據(jù)及區(qū)域內(nèi)市政管道相關(guān)數(shù)據(jù)；
　　③1幢居民住宅樓用水量實測數(shù)據(jù)；
　　④3個居民生活小區(qū)管道數(shù)據(jù)；
　　⑤合流一期用水量調(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)；
　　⑥相關(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，對國外的資料也進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，并與國內(nèi)相關(guān)資料進(jìn)行分析類比。針對不同的管齡、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單位管長負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)50—75m³／(km·d)，或70—140 L／(km·mm·d)^[3]。
　　管齡長、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)是代價很高的工作，根據(jù)前面確定的管段滲入量標(biāo)準(zhǔn)逐個對所有的排水管段進(jìn)行考察是不現(xiàn)實的。在確定地下水滲入地點時，需要由面到點地進(jìn)行。對區(qū)域滲入量不超過標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域，只對管段進(jìn)行個別修復(fù)；對區(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)查與實驗，找出滲漏較為嚴(yán)重、超過管段滲入量標(biāo)準(zhǔn)的管段。并對發(fā)生滲漏的排水管道進(jìn)行滲漏程度的評價，使得滲漏嚴(yán)重的管段優(yōu)先得到修理。
　　建議按下面兩個步驟進(jìn)行：
　　①判定區(qū)域需要修復(fù)的等級。參考日本下水道修復(fù)的經(jīng)驗，將非降雨時期的穩(wěn)定滲入量大于30％、大于20％、大于10％時的區(qū)域，分別列為A級、B級和C級。A級是首先考慮修復(fù)的對象。
　　②判斷管段修復(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)度以單位管長滲入水量來衡量。理想的情況是按修復(fù)工程的工程量，計算修復(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

　　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，同時給環(huán)境和社會功能帶來較為嚴(yán)重的影響。對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)場調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查3個階段的工作，由面到點地不斷縮小了管道滲入點的范圍。再對已經(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)順序評價，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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作者簡介：時珍寶(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。