中國(guó)給水排水原創(chuàng)論文 | 排水管網(wǎng)運(yùn)維管理問(wèn)題分析與對(duì)策研究

摘要：排水管網(wǎng)是輸送污水和排除雨水的重要設(shè)施，而隨著城市快速發(fā)展、人口密度增加以及排水不當(dāng)，我國(guó)的排水系統(tǒng)逐漸老化和惡化，存在破裂、變形等結(jié)構(gòu)性缺陷以及樹根、結(jié)垢等功能性缺陷，容易引發(fā)城市內(nèi)澇、污水溢流以及地面沉降等問(wèn)題。我國(guó)長(zhǎng)期不重視排水管網(wǎng)的運(yùn)維管理，針對(duì)管網(wǎng)惡化帶來(lái)的問(wèn)題往往采取事后應(yīng)急的方式，不僅造成應(yīng)急成本增加，也容易遭受不良影響。隨著國(guó)家對(duì)水環(huán)境治理和污水處理提質(zhì)增效工作的重視，我國(guó)近年將持續(xù)加大對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)的建設(shè)，并對(duì)現(xiàn)狀管網(wǎng)的運(yùn)維管理提出了更高的要求。對(duì)當(dāng)前管網(wǎng)運(yùn)維管理存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，并據(jù)此提出了相應(yīng)建議和對(duì)策。同時(shí)針對(duì)我國(guó)當(dāng)前污水管網(wǎng)存在的雨污混接、外水入滲、長(zhǎng)期高水位運(yùn)行等問(wèn)題，提出了提質(zhì)增效的實(shí)施步驟。

陸露，碩士，工程師，信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師（高級(jí)），中國(guó)市政華北院智慧水務(wù)分公司副總工，從事排水系統(tǒng)智慧化管理相關(guān)技術(shù)研究工作。

加強(qiáng)排水管道運(yùn)行維護(hù)管理，能夠保證排水管網(wǎng)的安全性和可靠性，有效減少內(nèi)澇、降低合流制溢流現(xiàn)象，同時(shí)可提高管道的使用效率，減少建設(shè)成本。而我國(guó)排水管網(wǎng)缺乏系統(tǒng)管理，管網(wǎng)運(yùn)維決策還停留在主觀判斷和簡(jiǎn)單推理的水平。因此，有必要探討排水管網(wǎng)運(yùn)維管理存在的問(wèn)題及對(duì)策。

0 1

排水管網(wǎng)運(yùn)維管理的重要性

排水管網(wǎng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，承擔(dān)著收集輸送污水和快速排除雨水的雙重功能，但因埋于地下，現(xiàn)場(chǎng)工況復(fù)雜，容易發(fā)生各種管網(wǎng)缺陷問(wèn)題，對(duì)其健康運(yùn)行影響較大，并增加城市內(nèi)澇、合流制溢流污染風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)主要采取被動(dòng)響應(yīng)的模式，即管網(wǎng)發(fā)生故障之后再進(jìn)行應(yīng)急搶修和維修，這一方式隨著管網(wǎng)系統(tǒng)的老化和資金缺口的增加將不再可行。美國(guó)環(huán)保局（EPA）研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行不定期的運(yùn)行維護(hù)，將會(huì)使管網(wǎng)惡化比預(yù)期更快，且與定期維護(hù)管網(wǎng)相比將會(huì)產(chǎn)生更高的更換和應(yīng)急響應(yīng)成本。因此，有必要加強(qiáng)排水管網(wǎng)的運(yùn)維管理，從被動(dòng)響應(yīng)變?yōu)橹鲃?dòng)響應(yīng)，延長(zhǎng)設(shè)施使用年限并減少建設(shè)投資成本。

0 2

我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)維管理現(xiàn)狀

目前，我國(guó)排水管網(wǎng)普遍存在破損、錯(cuò)口、滲水、漏水、淤積、堵塞等不同程度的結(jié)構(gòu)性缺陷或功能性缺陷，其中一個(gè)重要原因就是管網(wǎng)運(yùn)維管理不當(dāng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)黑臭水體、水環(huán)境治理的重視，排水管網(wǎng)的擴(kuò)建速度空前提高。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)表明，截至2018年底，城市排水管道長(zhǎng)度總量達(dá)到68.3×10 4km，比2007年增長(zhǎng)8.41%，這也對(duì)排水管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)提出了更高的要求。認(rèn)真分析排水管道運(yùn)維管理中的主要問(wèn)題，對(duì)于強(qiáng)化排水管道管理、提高管道使用率、延長(zhǎng)使用期限具有重要意義。

2.1排水管網(wǎng)基礎(chǔ)信息缺乏系統(tǒng)管理和動(dòng)態(tài)更新

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)對(duì)排水管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息收集和管理都不夠重視，直至近些年城市內(nèi)澇頻發(fā)，才逐漸意識(shí)到管網(wǎng)“底數(shù)清楚”的重要性。為了更好地應(yīng)對(duì)城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害，2013年3月25日發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》，明確提出要“全面普查摸清現(xiàn)狀”的要求。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也于2013年發(fā)布了《城市排水防澇設(shè)施普查數(shù)據(jù)采集與管理技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)導(dǎo)則》），又于2016年發(fā)布了《城市排水防澇設(shè)施數(shù)據(jù)采集與維護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 51187—2016，以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)規(guī)范》），用于指導(dǎo)城市排水防澇設(shè)施的采集與維護(hù)工作。目前，盡管部分城市對(duì)排水管網(wǎng)實(shí)行了數(shù)字化管理，建立了排水管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)庫(kù)，但是數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容和格式很少符合《技術(shù)導(dǎo)則》和《技術(shù)規(guī)范》的要求，且大多數(shù)城市尚未建立數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，造成排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)變化得不到及時(shí)有效的更新與修正。

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)往往僅存儲(chǔ)了靜態(tài)空間及部分屬性數(shù)據(jù)，而影響管網(wǎng)惡化的因素很多，其中結(jié)構(gòu)影響因素包括物理和施工因素、環(huán)境因素、運(yùn)營(yíng)因素等，見表1；運(yùn)行影響因素包括非水力因素和水力因素，見表2，其中管道設(shè)計(jì)不良、有效直徑減小、粗糙度增大、管道發(fā)生結(jié)構(gòu)性缺陷等因素均可導(dǎo)致管道過(guò)流能力不足。因此，還需要進(jìn)行大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及實(shí)際運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)的收集和管理，實(shí)際運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)可與管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接關(guān)系。

表1 影響管網(wǎng)結(jié)構(gòu)惡化的因素

表2 影響管道運(yùn)行狀態(tài)惡化的因素

目前部分城市開展了CCTV檢測(cè)，但是檢測(cè)成果主要通過(guò)報(bào)告和視頻存儲(chǔ)，多條道路的檢測(cè)成果也往往分次存儲(chǔ)，使用過(guò)程中存在一些不便。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家很早就進(jìn)行了CCTV檢測(cè)數(shù)據(jù)的信息化錄入和地圖管理，可以直觀查看管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。例如，英國(guó)Innovyze公司開發(fā)了InfoAsset Planner（原名InfoMaster）軟件，可以自動(dòng)導(dǎo)入檢測(cè)視頻、缺陷成果，查看閉路電視視頻并導(dǎo)航到特定缺陷，以圖示的形式查看詳細(xì)的缺陷位置、缺陷類型。

2.2 管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的制定缺乏系統(tǒng)分析

2016年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《城鎮(zhèn)排水管渠與泵站運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 68—2016，以下簡(jiǎn)稱《運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》），以規(guī)范城鎮(zhèn)排水管渠的運(yùn)行和維護(hù)。但是管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)除按《運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》進(jìn)行日常維護(hù)外，還需制定科學(xué)有效的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，對(duì)故障風(fēng)險(xiǎn)大的管段（即故障概率大或故障后果嚴(yán)重的管道）優(yōu)先修復(fù)和養(yǎng)護(hù)。

目前，大量城市只對(duì)部分管網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)估，也僅對(duì)存在問(wèn)題的管網(wǎng)進(jìn)行有針對(duì)性的修復(fù)和養(yǎng)護(hù)。《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181—2012，以下簡(jiǎn)稱《檢測(cè)與評(píng)估規(guī)程》）也提出了管網(wǎng)修復(fù)、養(yǎng)護(hù)等級(jí)的確定方法，即通過(guò)結(jié)構(gòu)性缺陷、功能性缺陷結(jié)合土質(zhì)情況、地區(qū)重要性、管道重要性確定管網(wǎng)修復(fù)和養(yǎng)護(hù)等級(jí)，這為管道修復(fù)養(yǎng)護(hù)的科學(xué)決策提供了有力的幫助。但是管網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)具有費(fèi)用高的特點(diǎn)，無(wú)法全面覆蓋整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)，未檢測(cè)管道得不到及時(shí)修復(fù)從而造成管網(wǎng)惡化以及較高的修復(fù)、維護(hù)成本；且《檢測(cè)與評(píng)估規(guī)程》中地區(qū)重要性、管網(wǎng)重要性等參數(shù)僅依據(jù)地區(qū)類別、管網(wǎng)直徑確定，但是管網(wǎng)故障后果還與管網(wǎng)及所在道路造價(jià)，以及與學(xué)校、醫(yī)院等重要設(shè)施的接近程度相關(guān)，參數(shù)選取不全面將導(dǎo)致忽略某些重要管道，從而帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響。

2.3 管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)缺少成本分析和方法指引

由于修復(fù)、養(yǎng)護(hù)資金較高，對(duì)故障管網(wǎng)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的管網(wǎng)很難一次性進(jìn)行全部修復(fù)。此外，修復(fù)方法種類較多，如何準(zhǔn)確選取難度較大。目前我國(guó)還缺少相關(guān)方法的選擇指南，導(dǎo)致在進(jìn)行管道修復(fù)養(yǎng)護(hù)時(shí)，容易發(fā)生方法選擇不合理的現(xiàn)象，從而造成資金的浪費(fèi)。歐美國(guó)家對(duì)此已進(jìn)行了大量研究，能夠針對(duì)具體的檢測(cè)結(jié)果給出建議的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法，如Park等提出了一個(gè)基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的下水道基礎(chǔ)設(shè)施管理決策支持系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的決策支持系統(tǒng)可以針對(duì)不同的管道選擇合適的檢查方法，并針對(duì)不同的缺陷代碼和缺陷等級(jí)分配適當(dāng)?shù)男迯?fù)、養(yǎng)護(hù)和更新方法。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也特別重視決策支持系統(tǒng)的建立，通過(guò)遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法建立模型進(jìn)行成本效益分析，確定長(zhǎng)期修復(fù)策略，并優(yōu)化資源分配，極大節(jié)省了資金。例如，歐洲委員會(huì)開展了雨污水管網(wǎng)計(jì)算機(jī)輔助修復(fù)系統(tǒng)項(xiàng)目，該項(xiàng)目的最終成果是一套用于排水管網(wǎng)管理的綜合決策支持系統(tǒng)（DSS），可以根據(jù)預(yù)測(cè)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)故障、水力性能、污染排放等因素識(shí)別最佳排水管網(wǎng)修復(fù)策略，成功應(yīng)用于多項(xiàng)研究。

0 3

對(duì)我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)維管理的建議

為提高我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)維管理水平，需要從加強(qiáng)排水管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、建立科學(xué)決策工具、建立軟件體系等多方面進(jìn)行。圖1為排水管網(wǎng)運(yùn)維管理的措施，各項(xiàng)措施相互支撐，可提高我國(guó)排水管網(wǎng)資產(chǎn)使用效率，減少更換成本。

圖1 排水管網(wǎng)運(yùn)維管理措施

3.1 建立排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)

就目前排水管網(wǎng)管理現(xiàn)狀看來(lái)，大部分城市對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)疏于管理和監(jiān)控，缺乏長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)的管理。因此，應(yīng)加強(qiáng)排水管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和管理，建立準(zhǔn)確、高效、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間分析和查詢工具，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)集成、顯示、分析與管理。數(shù)據(jù)庫(kù)中除了需要存儲(chǔ)排水管網(wǎng)空間及屬性數(shù)據(jù)外，還需要與排水管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接關(guān)系，掌握設(shè)施運(yùn)行狀況，包含監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、功能性缺陷與結(jié)構(gòu)性缺陷等檢測(cè)數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)維護(hù)記錄數(shù)據(jù)等。同時(shí)需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，在設(shè)施信息補(bǔ)測(cè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)或維修等原因?qū)е聰?shù)據(jù)變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新與修正，保持?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。為了保證數(shù)據(jù)更新工作的順利開展，《城市排水防澇設(shè)施數(shù)據(jù)采集與維護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 51187—2016）建議地方政府安排專項(xiàng)資金保障設(shè)施的動(dòng)態(tài)更新。

3.2 科學(xué)評(píng)估和預(yù)測(cè)管網(wǎng)資產(chǎn)狀態(tài)

目前，我國(guó)排水管網(wǎng)資產(chǎn)更新、修復(fù)和維護(hù)較為隨意，評(píng)估過(guò)程也較簡(jiǎn)單，甚至不評(píng)估而直接根據(jù)管齡來(lái)替換，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。要改變這一現(xiàn)象，在資產(chǎn)更新、修復(fù)或維護(hù)之前需事先對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估，管網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估結(jié)果也可以作為管網(wǎng)檢測(cè)計(jì)劃制定的依據(jù)。由于影響管網(wǎng)惡化的因素較多，除了管網(wǎng)基礎(chǔ)屬性外還包括入流入滲、管網(wǎng)過(guò)流能力等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)很難全面收集，有必要采取人工摸排、監(jiān)測(cè)、模型、信息化平臺(tái)等多種方式進(jìn)行。評(píng)估方法除了簡(jiǎn)單的指標(biāo)加權(quán)分析外，還可以構(gòu)建惡化模型�；�于部分管網(wǎng)的CCTV檢測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建符合區(qū)域特性的惡化模型，模型驗(yàn)證通過(guò)后可用于整個(gè)片區(qū)的狀態(tài)評(píng)估。國(guó)外學(xué)者開發(fā)了一系列的惡化模型，以支撐檢測(cè)計(jì)劃、維護(hù)策略的制定。惡化模型一般分為物理模型、統(tǒng)計(jì)學(xué)模型和人工智能模型。

惡化模型除了評(píng)估未檢測(cè)管道外，還可預(yù)測(cè)管道的未來(lái)狀態(tài)。雖然管網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)能清楚地顯示管網(wǎng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，但也僅僅反映了檢測(cè)時(shí)管網(wǎng)狀況的“快照”，在決策時(shí)管網(wǎng)狀況可能已發(fā)生較大變化。所以有必要根據(jù)管網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)合理預(yù)測(cè)管網(wǎng)惡化趨勢(shì)，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)方案的科學(xué)性。

3.3 進(jìn)行管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)

管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)的確定，除了需要考慮管網(wǎng)的資產(chǎn)狀態(tài)外，還需要考慮這些管道故障對(duì)周圍的影響程度以及管道修復(fù)或更換的經(jīng)濟(jì)影響程度，這些影響程度包括與關(guān)鍵設(shè)施的鄰近程度、人口密度、管網(wǎng)材料、交通影響、建造時(shí)間等。例如，人口密度較高的地方，城市內(nèi)澇發(fā)生的損失較大；不同管網(wǎng)材料的修復(fù)和養(yǎng)護(hù)成本不同；管網(wǎng)或所在道路的建造時(shí)間也會(huì)影響到修復(fù)成本，如果管網(wǎng)在最近鋪設(shè)的道路下方發(fā)生故障，修復(fù)代價(jià)就較大。在進(jìn)行故障后果分析時(shí)，應(yīng)盡量考慮多種因素的共同影響，同時(shí)由于很多因素和地理位置有很大關(guān)系，如人口密度、交通影響、與關(guān)鍵設(shè)施的鄰近程度等，建議基于GIS分析各項(xiàng)指標(biāo)的影響程度。通過(guò)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和故障后果相乘可計(jì)算出管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)，基于此進(jìn)行進(jìn)一步的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)措施的制定。

3.4 科學(xué)構(gòu)建管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案

管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案是指導(dǎo)管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)的直接依據(jù)。如果管網(wǎng)修復(fù)、養(yǎng)護(hù)及處理方案不科學(xué)、不合理，將會(huì)直接影響整個(gè)排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此有必要制定科學(xué)、合理的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案。

首先，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)措施的研究和規(guī)范的編制，積極推動(dòng)相關(guān)規(guī)范或指南的完善。一是針對(duì)不同的病害類型和病害等級(jí)，建立修復(fù)養(yǎng)護(hù)實(shí)施細(xì)則，為下一步的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)提供業(yè)務(wù)指導(dǎo)，實(shí)施細(xì)則應(yīng)包含修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法選擇、施工方案、注意事項(xiàng)等內(nèi)容；二是確定各項(xiàng)修復(fù)、養(yǎng)護(hù)措施以及檢測(cè)方式定額，進(jìn)行定額管理。

同時(shí)，管網(wǎng)公司在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還需根據(jù)所轄管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和惡化趨勢(shì)、故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)結(jié)果以及CCTV檢測(cè)結(jié)果等數(shù)據(jù)，考慮不同措施的成本來(lái)確定不同狀態(tài)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、缺陷等級(jí)和缺陷類型的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法。例如，對(duì)于未進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)的管道，可依據(jù)管網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行修復(fù)養(yǎng)護(hù)決策方案的制定，當(dāng)管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)，建議直接更換管道；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)為中高時(shí)，建議盡快進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)為中級(jí)時(shí)，建議維護(hù)頻次不少于1次/月；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)較低時(shí)，可適當(dāng)降低管網(wǎng)維護(hù)頻次。當(dāng)區(qū)域資金不充足時(shí)，具體的修復(fù)養(yǎng)護(hù)決策還需通過(guò)成本效益分析模型確定。

3.5 建立資產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件體系

開發(fā)排水管網(wǎng)資產(chǎn)管理軟件，可為排水管網(wǎng)及相關(guān)數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)處理、分析評(píng)估、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、決策支持的平臺(tái)支撐，降低排水管網(wǎng)資產(chǎn)管理的難度，提高運(yùn)維管理水平。該軟件體系具體包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析、檢測(cè)數(shù)據(jù)的錄入和管理、修復(fù)維護(hù)策略的制定等功能。通過(guò)平臺(tái)有助于創(chuàng)建合理的日常資產(chǎn)管理計(jì)劃，提高管網(wǎng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。整個(gè)平臺(tái)從層次上分為采集層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層（見圖2）。

圖2 管網(wǎng)資產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)架構(gòu)

①采集層位于架構(gòu)底層，完成對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)管理所需的各類原始數(shù)據(jù)的采集，主要包括在線及人工監(jiān)測(cè)、管道測(cè)繪、管道現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維、管道檢測(cè)，以及必要的人工勘查工作。

②傳輸層主要通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)接入平臺(tái)。

③數(shù)據(jù)層是軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包含管網(wǎng)空間屬性數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，管網(wǎng)檢測(cè)視頻和文檔，以及維護(hù)過(guò)程中的拍照、記錄等文檔多媒體數(shù)據(jù)。

④應(yīng)用層是軟件平臺(tái)的核心，包括排水管網(wǎng)維護(hù)決策工具、在線監(jiān)測(cè)分析工具、排水管網(wǎng)模擬工具、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)。其中排水管網(wǎng)維護(hù)決策工具實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理、分析、管理，并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、日常維護(hù)數(shù)據(jù)等，進(jìn)行排水管網(wǎng)的狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)，同時(shí)結(jié)合管網(wǎng)重要性程度評(píng)估和預(yù)測(cè)管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)，基于以上信息制定不同管道的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案；在線監(jiān)測(cè)分析工具包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、分析、校核、統(tǒng)計(jì)等功能；排水管網(wǎng)模擬工具實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)模擬仿真；資產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)設(shè)施的數(shù)據(jù)管理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、資產(chǎn)計(jì)劃，創(chuàng)建全流程數(shù)據(jù)的管理。

⑤用戶層是直接與用戶交互的層面，主要包括管網(wǎng)維護(hù)人員、數(shù)據(jù)分析人員、建模人員、數(shù)據(jù)處理人員和管理人員。

0 4

我國(guó)排水系統(tǒng)提質(zhì)增效實(shí)施步驟

目前，我國(guó)污水管網(wǎng)普遍存在雨污混接、外來(lái)水入滲、河湖水倒灌等問(wèn)題，污水管網(wǎng)長(zhǎng)期高水位運(yùn)行。隨著國(guó)家對(duì)黑臭水體的重視，建設(shè)大量截污管網(wǎng)并進(jìn)行污水處理廠的提標(biāo)改造，污水處理量逐年增長(zhǎng)，但由于未解決水的來(lái)源問(wèn)題，大量雨水、清水進(jìn)入污水處理廠，水體黑臭現(xiàn)象依然存在，管網(wǎng)長(zhǎng)期滿管低流速運(yùn)行也帶來(lái)了管網(wǎng)易淤積、易故障的問(wèn)題。現(xiàn)階段部分城市已經(jīng)開始啟動(dòng)管網(wǎng)檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)技術(shù)了解現(xiàn)狀管網(wǎng)的功能狀況、錯(cuò)接混接等基本情況，逐步進(jìn)行管網(wǎng)混接錯(cuò)接排查與改造。由于管網(wǎng)檢測(cè)費(fèi)用較高，大規(guī)模實(shí)施管網(wǎng)檢測(cè)從經(jīng)濟(jì)效益上不可行。我國(guó)污水現(xiàn)狀管網(wǎng)提質(zhì)增效中建議采取如圖3所示步驟（其中虛線框代表可選）。

圖3 排水系統(tǒng)提質(zhì)增效實(shí)施步驟

①首先進(jìn)行管網(wǎng)普查，建立排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

②根據(jù)管網(wǎng)信息采用加權(quán)分析法進(jìn)行管網(wǎng)故障概率和故障后果評(píng)價(jià)，綜合計(jì)算管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。結(jié)合當(dāng)?shù)氐臈l件還可以補(bǔ)充監(jiān)測(cè)、模型，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析、模型評(píng)價(jià)排水管網(wǎng)運(yùn)行性能，作為影響因子綜合進(jìn)行故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

③根據(jù)②中的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，確定管網(wǎng)檢測(cè)優(yōu)先級(jí)。

④選取檢測(cè)優(yōu)先級(jí)高的管網(wǎng)進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)，根據(jù)《檢測(cè)與評(píng)估規(guī)程》的要求進(jìn)行管道評(píng)估。

⑤有條件的地區(qū)可以利用已檢測(cè)管道的信息構(gòu)建惡化模型，模型率定驗(yàn)證滿足要求后，用于評(píng)估非檢測(cè)管道的故障概率，更新②中管網(wǎng)故障概率和故障風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)結(jié)果。

⑥根據(jù)管網(wǎng)檢測(cè)結(jié)果和故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，確定修復(fù)、維護(hù)方案以及管網(wǎng)檢測(cè)頻率和檢測(cè)優(yōu)先級(jí)。對(duì)于已完成管網(wǎng)檢測(cè)的管道，根據(jù)不同缺陷情況選擇合適的修復(fù)方法；對(duì)于未做過(guò)檢測(cè)的管道，根據(jù)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果判斷維護(hù)頻次、檢測(cè)頻次。

⑦修復(fù)、維護(hù)、更換管網(wǎng)，更新管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

⑧重復(fù)④~⑦。

0 5

結(jié)論

目前，我國(guó)排水管網(wǎng)的運(yùn)維管理還存在著諸多問(wèn)題，如管網(wǎng)信息缺乏系統(tǒng)管理和動(dòng)態(tài)分析、管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃缺乏系統(tǒng)分析等�；�于此狀況，提出以下排水管網(wǎng)運(yùn)維管理策略：①建立排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)；②科學(xué)評(píng)估和預(yù)測(cè)管網(wǎng)資產(chǎn)狀態(tài)；③進(jìn)行管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)；④科學(xué)構(gòu)建管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案；⑤建立資產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件體系。

本文的完整版刊登在《中國(guó)給水排水》2022年第2期，作者及單位如下：

排水管網(wǎng)運(yùn)維管理問(wèn)題分析與對(duì)策研究

陸露1，高峰2，郭娟2，李柏彤3，李國(guó)強(qiáng)1

（1.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300074；2.張家口市鴻澤排水有限公司，河北 張家口 075000；3.蘇州大學(xué) 金螳螂建筑學(xué)院，江蘇 蘇州 215123）

該文標(biāo)準(zhǔn)著錄格式：

陸露,高峰,郭娟,等.排水管網(wǎng)運(yùn)維管理問(wèn)題分析與對(duì)策研究[J].中國(guó)給水排水,2022,38(2):8-13.

LU Lu,GAO Feng,GUO Juan,et al.Problem analysis and countermeasure research for sewer operation and maintenance management[J].China Water & Wastewater,2022,38(2):8-13 (in Chinese).

編輯：丁彩娟

制作：文 凱

審核：李德強(qiáng)

微信號(hào)：cnww1985

官方網(wǎng)站：www.cnww1985.com

聯(lián)系郵箱：cnwater@vip.163.com

摘要：排水管網(wǎng)是輸送污水和排除雨水的重要設(shè)施，而隨著城市快速發(fā)展、人口密度增加以及排水不當(dāng)，我國(guó)的排水系統(tǒng)逐漸老化和惡化，存在破裂、變形等結(jié)構(gòu)性缺陷以及樹根、結(jié)垢等功能性缺陷，容易引發(fā)城市內(nèi)澇、污水溢流以及地面沉降等問(wèn)題。我國(guó)長(zhǎng)期不重視排水管網(wǎng)的運(yùn)維管理，針對(duì)管網(wǎng)惡化帶來(lái)的問(wèn)題往往采取事后應(yīng)急的方式，不僅造成應(yīng)急成本增加，也容易遭受不良影響。隨著國(guó)家對(duì)水環(huán)境治理和污水處理提質(zhì)增效工作的重視，我國(guó)近年將持續(xù)加大對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)的建設(shè)，并對(duì)現(xiàn)狀管網(wǎng)的運(yùn)維管理提出了更高的要求。對(duì)當(dāng)前管網(wǎng)運(yùn)維管理存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，并據(jù)此提出了相應(yīng)建議和對(duì)策。同時(shí)針對(duì)我國(guó)當(dāng)前污水管網(wǎng)存在的雨污混接、外水入滲、長(zhǎng)期高水位運(yùn)行等問(wèn)題，提出了提質(zhì)增效的實(shí)施步驟。

加強(qiáng)排水管道運(yùn)行維護(hù)管理，能夠保證排水管網(wǎng)的安全性和可靠性，有效減少內(nèi)澇、降低合流制溢流現(xiàn)象，同時(shí)可提高管道的使用效率，減少建設(shè)成本。而我國(guó)排水管網(wǎng)缺乏系統(tǒng)管理，管網(wǎng)運(yùn)維決策還停留在主觀判斷和簡(jiǎn)單推理的水平。因此，有必要探討排水管網(wǎng)運(yùn)維管理存在的問(wèn)題及對(duì)策。

01 排水管網(wǎng)運(yùn)維管理的重要性

排水管網(wǎng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，承擔(dān)著收集輸送污水和快速排除雨水的雙重功能，但因埋于地下，現(xiàn)場(chǎng)工況復(fù)雜，容易發(fā)生各種管網(wǎng)缺陷問(wèn)題，對(duì)其健康運(yùn)行影響較大，并增加城市內(nèi)澇、合流制溢流污染風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)主要采取被動(dòng)響應(yīng)的模式，即管網(wǎng)發(fā)生故障之后再進(jìn)行應(yīng)急搶修和維修，這一方式隨著管網(wǎng)系統(tǒng)的老化和資金缺口的增加將不再可行。美國(guó)環(huán)保局（EPA）研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行不定期的運(yùn)行維護(hù)，將會(huì)使管網(wǎng)惡化比預(yù)期更快，且與定期維護(hù)管網(wǎng)相比將會(huì)產(chǎn)生更高的更換和應(yīng)急響應(yīng)成本。因此，有必要加強(qiáng)排水管網(wǎng)的運(yùn)維管理，從被動(dòng)響應(yīng)變?yōu)橹鲃?dòng)響應(yīng)，延長(zhǎng)設(shè)施使用年限并減少建設(shè)投資成本。

02 我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)維管理現(xiàn)狀

目前，我國(guó)排水管網(wǎng)普遍存在破損、錯(cuò)口、滲水、漏水、淤積、堵塞等不同程度的結(jié)構(gòu)性缺陷或功能性缺陷，其中一個(gè)重要原因就是管網(wǎng)運(yùn)維管理不當(dāng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)黑臭水體、水環(huán)境治理的重視，排水管網(wǎng)的擴(kuò)建速度空前提高。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)表明，截至2018年底，城市排水管道長(zhǎng)度總量達(dá)到68.3×104km，比2007年增長(zhǎng)8.41%，這也對(duì)排水管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)提出了更高的要求。認(rèn)真分析排水管道運(yùn)維管理中的主要問(wèn)題，對(duì)于強(qiáng)化排水管道管理、提高管道使用率、延長(zhǎng)使用期限具有重要意義。

2.1 排水管網(wǎng)基礎(chǔ)信息缺乏系統(tǒng)管理和動(dòng)態(tài)更新

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)對(duì)排水管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息收集和管理都不夠重視，直至近些年城市內(nèi)澇頻發(fā)，才逐漸意識(shí)到管網(wǎng)“底數(shù)清楚”的重要性。為了更好地應(yīng)對(duì)城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害，2013年3月25日發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》，明確提出要“全面普查摸清現(xiàn)狀”的要求。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也于2013年發(fā)布了《城市排水防澇設(shè)施普查數(shù)據(jù)采集與管理技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)導(dǎo)則》），又于2016年發(fā)布了《城市排水防澇設(shè)施數(shù)據(jù)采集與維護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 51187—2016，以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)規(guī)范》），用于指導(dǎo)城市排水防澇設(shè)施的采集與維護(hù)工作。目前，盡管部分城市對(duì)排水管網(wǎng)實(shí)行了數(shù)字化管理，建立了排水管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)庫(kù)，但是數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容和格式很少符合《技術(shù)導(dǎo)則》和《技術(shù)規(guī)范》的要求，且大多數(shù)城市尚未建立數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，造成排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)變化得不到及時(shí)有效的更新與修正。

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)往往僅存儲(chǔ)了靜態(tài)空間及部分屬性數(shù)據(jù)，而影響管網(wǎng)惡化的因素很多，其中結(jié)構(gòu)影響因素包括物理和施工因素、環(huán)境因素、運(yùn)營(yíng)因素等，見表1；運(yùn)行影響因素包括非水力因素和水力因素，見表2，其中管道設(shè)計(jì)不良、有效直徑減小、粗糙度增大、管道發(fā)生結(jié)構(gòu)性缺陷等因素均可導(dǎo)致管道過(guò)流能力不足。因此，還需要進(jìn)行大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及實(shí)際運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)的收集和管理，實(shí)際運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)可與管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接關(guān)系。

目前部分城市開展了CCTV檢測(cè)，但是檢測(cè)成果主要通過(guò)報(bào)告和視頻存儲(chǔ)，多條道路的檢測(cè)成果也往往分次存儲(chǔ)，使用過(guò)程中存在一些不便。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家很早就進(jìn)行了CCTV檢測(cè)數(shù)據(jù)的信息化錄入和地圖管理，可以直觀查看管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。例如，英國(guó)Innovyze公司開發(fā)了InfoAsset Planner（原名InfoMaster）軟件，可以自動(dòng)導(dǎo)入檢測(cè)視頻、缺陷成果，查看閉路電視視頻并導(dǎo)航到特定缺陷，以圖示的形式查看詳細(xì)的缺陷位置、缺陷類型。

2.2 管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的制定缺乏系統(tǒng)分析

2016年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《城鎮(zhèn)排水管渠與泵站運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 68—2016，以下簡(jiǎn)稱《運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》），以規(guī)范城鎮(zhèn)排水管渠的運(yùn)行和維護(hù)。但是管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)除按《運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》進(jìn)行日常維護(hù)外，還需制定科學(xué)有效的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，對(duì)故障風(fēng)險(xiǎn)大的管段（即故障概率大或故障后果嚴(yán)重的管道）優(yōu)先修復(fù)和養(yǎng)護(hù)。

目前，大量城市只對(duì)部分管網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)估，也僅對(duì)存在問(wèn)題的管網(wǎng)進(jìn)行有針對(duì)性的修復(fù)和養(yǎng)護(hù)。 《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181—2012，以下簡(jiǎn)稱《檢測(cè)與評(píng)估規(guī)程》）也提出了管網(wǎng)修復(fù)、養(yǎng)護(hù)等級(jí)的確定方法，即通過(guò)結(jié)構(gòu)性缺陷、功能性缺陷結(jié)合土質(zhì)情況、地區(qū)重要性、管道重要性確定管網(wǎng)修復(fù)和養(yǎng)護(hù)等級(jí)，這為管道修復(fù)養(yǎng)護(hù)的科學(xué)決策提供了有力的幫助。但是管網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)具有費(fèi)用高的特點(diǎn)，無(wú)法全面覆蓋整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)，未檢測(cè)管道得不到及時(shí)修復(fù)從而造成管網(wǎng)惡化以及較高的修復(fù)、維護(hù)成本；且《檢測(cè)與評(píng)估規(guī)程》中地區(qū)重要性、管網(wǎng)重要性等參數(shù)僅依據(jù)地區(qū)類別、管網(wǎng)直徑確定，但是管網(wǎng)故障后果還與管網(wǎng)及所在道路造價(jià)，以及與學(xué)校、醫(yī)院等重要設(shè)施的接近程度相關(guān)，參數(shù)選取不全面將導(dǎo)致忽略某些重要管道，從而帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響。

2.3 管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)缺少成本分析和方法指引

由于修復(fù)、養(yǎng)護(hù)資金較高，對(duì)故障管網(wǎng)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的管網(wǎng)很難一次性進(jìn)行全部修復(fù)。此外，修復(fù)方法種類較多，如何準(zhǔn)確選取難度較大。目前我國(guó)還缺少相關(guān)方法的選擇指南，導(dǎo)致在進(jìn)行管道修復(fù)養(yǎng)護(hù)時(shí)，容易發(fā)生方法選擇不合理的現(xiàn)象，從而造成資金的浪費(fèi)。歐美國(guó)家對(duì)此已進(jìn)行了大量研究，能夠針對(duì)具體的檢測(cè)結(jié)果給出建議的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法，如Park等提出了一個(gè)基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的下水道基礎(chǔ)設(shè)施管理決策支持系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的決策支持系統(tǒng)可以針對(duì)不同的管道選擇合適的檢查方法，并針對(duì)不同的缺陷代碼和缺陷等級(jí)分配適當(dāng)?shù)男迯?fù)、養(yǎng)護(hù)和更新方法。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也特別重視決策支持系統(tǒng)的建立，通過(guò)遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法建立模型進(jìn)行成本效益分析，確定長(zhǎng)期修復(fù)策略，并優(yōu)化資源分配，極大節(jié)省了資金。例如，歐洲委員會(huì)開展了雨污水管網(wǎng)計(jì)算機(jī)輔助修復(fù)系統(tǒng)項(xiàng)目，該項(xiàng)目的最終成果是一套用于排水管網(wǎng)管理的綜合決策支持系統(tǒng)（DSS），可以根據(jù)預(yù)測(cè)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)故障、水力性能、污染排放等因素識(shí)別最佳排水管網(wǎng)修復(fù)策略，成功應(yīng)用于多項(xiàng)研究。

03 對(duì)我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)維管理的建議

為提高我國(guó)排水管網(wǎng)運(yùn)維管理水平，需要從加強(qiáng)排水管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、建立科學(xué)決策工具、建立軟件體系等多方面進(jìn)行。圖1為排水管網(wǎng)運(yùn)維管理的措施，各項(xiàng)措施相互支撐，可提高我國(guó)排水管網(wǎng)資產(chǎn)使用效率，減少更換成本。

3.1 建立排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)

就目前排水管網(wǎng)管理現(xiàn)狀看來(lái)，大部分城市對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)疏于管理和監(jiān)控，缺乏長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)的管理。因此，應(yīng)加強(qiáng)排水管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和管理，建立準(zhǔn)確、高效、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間分析和查詢工具，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)集成、顯示、分析與管理。數(shù)據(jù)庫(kù)中除了需要存儲(chǔ)排水管網(wǎng)空間及屬性數(shù)據(jù)外，還需要與排水管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接關(guān)系，掌握設(shè)施運(yùn)行狀況，包含監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、功能性缺陷與結(jié)構(gòu)性缺陷等檢測(cè)數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)維護(hù)記錄數(shù)據(jù)等。同時(shí)需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，在設(shè)施信息補(bǔ)測(cè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)或維修等原因?qū)е聰?shù)據(jù)變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新與修正，保持?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。為了保證數(shù)據(jù)更新工作的順利開展，《城市排水防澇設(shè)施數(shù)據(jù)采集與維護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 51187—2016）建議地方政府安排專項(xiàng)資金保障設(shè)施的動(dòng)態(tài)更新。

3.2 科學(xué)評(píng)估和預(yù)測(cè)管網(wǎng)資產(chǎn)狀態(tài)

目前，我國(guó)排水管網(wǎng)資產(chǎn)更新、修復(fù)和維護(hù)較為隨意，評(píng)估過(guò)程也較簡(jiǎn)單，甚至不評(píng)估而直接根據(jù)管齡來(lái)替換，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。要改變這一現(xiàn)象，在資產(chǎn)更新、修復(fù)或維護(hù)之前需事先對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估，管網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估結(jié)果也可以作為管網(wǎng)檢測(cè)計(jì)劃制定的依據(jù)。由于影響管網(wǎng)惡化的因素較多，除了管網(wǎng)基礎(chǔ)屬性外還包括入流入滲、管網(wǎng)過(guò)流能力等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)很難全面收集，有必要采取人工摸排、監(jiān)測(cè)、模型、信息化平臺(tái)等多種方式進(jìn)行。評(píng)估方法除了簡(jiǎn)單的指標(biāo)加權(quán)分析外，還可以構(gòu)建惡化模型�；�于部分管網(wǎng)的CCTV檢測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建符合區(qū)域特性的惡化模型，模型驗(yàn)證通過(guò)后可用于整個(gè)片區(qū)的狀態(tài)評(píng)估。國(guó)外學(xué)者開發(fā)了一系列的惡化模型，以支撐檢測(cè)計(jì)劃、維護(hù)策略的制定。惡化模型一般分為物理模型、統(tǒng)計(jì)學(xué)模型和人工智能模型。

惡化模型除了評(píng)估未檢測(cè)管道外，還可預(yù)測(cè)管道的未來(lái)狀態(tài)。雖然管網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)能清楚地顯示管網(wǎng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，但也僅僅反映了檢測(cè)時(shí)管網(wǎng)狀況的“快照”，在決策時(shí)管網(wǎng)狀況可能已發(fā)生較大變化。所以有必要根據(jù)管網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)合理預(yù)測(cè)管網(wǎng)惡化趨勢(shì)，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)方案的科學(xué)性。

3.3 進(jìn)行管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)

管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)的確定，除了需要考慮管網(wǎng)的資產(chǎn)狀態(tài)外，還需要考慮這些管道故障對(duì)周圍的影響程度以及管道修復(fù)或更換的經(jīng)濟(jì)影響程度，這些影響程度包括與關(guān)鍵設(shè)施的鄰近程度、人口密度、管網(wǎng)材料、交通影響、建造時(shí)間等。例如，人口密度較高的地方，城市內(nèi)澇發(fā)生的損失較大；不同管網(wǎng)材料的修復(fù)和養(yǎng)護(hù)成本不同；管網(wǎng)或所在道路的建造時(shí)間也會(huì)影響到修復(fù)成本，如果管網(wǎng)在最近鋪設(shè)的道路下方發(fā)生故障，修復(fù)代價(jià)就較大。在進(jìn)行故障后果分析時(shí)，應(yīng)盡量考慮多種因素的共同影響，同時(shí)由于很多因素和地理位置有很大關(guān)系，如人口密度、交通影響、與關(guān)鍵設(shè)施的鄰近程度等，建議基于GIS分析各項(xiàng)指標(biāo)的影響程度。通過(guò)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和故障后果相乘可計(jì)算出管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)，基于此進(jìn)行進(jìn)一步的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)措施的制定。

3.4 科學(xué)構(gòu)建管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案

管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案是指導(dǎo)管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)的直接依據(jù)。如果管網(wǎng)修復(fù)、養(yǎng)護(hù)及處理方案不科學(xué)、不合理，將會(huì)直接影響整個(gè)排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此有必要制定科學(xué)、合理的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案。

首先，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)措施的研究和規(guī)范的編制，積極推動(dòng)相關(guān)規(guī)范或指南的完善。一是針對(duì)不同的病害類型和病害等級(jí)，建立修復(fù)養(yǎng)護(hù)實(shí)施細(xì)則，為下一步的管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)提供業(yè)務(wù)指導(dǎo)，實(shí)施細(xì)則應(yīng)包含修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法選擇、施工方案、注意事項(xiàng)等內(nèi)容；二是確定各項(xiàng)修復(fù)、養(yǎng)護(hù)措施以及檢測(cè)方式定額，進(jìn)行定額管理。

同時(shí)，管網(wǎng)公司在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還需根據(jù)所轄管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和惡化趨勢(shì)、故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)結(jié)果以及CCTV檢測(cè)結(jié)果等數(shù)據(jù)，考慮不同措施的成本來(lái)確定不同狀態(tài)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、缺陷等級(jí)和缺陷類型的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法。例如，對(duì)于未進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)的管道，可依據(jù)管網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行修復(fù)養(yǎng)護(hù)決策方案的制定，當(dāng)管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)，建議直接更換管道；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)為中高時(shí)，建議盡快進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)為中級(jí)時(shí)，建議維護(hù)頻次不少于1次/月；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)較低時(shí)，可適當(dāng)降低管網(wǎng)維護(hù)頻次。當(dāng)區(qū)域資金不充足時(shí)，具體的修復(fù)養(yǎng)護(hù)決策還需通過(guò)成本效益分析模型確定。

3.5 建立資產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件體系

開發(fā)排水管網(wǎng)資產(chǎn)管理軟件，可為排水管網(wǎng)及相關(guān)數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)處理、分析評(píng)估、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、決策支持的平臺(tái)支撐，降低排水管網(wǎng)資產(chǎn)管理的難度，提高運(yùn)維管理水平。該軟件體系具體包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析、檢測(cè)數(shù)據(jù)的錄入和管理、修復(fù)維護(hù)策略的制定等功能。通過(guò)平臺(tái)有助于創(chuàng)建合理的日常資產(chǎn)管理計(jì)劃，提高管網(wǎng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。整個(gè)平臺(tái)從層次上分為采集層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層（見圖2）。

① 采集層位于架構(gòu)底層，完成對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)管理所需的各類原始數(shù)據(jù)的采集，主要包括在線及人工監(jiān)測(cè)、管道測(cè)繪、管道現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維、管道檢測(cè)，以及必要的人工勘查工作。

② 傳輸層主要通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)接入平臺(tái)。

③ 數(shù)據(jù)層是軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包含管網(wǎng)空間屬性數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，管網(wǎng)檢測(cè)視頻和文檔，以及維護(hù)過(guò)程中的拍照、記錄等文檔多媒體數(shù)據(jù)。

④ 應(yīng)用層是軟件平臺(tái)的核心，包括排水管網(wǎng)維護(hù)決策工具、在線監(jiān)測(cè)分析工具、排水管網(wǎng)模擬工具、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)。其中排水管網(wǎng)維護(hù)決策工具實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理、分析、管理，并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、日常維護(hù)數(shù)據(jù)等，進(jìn)行排水管網(wǎng)的狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)，同時(shí)結(jié)合管網(wǎng)重要性程度評(píng)估和預(yù)測(cè)管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)，基于以上信息制定不同管道的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案；在線監(jiān)測(cè)分析工具包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、分析、校核、統(tǒng)計(jì)等功能；排水管網(wǎng)模擬工具實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)模擬仿真；資產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)設(shè)施的數(shù)據(jù)管理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、資產(chǎn)計(jì)劃，創(chuàng)建全流程數(shù)據(jù)的管理。

⑤ 用戶層是直接與用戶交互的層面，主要包括管網(wǎng)維護(hù)人員、數(shù)據(jù)分析人員、建模人員、數(shù)據(jù)處理人員和管理人員。

04 我國(guó)排水系統(tǒng)提質(zhì)增效實(shí)施步驟

目前，我國(guó)污水管網(wǎng)普遍存在雨污混接、外來(lái)水入滲、河湖水倒灌等問(wèn)題，污水管網(wǎng)長(zhǎng)期高水位運(yùn)行。隨著國(guó)家對(duì)黑臭水體的重視，建設(shè)大量截污管網(wǎng)并進(jìn)行污水處理廠的提標(biāo)改造，污水處理量逐年增長(zhǎng)，但由于未解決水的來(lái)源問(wèn)題，大量雨水、清水進(jìn)入污水處理廠，水體黑臭現(xiàn)象依然存在，管網(wǎng)長(zhǎng)期滿管低流速運(yùn)行也帶來(lái)了管網(wǎng)易淤積、易故障的問(wèn)題�，F(xiàn)階段部分城市已經(jīng)開始啟動(dòng)管網(wǎng)檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)技術(shù)了解現(xiàn)狀管網(wǎng)的功能狀況、錯(cuò)接混接等基本情況，逐步進(jìn)行管網(wǎng)混接錯(cuò)接排查與改造。由于管網(wǎng)檢測(cè)費(fèi)用較高，大規(guī)模實(shí)施管網(wǎng)檢測(cè)從經(jīng)濟(jì)效益上不可行。我國(guó)污水現(xiàn)狀管網(wǎng)提質(zhì)增效中建議采取如圖3所示步驟（其中虛線框代表可選）。

① 首先進(jìn)行管網(wǎng)普查，建立排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

② 根據(jù)管網(wǎng)信息采用加權(quán)分析法進(jìn)行管網(wǎng)故障概率和故障后果評(píng)價(jià)，綜合計(jì)算管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。結(jié)合當(dāng)?shù)氐臈l件還可以補(bǔ)充監(jiān)測(cè)、模型，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析、模型評(píng)價(jià)排水管網(wǎng)運(yùn)行性能，作為影響因子綜合進(jìn)行故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

③ 根據(jù)②中的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，確定管網(wǎng)檢測(cè)優(yōu)先級(jí)。

④ 選取檢測(cè)優(yōu)先級(jí)高的管網(wǎng)進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)，根據(jù)《檢測(cè)與評(píng)估規(guī)程》的要求進(jìn)行管道評(píng)估。

⑤ 有條件的地區(qū)可以利用已檢測(cè)管道的信息構(gòu)建惡化模型，模型率定驗(yàn)證滿足要求后，用于評(píng)估非檢測(cè)管道的故障概率，更新②中管網(wǎng)故障概率和故障風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)結(jié)果。

⑥ 根據(jù)管網(wǎng)檢測(cè)結(jié)果和故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，確定修復(fù)、維護(hù)方案以及管網(wǎng)檢測(cè)頻率和檢測(cè)優(yōu)先級(jí)。對(duì)于已完成管網(wǎng)檢測(cè)的管道，根據(jù)不同缺陷情況選擇合適的修復(fù)方法；對(duì)于未做過(guò)檢測(cè)的管道，根據(jù)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果判斷維護(hù)頻次、檢測(cè)頻次。

⑦ 修復(fù)、維護(hù)、更換管網(wǎng)，更新管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

⑧ 重復(fù)④~⑦。

05 結(jié)論

目前，我國(guó)排水管網(wǎng)的運(yùn)維管理還存在著諸多問(wèn)題，如管網(wǎng)信息缺乏系統(tǒng)管理和動(dòng)態(tài)分析、管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃缺乏系統(tǒng)分析等。基于此狀況，提出以下排水管網(wǎng)運(yùn)維管理策略：①建立排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)；②科學(xué)評(píng)估和預(yù)測(cè)管網(wǎng)資產(chǎn)狀態(tài)；③進(jìn)行管網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)；④科學(xué)構(gòu)建管網(wǎng)修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案；⑤建立資產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件體系。


 

• 首 頁(yè)
• 期刊介紹
• 編委會(huì)
• 投稿須知
• 文章查詢
• 學(xué)術(shù)會(huì)議
• 廣告合作
• 發(fā)行訂閱
• 在線留言
• English

上一篇下一篇

PDF下載

[1]陸露,高峰,郭娟,等.排水管網(wǎng)運(yùn)維管理問(wèn)題分析與對(duì)策研究[J].中國(guó)給水排水,2022,38(2):8-13.
　LU Lu,GAO Feng,GUO Juan,et al.Problem Analysis and Countermeasure Research for Sewer Operation and Maintenance Management[J].China Water & Wastewater,2022,38(2):8-13.

點(diǎn)擊復(fù)制

 

排水管網(wǎng)運(yùn)維管理問(wèn)題分析與對(duì)策研究

中國(guó)給水排水[ISSN:1000-4062/CN:12-1073/TU] 卷: 第38卷 期數(shù): 2022年第2期 頁(yè)碼: 8-13 欄目: 出版日期: 2022-01-17

Title:

Problem Analysis and Countermeasure Research for Sewer Operation and Maintenance Management

作者:

陸露¹， 高峰²， 郭娟²， 李柏彤³， 李國(guó)強(qiáng)¹

（1.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300074；2.張家口市鴻澤排水有限公司，河北 張家口 075000；3.蘇州大學(xué) 金螳螂建筑學(xué)院，江蘇 蘇州 215123）

Author(s):

LU Lu¹， GAO Feng²， GUO Juan²， LI Bai-tong³， LI Guo-qiang¹

（1. North China Municipal Engineering Design & Research Institute Co. Ltd.， Tianjin 300074， China； 2. Zhangjiakou Hongze Drainage Co. Ltd.， Zhangjiakou 075000， China； 3. Gold Mantis School of Architecture， Soochow University， Suzhou 215123， China）

關(guān)鍵詞:

資產(chǎn)管理;  運(yùn)維管理;  排水管網(wǎng);  提質(zhì)增效

Keywords:

asset management;  operation and maintenance management;  sewer;  the improvement of quality and efficiency

摘要:

排水管網(wǎng)是輸送污水和排除雨水的重要設(shè)施，而隨著城市快速發(fā)展、人口密度增加以及排水不當(dāng)，我國(guó)的排水系統(tǒng)逐漸老化和惡化，存在破裂、變形等結(jié)構(gòu)性缺陷以及樹根、結(jié)垢等功能性缺陷，容易引發(fā)城市內(nèi)澇、污水溢流以及地面沉降等問(wèn)題。我國(guó)長(zhǎng)期不重視排水管網(wǎng)的運(yùn)維管理，針對(duì)管網(wǎng)惡化帶來(lái)的問(wèn)題往往采取事后應(yīng)急的方式，不僅造成應(yīng)急成本增加，也容易遭受不良影響。隨著國(guó)家對(duì)水環(huán)境治理和污水處理提質(zhì)增效工作的重視，我國(guó)近年將持續(xù)加大對(duì)管網(wǎng)資產(chǎn)的建設(shè)，并對(duì)現(xiàn)狀管網(wǎng)的運(yùn)維管理提出了更高的要求。對(duì)當(dāng)前管網(wǎng)運(yùn)維管理存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，并據(jù)此提出了相應(yīng)建議和對(duì)策。同時(shí)針對(duì)我國(guó)當(dāng)前污水管網(wǎng)存在的雨污混接、外水入滲、長(zhǎng)期高水位運(yùn)行等問(wèn)題，提出了提質(zhì)增效的實(shí)施步驟。

Abstract:

The sewer is an important infrastructure for sewage and rainwater drainage. Unfortunately, sewers are undergoing aging and deterioration due to the rapid development of urban, increase of population density and unsuitable drainage method. The existence of structural defect, e.g. fracture and deformation, and functional defect, e.g. root and encrustation, have caused cities vulnerable to be effected by urban waterlogging, sewage overflows and ground subsidence. Sewers operation and maintenance management has been neglected for a long time, i.e. the problems caused by deteriorating drainage pipes were responded passively, resulting in high cost of emergency repairs and ill-effects. Since the implementation of the water environmental governance project and the improvement measures of quality and efficiency in sewage treatment received increasing attention, the construction of pipeline network assets will continue to increase in recent years, and the higher demand of operation and maintenance management capabilities for growing sewers was requested in China. The analysis was conducted with the problems existing in sewer operation and maintenance management and the related recommendations and countermeasures were given. The steps for implementing the improvement of quality and efficiency, aiming at solving the current problem in sewers, i.e. mixed connection of rainwater and sewage sewers, external water infiltration, long-term operating at high water level, etc., were established as well.

相似文獻(xiàn)/References:

[1]王浩正,蔡然,駱春會(huì),等.排水管網(wǎng)資產(chǎn)管理技術(shù)和工具研究進(jìn)展[J].中國(guó)給水排水,2021,37(2):18.
WANG Hao-zheng,CAI Ran,LUO Chun-hui,et al.Research Progress on Asset Management Technology and Tools of Drainage Network[J].China Water & Wastewater,2021,37(2):18.
[2]劉梓晶,趙珍儀,高峰,等.建筑與小區(qū)二次供水設(shè)施運(yùn)維情況調(diào)研與分析[J].中國(guó)給水排水,2022,38(1):134.
LIU Zi-jing,ZHAO Zhen-yi,GAO Feng,et al.Investigation and Analysis of Operation and Maintenance of Secondary Water Supply Facilities in Buildings and Communities[J].China Water & Wastewater,2022,38(2):134.

更新日期/Last Update: 2022-01-17