編者按：德國(guó)的排水系統(tǒng)歷史悠久，在防洪、排水系統(tǒng)修復(fù)方面處于世界領(lǐng)先水平。為了對(duì)排水系統(tǒng)不斷優(yōu)化，減少因強(qiáng)降雨天氣形成洪災(zāi)，截至2020年，德國(guó)用水管理、廢水和垃圾注冊(cè)協(xié)會(huì)（DWA）對(duì)德國(guó)的排水系統(tǒng)共進(jìn)行了8次調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容涉及分流制合流制系統(tǒng)、管齡、管道材料、排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)機(jī)制、管道安全級(jí)別評(píng)估、管網(wǎng)修復(fù)趨勢(shì)、管網(wǎng)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)、管網(wǎng)損害根源和雨水池等情況。了解德國(guó)排水系統(tǒng)研究進(jìn)展，對(duì)于緩解我國(guó)某些城市內(nèi)澇頻發(fā)狀況，具有一定借鑒意義。此文完整版將在《中國(guó)給水排水》2024年第6期發(fā)表。2024年3月29—31日《中國(guó)給水排水》雜志社擬在武漢舉辦智慧水務(wù)融合創(chuàng)新技術(shù)論壇（鏈接），有較多最新排水管網(wǎng)方向的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，歡迎參會(huì)關(guān)注了解。
喬永祥（1992-），男，德國(guó)波鴻大學(xué)在讀博士生，德國(guó)IKT地下空間研究院研究員，研究方向?yàn)榕潘到y(tǒng)和非開(kāi)挖管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)。
E-mail：yongxiangqiao@gmail.com。
江源（1987- ），女，德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)碩士，柏林水務(wù)資深土木工程師，主要從事排水系統(tǒng)采購(gòu)及運(yùn)營(yíng)工作。
E-mail：yuan4forever@gmail.com。
引用格式：?jiǎn)逃老椋?/span>.智慧水務(wù)背景下德國(guó)排水系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].中國(guó)給水排水，2024,40（6）：39-45.
QIAO Yongxiang,JIANG Yuan.Research progress of German drainage system in the context of smart water[J].China Water & Wastewater,2024,40(6):39-45（in Chinese）.
德國(guó)水、污水、廢棄物協(xié)會(huì)（DWA）自1984年起對(duì)德國(guó)排水狀況共進(jìn)行了8次調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，旨在為后續(xù)排水系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃和優(yōu)化管理提供依據(jù)，以確保排水系統(tǒng)以最經(jīng)濟(jì)、安全高效的方式維護(hù)和運(yùn)行。DWA的第8次調(diào)查于2018年進(jìn)行，調(diào)查了423座城鎮(zhèn)，涉及人口占總?cè)丝诘?/span>34.7%，管道長(zhǎng)度約126161km，調(diào)查結(jié)果充分揭示了德國(guó)排水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題。以此次調(diào)查結(jié)果為主開(kāi)展分析，以期為排水系統(tǒng)優(yōu)化和決策提供參考。
德國(guó)排水管道長(zhǎng)度調(diào)查結(jié)果
目前，德國(guó)國(guó)土面積357600km2，截至2016年德國(guó)人口8235萬(wàn)人，公共排水管網(wǎng)總長(zhǎng)為594334km，由此可推算人均公共管道長(zhǎng)約7.2m。2016年德國(guó)合流制管道總長(zhǎng)246699km，污水管道總長(zhǎng)214280km，雨水管道總長(zhǎng)133355km，其中污水納管率總體為97.1%。參與調(diào)研的排水管網(wǎng)及德國(guó)所有管網(wǎng)按城市人口量劃分5個(gè)城市等級(jí)：一級(jí)（﹤1萬(wàn)人），二級(jí)（1～5萬(wàn)人）、三級(jí)（5～10萬(wàn)人）、四級(jí)（10～25萬(wàn)人）、五級(jí)（﹥25萬(wàn)人），其中四級(jí)和五級(jí)城市為大城市。德國(guó)排水管道發(fā)展趨勢(shì)如圖1所示。1995年—2016年德國(guó)管道總長(zhǎng)度增長(zhǎng)約195132km，平均每年增長(zhǎng)9200km。其中合流管增加33208km，污水管增加104908km，雨水管增加57016km。1995年—2016年德國(guó)分流制管道占比由49%增至59%，并呈持續(xù)增加趨勢(shì)。因近年來(lái)合流制的問(wèn)題管道逐步凸顯出來(lái)，新建管道傾向采用分流制。1995年—2016年隨著人口的增加和城市的發(fā)展，對(duì)下水道需求相應(yīng)增大，各城市依據(jù)《德國(guó)城市綜合排水系統(tǒng)指導(dǎo)方針》和《德國(guó)建筑物外排水系統(tǒng)：下水道管理》規(guī)范，結(jié)合管網(wǎng)模擬軟件如SWWM進(jìn)行管網(wǎng)運(yùn)行測(cè)試，以減少因管網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)行而造成的內(nèi)澇現(xiàn)象發(fā)生。此外，通過(guò)分流制排水系統(tǒng)不但能對(duì)雨水進(jìn)行再利用，達(dá)到水資源的良性循環(huán)，還在一定程度上減少了管道排水壓力。
圖1 德國(guó)排水管道發(fā)展趨勢(shì)
德國(guó)不同規(guī)模城市的管網(wǎng)長(zhǎng)度情況見(jiàn)圖2�？芍�，五級(jí)城市所鋪設(shè)的管道約占德國(guó)管道總長(zhǎng)度的9.1%。而實(shí)際參與調(diào)查的數(shù)據(jù)中，五級(jí)城市管道長(zhǎng)度占比約81.2%。因此，參與調(diào)查占比較高的五級(jí)城市管道對(duì)此次調(diào)查結(jié)果產(chǎn)生了一定影響。
圖2 德國(guó)不同規(guī)模城市的管網(wǎng)長(zhǎng)度情況
表1展示了德國(guó)管網(wǎng)年齡大致分布情況。德國(guó)管齡平均為36.9年，而參與調(diào)查的管網(wǎng)平均年齡為45.3年，其中一、二、三級(jí)小城市管網(wǎng)趨于年輕化。筆者現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)到，在德國(guó)諸多城市中100多年前管道的檔案和規(guī)劃圖紙仍然保存完好，并作為管網(wǎng)修復(fù)的重要參考資料。100多年前的管道多采用磚砌墻材料，上邊寬下邊窄的形狀，至今運(yùn)行良好無(wú)需修復(fù)。
表1 德國(guó)管齡統(tǒng)計(jì)結(jié)果
第8次調(diào)查對(duì)管材的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見(jiàn)圖3）表明，德國(guó)排水管材以陶土管和混凝土管為主，近年來(lái)HDPE等管材在管徑較小的管道中應(yīng)用較多；一、二、三級(jí)小城市塑料管材占比均高于四五級(jí)城市，一級(jí)城市采用塑料管材的比例最高，約22.6%。原因可能在于一級(jí)城市排水管道趨于“年輕化”，且在過(guò)去幾十年城市人口較少，人口密集程度相對(duì)較低，排水管徑相對(duì)較小。
圖3 德國(guó)排水管道材料情況
德國(guó)在新建小管徑（內(nèi)徑﹤500mm）的管道管材選擇上，主要采用HDPE（高密度聚乙烯）管道。這種選擇有其合理性：首先，HDPE管材具有耐磨性，能夠抵御外界因素的侵蝕，保障管道的長(zhǎng)期使用；其次，HDPE管道的建造和安裝不受極端天氣影響，且具備較高的機(jī)械化程度和可操作性，提高了施工效率；此外，在管道的接口處，HDPE管道相較于水泥管道具有更高的嚴(yán)密性，能在一定程度上防止樹(shù)根長(zhǎng)入管道，降低管道堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。這些特性使得HDPE管道成為新建小管道時(shí)的首選材料。
管網(wǎng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)機(jī)制
德國(guó)《水平衡管理法》第61條《管網(wǎng)監(jiān)測(cè)法規(guī)》要求排水裝置使用者依法對(duì)其設(shè)備定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢修。根據(jù)《管網(wǎng)監(jiān)測(cè)法規(guī)》，城市內(nèi)所有管道每年都需要由業(yè)主進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)方法可由業(yè)主進(jìn)行抉擇，如對(duì)監(jiān)測(cè)井的堵塞排查，可初步了解管道的堵塞情況。與此同時(shí)，業(yè)主也可結(jié)合所在城市實(shí)際情況，按照需要每?jī)赡陮?duì)管網(wǎng)進(jìn)行一次沖刷；每15年對(duì)整個(gè)管網(wǎng)完成一次CCTV檢測(cè)分析并由注冊(cè)管網(wǎng)修復(fù)工程師進(jìn)行評(píng)估和決策。因此，德國(guó)的管網(wǎng)通常不存在大幅清淤問(wèn)題。此外，德國(guó)大部分采用分流制排水系統(tǒng)，且路面相對(duì)清潔，進(jìn)水箅堵塞現(xiàn)象不明顯，因強(qiáng)降雨天氣進(jìn)入下水道的雨水所含泥沙量不足以造成淤塞。如圖4所示，德國(guó)的管缺陷評(píng)估機(jī)制通常按以下幾種模式進(jìn)行：ATV-M 143-2 （1999年）；DIN EN 13508-2（2003年版本）結(jié)合DWA-M 149-2（2006年版本）；DIN EN 13508-2（2011年版本）結(jié)合DWA-M 149-2（2013年版本）；ISYBAU（1991/1996年版本）和ISYBAU（2001年版本）等。德國(guó)最早根據(jù)ATV-M 143-2（1999）規(guī)范對(duì)管道缺陷進(jìn)行描述，該規(guī)范使用損害名稱的首字母進(jìn)行縮寫。然而，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)存在諸多問(wèn)題，例如管道缺陷種類繁多，單一縮寫無(wú)法滿足需求，或者多種缺陷共享相同的縮寫等。因此，隨后推出了多種更加完善的管道缺陷描述規(guī)范，以應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題。目前大部分城市主要用第二、三種規(guī)范對(duì)管道缺陷進(jìn)行描述，并通過(guò)累積得分估算管網(wǎng)損壞狀況，并進(jìn)行評(píng)估、預(yù)測(cè)和評(píng)級(jí)。德國(guó)約1/3的管網(wǎng)由排水部門自行評(píng)估，而2/3的管網(wǎng)則外包給注冊(cè)管網(wǎng)修復(fù)工程師的公司。如果采用不恰當(dāng)?shù)男迯?fù)方案，可能導(dǎo)致更大的經(jīng)濟(jì)損失。
此次調(diào)查中管網(wǎng)損壞涉及3方面：排水管道結(jié)構(gòu)性損壞、功能性損壞和檢查井損壞情況，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)圖4�？芍�，排水管道結(jié)構(gòu)損壞包括管體裂縫、表層損壞、接口損壞、接頭不密封、形變、土壤空洞及維修不專業(yè)等。管道缺陷主要表現(xiàn)在管體裂縫、密封移位、接口損壞和腐蝕（表層損壞）。管體裂縫危害比較嚴(yán)重，如不及時(shí)處理將導(dǎo)致管體破裂或塌陷。
圖 4 管道結(jié)構(gòu)性損壞發(fā)生的頻率情況
排水管道功能性損壞主要體現(xiàn)在植物根部生長(zhǎng)、地下水內(nèi)滲和管道堵塞（見(jiàn)圖5），其中植物根部長(zhǎng)進(jìn)管道的約占1/3，因此在今后管網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)盡量將管網(wǎng)鋪設(shè)在離樹(shù)木較遠(yuǎn)的位置，并采用密實(shí)材料保護(hù)管道。圖6則展示了德國(guó)管網(wǎng)常見(jiàn)損壞情況。由于管道的各種缺陷如漏水、破裂或堵塞等，使得污水處理廠接收到的水源中含有大量無(wú)法確定來(lái)源的水，以德國(guó)雷根斯堡市為例，不明水占比約19%～40%。一方面管道內(nèi)污水可通過(guò)損壞的管網(wǎng)污染土壤和地下水；另一方面地下水進(jìn)入下水道，不僅浪費(fèi)水資源，還增大了污水處理廠的處理量。
圖 5 管道功能性損壞發(fā)生的頻率情況
圖6 德國(guó)管道常見(jiàn)損害情況
德國(guó)排水檢查井通常位于污水管道系統(tǒng)中的關(guān)鍵位置，用于檢查、清理和維修污水管道。在污水管道系統(tǒng)中，檢查井被設(shè)計(jì)為一個(gè)具有井蓋的開(kāi)口，使得工作人員可以進(jìn)入井內(nèi)進(jìn)行檢查和維修。這種設(shè)計(jì)有助于確保污水管道系統(tǒng)的順暢運(yùn)行，同時(shí)也方便了管道系統(tǒng)的維護(hù)和管理。德國(guó)檢查井常見(jiàn)損壞情況有井體裂縫、腐蝕、接口損壞和踏步損壞等（見(jiàn)圖7），其中井踏步損壞占比約20%，由此會(huì)部分引發(fā)地下水內(nèi)滲。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約16%的踏步無(wú)法保證提供穩(wěn)定的支撐力。因此在安裝踏步后，需持續(xù)對(duì)踏步進(jìn)行安全性檢測(cè)。
圖7 檢查井損壞發(fā)生的頻率情況
排水管網(wǎng)修復(fù)評(píng)級(jí)情況
管網(wǎng)評(píng)級(jí)的目的是使排水部門掌握其管網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，進(jìn)而制定未來(lái)管網(wǎng)修復(fù)方案，如人力結(jié)構(gòu)和財(cái)政預(yù)算。盡管德國(guó)各排水部門持續(xù)對(duì)管網(wǎng)修復(fù)不斷投入，中短期需進(jìn)行修復(fù)的管網(wǎng)比例仍在增加。DWA-M 149-3對(duì)排水管道缺陷的嚴(yán)重程度進(jìn)行了分類和評(píng)級(jí)，見(jiàn)表2。
表2 管道缺陷等級(jí)及嚴(yán)重程度情況
根據(jù)第8次排水管網(wǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，在239個(gè)城市中，0～2級(jí)的排水管網(wǎng)占比約24.7%（見(jiàn)圖8）。據(jù)此初步推測(cè)，2016年德國(guó)全部城市中，處于0～2級(jí)的排水管網(wǎng)占比約18.7%，而2013年德國(guó)全部城市中，0～2級(jí)的排水管網(wǎng)比例約19.4%。2013年—2016年，0～2級(jí)排水管網(wǎng)的比例僅從19.4%降至約18.7%。這種下降緩慢的原因主要是所有城市都一直在積極修復(fù)存在缺陷的管道，然而由于管齡增加，導(dǎo)致管網(wǎng)損壞速度加快。因此，越來(lái)越多的排水部門表示將增大管網(wǎng)修復(fù)投入。
圖 8 德國(guó)管網(wǎng)評(píng)估等級(jí)情況
排水管網(wǎng)修復(fù)的目的是對(duì)潛在問(wèn)題管網(wǎng)及時(shí)修復(fù)，防止土壤塌陷等重大事故發(fā)生；保證管道良好的水力條件，減緩因強(qiáng)降雨天氣內(nèi)澇的產(chǎn)生。此外，盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題管網(wǎng)并修復(fù)，是最高效經(jīng)濟(jì)的模式。歐盟DIN EN 752對(duì)管道修復(fù)進(jìn)行了如下定義：①在破損位置進(jìn)行修復(fù)；②在舊管道基礎(chǔ)上進(jìn)行套管修復(fù)；③重新鋪管。
在智慧水務(wù)背景下，污水處理廠的運(yùn)營(yíng)得到了優(yōu)化。同時(shí)，非開(kāi)挖排水管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)也在不斷發(fā)展，對(duì)進(jìn)入污水處理廠的污水進(jìn)行了提質(zhì)增效。此外，隨著管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)的發(fā)展，不但實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)損壞評(píng)級(jí)的可視化管理，還達(dá)到了由機(jī)器修復(fù)管道的階段。以管網(wǎng)修復(fù)機(jī)器人為例，德國(guó)機(jī)器人的研究處于較成熟階段，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了管道內(nèi)行走、檢測(cè)和修復(fù)一體化。不同公司的機(jī)器人功能側(cè)重點(diǎn)不同，如有些機(jī)器人定點(diǎn)填補(bǔ)以修復(fù)破損管道，有些機(jī)器人則可修補(bǔ)支管與干管交叉部分等。根據(jù)《管網(wǎng)監(jiān)測(cè)法規(guī)》要求，業(yè)主需對(duì)排水管道進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)及修復(fù)。2014年—2018年德國(guó)所修復(fù)的排水管道中約1/4采用了新建方式；1/4采用整段修復(fù)方式，如紫外光固化修復(fù)等；1/2采用了點(diǎn)位修復(fù)方式，如短管內(nèi)襯等。德國(guó)管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用情況見(jiàn)圖9。
圖9 德國(guó)管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用情況
德國(guó)近20年來(lái)管網(wǎng)新建比例從53%下降到24.2%，并將繼續(xù)下降（見(jiàn)圖10）。整段修復(fù)比例從17.0%緩慢增至24.7%，并將進(jìn)一步增加，而得到顯著發(fā)展的是成本最低的點(diǎn)位修復(fù)技術(shù)，增加了2倍多。
圖10 德國(guó)管網(wǎng)修復(fù)不同類型的應(yīng)用趨勢(shì)
德國(guó)DIN 1986—30要求，新鋪設(shè)居民排水管在30年內(nèi)，居民需提供其管道嚴(yán)密性檢測(cè)證明；從第30年起，此證明需每20年提供一次。管道嚴(yán)密性標(biāo)準(zhǔn)按照DIN EN 1610、DIN 1986—30及ATV—M 143 —6進(jìn)行，并由管網(wǎng)修復(fù)公司進(jìn)行測(cè)試和出具證明。據(jù)了解這些公司未來(lái)將會(huì)被要求通過(guò)資質(zhì)考核后才可為私人出具管道嚴(yán)密性證明。因?yàn)槁┧艿酪环矫鏁?huì)污染地下水、土壤以及支撐下水管的土力結(jié)構(gòu)，逐步造成空穴和路面坍塌；另一方面會(huì)有泥沙隨著污水流入下水管，造成市政排水管網(wǎng)的淤塞，排水能力大幅下降，導(dǎo)致在強(qiáng)降雨天氣出現(xiàn)溢流和內(nèi)澇現(xiàn)象。調(diào)查顯示私有排水系統(tǒng)僅有1/3狀態(tài)良好，剩余2/3均存在問(wèn)題，其中合流制問(wèn)題管網(wǎng)占比最大。
自20世紀(jì)90年代以來(lái)德國(guó)除了加強(qiáng)分流制系統(tǒng)的建設(shè)，還加強(qiáng)了雨水池的建設(shè)，以減少?gòu)?qiáng)降雨天氣，尤其是合流制過(guò)載情況造成的水體污染。通過(guò)分流制系統(tǒng)，雨水直接排入湖泊或河流，減輕了污水處理廠的負(fù)擔(dān)。截至2016年，德國(guó)擁有雨水池共計(jì)74454座，總?cè)莘e達(dá)6079×104m3，人均0.74m3。
目前國(guó)內(nèi)排水系統(tǒng)或許可結(jié)合現(xiàn)狀，主要借鑒德國(guó)以下幾點(diǎn)：① 排水管渠檢測(cè)與評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)有待完善和修訂我國(guó)排水管渠檢測(cè)與評(píng)估的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括：《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）、《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》（CJJ 61—2017）、《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181—2012），還有待完善。德國(guó)的排水管網(wǎng)立法及規(guī)范具有一定借鑒意義，如DIN EN 1610、DIN 1986-30、DWA各項(xiàng)規(guī)范等。還可參考德國(guó)《水平衡管理法》第61條《德國(guó)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)法規(guī)》，逐步要求排水裝置使用者定期對(duì)其設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢修。以此對(duì)排水管道沖洗頻率、檢查井檢查頻率、泵站設(shè)備檢修頻率、修復(fù)技術(shù)規(guī)范和材質(zhì)等加以規(guī)范。隨著城市的快速發(fā)展，排水系統(tǒng)以及排水設(shè)施管理發(fā)展不足。此外，城市街道不能及時(shí)清理，導(dǎo)致到處可見(jiàn)落葉和垃圾，進(jìn)一步堵塞進(jìn)水箅使排水不暢。若管網(wǎng)沖刷檢修不及時(shí)，將在一定程度上堵塞下水道，尤其在強(qiáng)降雨天氣加速內(nèi)澇現(xiàn)象發(fā)生。德國(guó)的管網(wǎng)通常不存在大幅清淤問(wèn)題，因其路面清潔，大部分采用分流制排水系統(tǒng)，強(qiáng)降雨天氣進(jìn)入下水管的雨水，經(jīng)過(guò)沖刷路面所含泥沙量不足以造成淤塞。因此，道路保持清潔對(duì)減少排水管網(wǎng)堵塞有一定意義。③ 未來(lái)新建排水管網(wǎng)盡量采用分流制由于我國(guó)城市老城區(qū)合改分較難實(shí)施，可適當(dāng)延后處理。但是隨著德國(guó)管網(wǎng)進(jìn)一步老化，合流制凸顯出來(lái)的問(wèn)題日益增大，問(wèn)題管網(wǎng)中85%為合流制管網(wǎng)。而城市發(fā)展越快，合流制改分流制成本越高。因此，后續(xù)管網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)結(jié)合到當(dāng)?shù)氐匦翁攸c(diǎn)、降雨量、排水系統(tǒng)現(xiàn)狀、老城區(qū)構(gòu)筑物以及道路等特點(diǎn)，在可行的情況下盡量采用分流制，強(qiáng)降雨天氣可保證污水管道正常流通，溢流的為干凈的雨水，流入水體的是雨水以及被處理過(guò)的污水，減輕了水體富營(yíng)養(yǎng)化和黑臭水體的產(chǎn)生。此外，通過(guò)分流制還可減輕污水處理廠負(fù)擔(dān)。④ 排水管網(wǎng)檢測(cè)、評(píng)估分析，并及時(shí)優(yōu)化和修復(fù)排水管網(wǎng)和排水井可結(jié)合GIS、SWWM等模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，以保證全部管網(wǎng)迅速得到排查、監(jiān)測(cè)及維修，對(duì)問(wèn)題管道可查閱對(duì)應(yīng)管道深度、長(zhǎng)度、管徑、建造時(shí)間、建造材料、接入口以及維修記錄。同時(shí)，應(yīng)用CCTV對(duì)管網(wǎng)窺測(cè)技術(shù)進(jìn)行可視化管理，通過(guò)對(duì)整體管網(wǎng)現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)分析，制訂最優(yōu)修復(fù)方案，使管網(wǎng)得到及時(shí)優(yōu)化和修復(fù)。在管網(wǎng)優(yōu)化更新方面，主要目標(biāo)是尋找管網(wǎng)全生命周期上的成本最低值。管網(wǎng)全生命周期總成本包括維修、修復(fù)與新修三部分。管網(wǎng)投入運(yùn)行之后，隨著持續(xù)老化，管網(wǎng)破損率會(huì)越來(lái)越高，若得不到及時(shí)整治，管網(wǎng)年均維修成本就會(huì)越來(lái)越高；而修復(fù)得越早，則年均修復(fù)成本就越高。在生命周期上存在一個(gè)最低值，優(yōu)化更新的目標(biāo)即是尋找該值。其中的核心問(wèn)題是管網(wǎng)破損率隨管網(wǎng)老化的變化規(guī)律，也即管網(wǎng)破損預(yù)測(cè)問(wèn)題。因此，管網(wǎng)優(yōu)化更新可視為管網(wǎng)破損預(yù)測(cè)的自然延伸。⑤ 建立城市管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)我國(guó)的城市管網(wǎng)種類主要包含燃?xì)�、熱力、供水、排水、電力、通信等，而城建、電力、廣電、電信等多個(gè)部門相互獨(dú)立。由于各種管線上下穿插相互交錯(cuò)，各部門信息交流耗時(shí)長(zhǎng)，導(dǎo)致排水管網(wǎng)維護(hù)開(kāi)挖時(shí)，獲取目標(biāo)管道信息的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本高。建立城市管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，使分散的各權(quán)屬管網(wǎng)單位能夠共享官網(wǎng)信息資料，由專職管理職能部門來(lái)統(tǒng)一協(xié)調(diào)不同部門之間的管理維護(hù)工作，最大程度地滿足各管網(wǎng)資源的共建共享，依據(jù)管線分布的檔案資料，避免錯(cuò)挖和破壞其他線路。⑥ 排水管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)排水管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)多種多樣，具體技術(shù)選擇取決于管道的材質(zhì)、直徑、深度、損壞程度和地理位置等因素。此外，在應(yīng)用非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)前，需對(duì)管道缺陷成因有清晰的認(rèn)識(shí)，分析缺陷機(jī)理，從根本上去除缺陷。借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的管網(wǎng)非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)，如管道機(jī)器人、紫外光固化等，可促進(jìn)我國(guó)排水領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。⑦ 私有制排水管網(wǎng)需監(jiān)測(cè)及修復(fù)根據(jù)德國(guó)調(diào)查，私有排水管網(wǎng)中僅1/3無(wú)需修復(fù)，剩余2/3皆存在管體泄漏現(xiàn)象。為此，通過(guò)私有排水管網(wǎng)進(jìn)入公共管網(wǎng)的不明水將進(jìn)一步增大，造成地下水浪費(fèi)和地下水污染；進(jìn)一步造成管網(wǎng)周邊土壤被沖刷，導(dǎo)致土力結(jié)構(gòu)不足以支撐道路負(fù)重，出現(xiàn)坍塌。因此，應(yīng)制定私有排水管網(wǎng)相關(guān)法規(guī)，對(duì)其嚴(yán)密性定期檢測(cè)。⑧ 洪澇災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)洪澇災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)涵蓋了一系列用于預(yù)防、減輕和管理洪水及其引發(fā)的災(zāi)害的技術(shù)和方法。例如，洪水預(yù)警系統(tǒng)使用氣象、水文和地理信息系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)降雨、河流水位等數(shù)據(jù)，提前預(yù)警可能發(fā)生的洪水，使當(dāng)?shù)鼐用窈驼軌蜃龊脺?zhǔn)備；洪水模擬和預(yù)測(cè)使用數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，預(yù)測(cè)洪水的發(fā)生和發(fā)展趨勢(shì)，幫助政府和救援機(jī)構(gòu)及時(shí)決策。采用災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)對(duì)洪澇災(zāi)害的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，確定受影響區(qū)域和人口，以便在災(zāi)害來(lái)臨前做好應(yīng)急準(zhǔn)備；應(yīng)急救援設(shè)備和人員培訓(xùn)系統(tǒng)提供應(yīng)急救援設(shè)備，培訓(xùn)救援人員，提高應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害的能力。通過(guò)完善排水系統(tǒng)以及海綿城市的協(xié)同發(fā)展發(fā)展可一定程度上減緩洪澇災(zāi)害。但洪水應(yīng)急避險(xiǎn)設(shè)施也應(yīng)得到發(fā)展，如移動(dòng)承重墻和其對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)設(shè)施、井蓋預(yù)警器、流量計(jì)及在必要節(jié)點(diǎn)建立泵站或調(diào)蓄池等。⑨ 構(gòu)建城市地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）全面排查檢測(cè)污水管網(wǎng)等設(shè)施功能狀況，設(shè)市城市重點(diǎn)核查前期已完成排查檢測(cè)污水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性、功能性缺陷和錯(cuò)接混接等基本情況，查缺補(bǔ)漏，補(bǔ)齊部分老城區(qū)、城中村、城鄉(xiāng)結(jié)合部及源頭排水單元（居民小區(qū)、公共建筑和企事業(yè)單位、小街巷等）等污水管網(wǎng)基本情況；縣城要系統(tǒng)排查檢測(cè)城區(qū)污水管網(wǎng)、檢查井、排水口的結(jié)構(gòu)性、功能性缺陷和錯(cuò)接混接及用戶接入情況。依托城市地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS），將城市污水管網(wǎng)位置、長(zhǎng)度、管徑、管材、埋深、建設(shè)時(shí)間等基本信息，管網(wǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性、功能性、錯(cuò)接混接等缺陷信息，污水檢查井位置、深度、材質(zhì)等基本信息，污水接入狀況等數(shù)據(jù)一并錄入，納入城市生命線數(shù)據(jù)底座，構(gòu)建排水管網(wǎng)“一張圖”。
制作：文 凱
審核：李德強(qiáng)
