1    我國排水管網安全運行現狀分析

1.1    管網建設規模快速增長

        近年來，國家高度重視排水管網建設，出臺了一系列的政策文件保障排水管網等基礎設施的建設和維護。2014年3月，中共中央、國務院發布了《國家新型城鎮化規劃（2014~2020年）》，明確了未來城鎮化的發展路徑、主要目標和戰略任務，在該規劃中，提出了城市發展模式科學合理的發展目標，要求城市地下管網覆蓋率明顯提高，同時也明確提出了加強市政公用設施建設，加強防洪設施建設，完善城市排水與暴雨外洪內澇防治體系，提高應對極端天氣能力。2015年12月中央城市工作會議和2016年2月中共中央、國務院發布的關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見中都要求重視基礎設施的建設。2016年2月，《國務院關于深入推進新型城鎮化建設的若干意見》進一步提出了要實施城市地下管網改造工程和推進海綿城市建設，加強城市地下基礎設施建設和改造，加快城市易澇點改造，推進雨污分流管網改造與排水和防洪排澇設施建設，妥善解決城市防洪安全、雨水收集利用、黑臭水體治理等問題。

        新型城鎮化建設對城市基礎設施提出更高的要求，改善水環境質量的呼聲越來越高，對排水工程重要性的認識不斷提高。近20年城鎮排水管網規模得到了快速增長，如圖1所示，城鎮排水管道長度和排水管網覆蓋率的增加，有效降低了城鎮內澇風險，為城鎮水安全保障和水環境改善奠定了基礎。

圖1    我國1990~2014年城市管網規模

1.2    重視程度需要不斷強化

        雖然我國城鎮排水管網的建設規模快速增長，但與社會發展的需求相比，仍然存在不足。統計結果表明，近年來，近半數城市發生內澇的主要原因是排水系統覆蓋不全、標準偏低，新建管網跟不上城市發展速度，老舊管網得不到及時更新，部分設施運行不正常等。排水管網的建設和完善滯后于城市發展，城市中仍然有較多的排水空白區。以上海為例，2013年上海市建成區排水管道密度為18.83 km/km²，約為全國平均水平的2倍，而日本全國在本世紀初已達到35 km/km²；上海的管網覆蓋率僅為65.29%，中心城區為76.52%，非中心城區為37.45%。

        我國大部分城市在排水管網建設過程中，普遍采取當時設計標準規定的下限值，甚至低于設計標準。2014年《室外排水設計規范》（GB 50014-2006）進行了局部修訂，提高了排水管網的建設標準，規定超大特大城市中心城區的設計重現期為3~5年，重要地區為5~10年，且要求采用上限值。相關統計數據表明，全國近80%的老城區和65%的新建城區都低于新標準。

1.3    排水管網運行風險較大

        與發達國家相比，我國當前排水管網的運行管理水平仍顯落后，排水管道檢測水平和檢測效率均較低，僅有少數幾座大城市在特定情況下開展儀器儀表檢測。排水管道疏通方式落后，人工疏通率超過80%，管道污泥也未得到有效處理。排水管道結構性和功能性病害嚴重，上海某區2011年排水管道檢測結果顯示，中度淤積以上的管道占總管道長度的18.45%，平均每1 km就有1處破裂、滲漏等結構性病害。排水管道破損、錯位導致管道滲漏嚴重，管道滲漏在高地下水位地區造成地下水入滲量遠超設計值。以上海為例，因管道病害導致部分地區地下水入滲量達到平均污水量的30%~40%，地下水大量滲入造成污水處理廠進水濃度偏低。有些城市的某些污水處理廠進水COD低于100 mg/L，污水處理廠大量處理的是其他水，沒有有效地去除污染物。

        排水管網雨污混接、清淤不力易造成管道污泥沉積。降雨期間，管道沉積物由于水力沖刷排入河道。合肥市某溢流口的雨天溢流COD濃度最高值達1 806 mg/L，SS濃度最高值達2 357 mg/L。相關研究表明，上海蘇州河沿岸市政泵站排江污染物COD負荷主要來源于管道沉積物和地表徑流，其中管道沉積物的COD負荷所占的比例達到53.9%～67.3%。

        排水管道的破損還會導致周邊土壤疏松，影響管道自身、周圍建筑物和其他管道的安全。據報道，全國因排水管道破損而導致路基松動的情況時有發生，嚴重時還會發生沉管事故、路面塌陷，危害交通安全，深圳市在2013年內發生十余次地面塌陷事故，并造成十余人傷亡。

        為解決城鎮排水管網安全運行存在的問題，亟待借鑒發達國家和地區的技術和經驗，結合我國實際情況，因地制宜開展相關理論研究和技術研發，以提升我國城鎮排水管網的規劃建設管理水平，為保障城鎮排水管網高效安全運行奠定基礎。

2    國外排水管網安全運行技術研究

2.1    設計手段先進

        傳統排水管網設計均采用恒定流水力學理論計算管網的匯流過程，該方法在應用范圍方面具有局限性，無法準確計算滲透、調蓄等新技術措施對管道流量的影響。美國、歐盟等地從20世紀60年代起就開始研發基于非恒定流模擬的排水管網模型和軟件。目前在發達國家中，以流量過程線為核心的城市雨水數學模型模擬技術已得到成熟應用。歐盟的排水設計規范要求當排水系統面積大于2 km²或管道內流行時間大于15 min時，應采用非恒定流模擬進行城市管網水力計算。

2.2    標準規范全面

        經過多年的研究和實踐，發達國家已形成較為全面的城鎮排水管網技術標準體系，用于指導城鎮排水管網的規劃建設和運行維護。在運行維護方面，日本發布的《下水道管路設施維持管理手冊》，覆蓋了排水管道的設計計算、疏通方式、檢查手段、修復技術和管道污泥處理等各個方面，尤其提出了排水管道性能評價指標系統，共包括4類11項，每項指標分為良好、輕微、輕度、中度和重度5個評價等級，并根據不同評價等級給出應對措施，就淤積指標而言，淤積小于管徑10%的為輕微病害，淤積達到管徑10%~25%的為輕度病害，淤積達到管徑25%~50%的為中度病害，淤積超過管徑50%的為重度病害。德國發布有《排水溝和下水道的鋪設和檢查》和《室外排水系統的修復-第3部分：排水溝和下水道的軟管內襯（經現場固化的軟管內襯）》，對排水管網的內襯管修復全過程進行了詳細的規定。這些標準規范的發布，明確了排水管網運行維護標準和需要的技術手段，對于安全運行具有重要的意義。

2.3    檢測技術創新

        隨著科學技術的持續發展，新材料和新設備的研發應用，發達國家在排水管網的運行維護和檢測技術方面不斷創新，研發了一系列先進裝備。

        在精確檢測方面，國外已從傳統的潛水員管道檢查向視頻檢測、聲納檢測、透地雷達、機器人檢測等方向發展，實現管道檢測的數字化、三維化和全景化。在原位修復方面，已從破壞后應急性修復轉向預防性修復階段，開發出原位固化修復、螺旋纏繞修復、折疊內襯修復等管道修復技術。在疏通處理方面，國外已普遍建立了完善的排水管道養護制度，一般采用聯合吸污車進行管網的日常養護，并對管道污泥進行集中處理。

2.4    管理機制完善

        發達國家排水管網管理以內澇防治和污染控制為目標，強調全過程控制管理，并啟用了預警應急管理機制。

        美國的低影響開發（Low Impact Development，LID），英國的可持續城市排水系統（Sustain able Urban Drainage Systems，SUDS），德國的分散式雨水管理系統（Decentralized Rainwater/Stormwater Management），澳大利亞的水敏感性城市（Water Sensitive Urban Design）等，均重視雨水的源頭控制，強調人工排水系統應最大限度模擬自然界的水文環境。將城市雨水管理理念從“快速排放、末端治理”轉變為“源頭減排、過程控制、系統治理”，保障城市排水管網的高效安全運行。

        發達國家還普遍建立了完善的預警應急管理制度，注重利用先進技術預報內澇災害，如美國的地方內澇災害警報系統（LFWS）、《暴雨洪水指南》（FFG）和自動本地實時評估系統（ALERT）等。日本東京建立了“Tokyo Amesh”的降雨信息系統，采用雷達設備和雨量計對降雨強度和位置實行實時監測，為泵站和污水處理廠運行提供信息數據；同時編制內澇洪水險情地圖，明確易洪區和市民疏散路線，并在城市地區內設置標準化圖形標志，標注預測洪水深度并且提供疏散路線和避難所信息，這些措施的有效性已經在日本的多次暴雨事件中得到了驗證。

3    我國排水管網安全運行技術發展方向

        排水管網作為城市重要的基礎設施，包括雨水管網、污水管網和合流污水管網，使用年限長、分布范圍廣，其規劃建設和管理應始終滿足城市發展的需求，保障城市安全運行和水環境質量。根據國內實際情況，應從以下幾個方面著手提升城鎮排水管網系統安全運行技術水平。

3.1    樹立海綿城市規劃建設理念

        雨水綜合管理包含源頭控制、排水管網和內澇防治體系等方面，海綿城市建設以“保障水安全、治理水環境、涵養水資源、改善水生態”為目標，遵循生態優先等原則，將“山水林田湖”作為生命共同體和完整系統，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等技術措施，將自然途徑與人工措施相結合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態環境保護。

        海綿城市建設理念改變了傳統城鎮化發展理念和傳統雨水快排理念，可以有效地實現雨水綜合管理，是保障城鎮排水管網安全運行的重要措施之一。

3.2    提高排水防澇設計建設標準

        與發達國家相比，標準偏低是我國城鎮排水管網建設設計過程中面臨的重要問題。為更好地與發達國家標準接軌，根據我國的經濟發展水平和近些年的內澇發生情況，2014年修訂了《室外排水設計規范》，提高了城市雨水管渠的設計重現期，增加了內澇防治設計重現期，并要求采用上限值，目前上限值與歐盟標準基本持平，各地還可以根據各地特點制定更高的排水管網設計建設標準。

3.3    推行科學合理運行管理模式

        進一步加強運行管理也是保障排水管網安全運行的重要手段。我國目前很多城市排水管道淤積嚴重、運行水位較高，在雨天水量激增時缺乏輸送能力的可提升空間，導致溢流排放現象嚴重，影響排水管網的安全運行。排水管網的低水位運行模式是指在管道清淤維護的基礎上，通過泵站的日常管理調控，盡量排空管道內的污水，保持管道低水位運行。2013年起，蘇州市在國內同類城市中率先推行低水位運行模式，使污水快速排入污水處理廠，減少污染物在管道內的沉降，提高污水處理廠進水的污染物濃度，從而有效避免因污染物濃度過低而影響污水處理效率。以蘇州市某污水處理廠為例，通過推行低水位運行模式，污水處理廠進水COD濃度已從2012年的全年平均297 mg/L提升至2014年的全年平均406 mg/L，處理后仍能達標排放，其消減的COD排放量遠遠高于提標改造前。

3.4    加快研發管網運行技術裝備

        與發達國家相比，我國在排水管網相關的技術儲備和裝備產業化方面較為落后，不利于保障排水管網的安全運行。因此，需要重點研究排水管網、內澇防治和污染控制技術，在技術研究的同時，應注重開發運行維護系列裝備，如超聲檢測等管道精確檢測設備、復合纖維等管道修復材料、高效沖洗疏通設備和振動篩分污泥處理設備等。

        通過排水管網技術研究和裝備研發，實現排水管網的“技術自主化、設備國產化”，全面提升我國排水管網技術設備水平，已成為當前排水管網領域的重要發展方向。

3.5    建立管網信息平臺管理制度

        建立排水管網信息平臺，有利于提高排水管網規劃建設管理的準確性和科學性。排水管網信息平臺以城鎮排水管網基礎數據資源的信息化和數字化為基礎，建立維護管理系統和預警應急系統，能有效保障排水管網的安全運行。

        落實管網排入許可制度，有利于改變排水管網的亂接、亂改、亂排現象。《城鎮排水與污水處理條例》明確要求“排水戶應當按照污水排入排水管網許可證的要求排放污水。”

        落實管網日常維護制度，有利于改善排水管網的日常運行工況。據2013年城鄉建設統計年鑒，城市維護建設的財政性資金中僅7.7%用于排水行業，且其中僅少量用于日常維護。

3.6    規范城市管網專項資金管理

        隨著城鎮化建設的推進和重視程度的提升，用于城鎮排水管網建設和運行維護的專項資金投入將日益增加。為規范管理專項資金，提高資金使用效益，2015年和2016年，財政部與住房和城鄉建設部先后發布了《城市管網專項資金管理暫行辦法》和《城市管網專項資金績效評價暫行辦法》，從頂層規定了資金管理辦法和績效評價辦法。然而，各級政府尚未全面制訂資金管理使用的相關細則，資金使用的規范性、安全性和有效性還有待于進一步加強。

4    結語