李正雄,齊鵬明,楊 明

(中國水利水電第十四工程局有限公司,云南 昆明 650041)

1 概述

盤溪河(兩江段)流域面積為16.05 km2，總排水管網(wǎng)長度約為306.4 km，其中雨水管網(wǎng)149.1 km，污水管網(wǎng)117 km，合流管網(wǎng)31.5 km，箱涵4.4 km。該流域?qū)儆诟叨冉ǔ蓞^(qū)，市政排水管網(wǎng)運行時間較長，管網(wǎng)淤堵、錯接、亂接、亂排問題嚴重，管道內(nèi)部缺陷嚴重，污水外滲，旱季仍有混接污水通過雨水排口入河；雨季溢流污染和徑流污染未有效控制，對水庫水質(zhì)污染大、恢復周期長；管道錯接混接情況普遍，為主要污染源；小區(qū)陽臺、洗車場、飲食街等也為不可小視的污染源。污染物經(jīng)湖庫、河道沿岸雨水排放口進入水體，導致河道、水庫水體污染。

城市水環(huán)境的治污根本在源頭，源頭在管網(wǎng)整治。本項目通過對排口污染物進行溯源，對雨污管網(wǎng)連接關(guān)系，錯接、漏接情況進行預判；通過QV、CCTV等儀器設備對排水管網(wǎng)進行內(nèi)窺檢測，確定管道功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷，并對管道進行評估，為后期管網(wǎng)接駁完善、維護、修復和小區(qū)正本清源等提供準確、詳實的基礎資料。

2 排水管網(wǎng)排查溯源

2.1 市政排水管線摸查

首先進行排水管網(wǎng)資料收集、現(xiàn)場踏勘、資料整合分析[1]。現(xiàn)有管網(wǎng)資料僅為市政管網(wǎng)管理、維護單位提供的早期版本排水管網(wǎng)圖，時間較早，與現(xiàn)場偏差較大，僅能作為參考使用。

市政排水管線摸查的目的是對流域內(nèi)建筑紅線外的市政排水管線進行調(diào)查、測量，查清現(xiàn)狀排水管線的種類、分布等。摸查時應注意管線的系統(tǒng)性和完整性。

雨、污水管道種類的界定原則上按照管道的原始功能進行劃分，即接雨水篦的為雨水管，收集用戶污水的管道為污水管。

采用人工調(diào)查和儀器輔助調(diào)查的方式進行市政排水管線的摸查。對于現(xiàn)場無法查明的管線段或井，則對比收集資料借助QV或CCTV等儀器探查，再結(jié)合實地情況進行推測，并用文字進行注釋說明，供設計參考；對于路口等重要地段的檢修井，務必采用多措施查明，以確保排水管的系統(tǒng)性和完整性。

2.2 排放口溯源

按照“晴天查污水混入雨水，雨天查雨水混入污水”的原則，利用人工探查、物探等方法，結(jié)合水質(zhì)、水量檢測，自下而上溯源，溯源路徑如圖1所示。

圖1 溯源路徑示意

以河道、湖庫雨水排放口為起點，采用自下而上、由末端向源頭追溯的方法，查明各湖庫、河流排放口的納污區(qū)域和污水來源及雨水管網(wǎng)混接點情況。同時，以污水干管系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點為起點，查明進入污水系統(tǒng)的雨水來源及混接點。

實地查明污水(包括雨污合流)用戶管排入雨水干支管、雨水用戶管接入污水干支管的接入點(亦包括市政雨污水管的混接點)，并向上追溯至少兩個井，為設計改造提供依據(jù)。

為便于設計區(qū)分，要求對混接點的水質(zhì)、水量進行測量(若為間歇性排放，測量接入管的污跡高度)。

對入河的排放口(包括暗涵段)，應全部調(diào)查無遺漏。調(diào)查內(nèi)容包括位置、高程、排放口性質(zhì)、排水情況、排水量。調(diào)查時間需在未下雨持續(xù)時間至少2 d后，對設計要求的排放口污水來源進行源頭調(diào)查。初步分辨類別(雨水、污水、合流排放口)，記錄調(diào)查時間。為排放口污染源調(diào)查工作提供依據(jù)。

2.3 小區(qū)排水管線摸查

對4個正本清源示范小區(qū)范圍內(nèi)進行排水管網(wǎng)探查，內(nèi)容包括污水管、雨水管、合流管及建筑立管、化糞池、隔油池、沉淀池、雨水篦子等，并查明小區(qū)排水系統(tǒng)與市政的接駁口。

建筑立管按以下規(guī)定分類：

1) 水立管——直接接屋面或雨棚面，中途未接其他生活污水支管；

2) 污水立管——直接接室內(nèi)衛(wèi)生間或其他生活污水管；

3) 合流立管——既直接接屋面或雨棚面，中途又接入其他生活污水支管。

需調(diào)查檢查井的淤堵情況(按占管道的幾分之幾表示)。地下建(構(gòu))筑物(化糞池、隔油池、毛發(fā)收集池、沉淀池、醫(yī)藥廢水處理池等)需盡量調(diào)查井室大小(用長X寬Y高H表示，單位mm)，實地定出范圍并實測。獨立化糞池(定期抽排沒有接市政的)需特別說明，小區(qū)有工業(yè)廢水、醫(yī)藥廢水的要重點說明。

3 排水管道內(nèi)窺檢測及缺陷評定

3.1 檢測方法選擇

3.1.1傳統(tǒng)檢測方法

傳統(tǒng)檢測方法主要有潛水檢測法、目視檢測法、簡易工具檢測法等[2](見表1)。

表1 傳統(tǒng)檢測方法

傳統(tǒng)的排水管網(wǎng)檢測方法不僅具有一定的盲目性，而且成本也髙、效率低、危險性大，排水管道內(nèi)部實際情況與排查檢測結(jié)果會存一定差異，導致不能準確摸清排水管道內(nèi)部缺陷情況，不能達到需要的檢測精度，不能作為后續(xù)管網(wǎng)設計依據(jù)。

3.1.2新型檢測方法

目前市政排水管網(wǎng)內(nèi)窺檢測的新型檢測方法主要有CCTV機器人檢測、管道潛望鏡檢測(QV)、聲吶檢測等。

1) CCTV機器人檢測

CCTV(Closed Circuit television)檢查技術(shù)也稱管道內(nèi)窺攝像檢查技術(shù)，主要由3部分組成：操縱電纜盤(架)、主控制器、照明燈攝像爬行器—帶攝像頭的“行走機器人”[3]。

CCTV機器人是通過操作電腦控制平臺來控制CCTV檢測機器人在排水管道內(nèi)的前進方向和前進速度，通過電腦控制平臺調(diào)節(jié)攝像頭對排水管道內(nèi)功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷進行拍攝，并將相關(guān)情況通過電纜傳輸?shù)诫娔X控制平臺顯示屏上，同時將拍攝原始視頻資料記錄并存儲在電腦上，以便后期做進一步的評估分析。CCTV檢測設備見圖2 ，圖3 是現(xiàn)場實施照片。當完成CCTV檢查的外業(yè)工作后，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》(CJJ 181—2012)要求對排水管道檢查的視頻錄像資料進行缺陷編碼和缺陷圖片抓取，并對排水管道缺陷進行分析判讀，最終編寫檢查評估報告[4]。

圖2 CCTV檢測設備示意

圖3 現(xiàn)場實施照片示意

2) 管道潛望鏡(QV)檢測

潛望鏡系統(tǒng)主要由3部分組成：控制桿、探頭、標準控制器。通過電纜將探頭與控制器連接，將探頭放入管道檢修井口，通過控制器來調(diào)節(jié)探頭的焦距以及光源亮度，拍攝管道內(nèi)的影像，同時將視頻影像實時存儲在控制器內(nèi)，QV檢測設備見圖4所示，現(xiàn)場實施照片見圖5。

圖4 QV檢測設備示意

圖5 現(xiàn)場實施照片示意

當完成外業(yè)工作后，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》(CJJ 181—2012)要求對管道缺陷進行分析處理，編寫管道檢查評估報告。

3) 管道聲吶檢測

利用聲波反射原理，對水下物體(滿水或2/3以上水位)進行定位識別和探測，不需要將管道內(nèi)部積水抽干，最后形成排水管道橫斷面圖，讓人能夠直觀地了解到排水管道內(nèi)壁及沉積情況，可以對CCTV檢測技術(shù)不足作進一步補充完善。通過相關(guān)功能擴展件，可以將CCTV機器人與聲納檢測設備進行優(yōu)化組合，實現(xiàn)水上水下同時檢測的目的。

表2給出了新型檢測方法的優(yōu)缺點對比。

表2 新型檢測方法優(yōu)缺點

結(jié)合盤溪河項目實際情況，管道內(nèi)窺檢測采用管道CCTV機器人檢測和管道潛望鏡檢測(QV)相結(jié)合的方式進行，對于淤堵及積水較深管段，通過清淤疏浚后再采用CCTV或QV設備進行檢測。

3.2 內(nèi)窺檢測結(jié)果

管道評估根據(jù)檢測資料進行，檢測資料包括現(xiàn)場記錄表、影像資料等[5]。為了提高效率，本次管道檢測采用專業(yè)管道檢測計算軟件進行管道的評估計算及報告生成等工作。

當管道缺陷是局部性缺陷且縱向長度不大于1 m時，長度按1 m計算；當缺陷是連續(xù)性缺陷且長度大于1 m時，按實際長度計算。當在1 m長度內(nèi)存在2個及以上的缺陷時，該1 m長度內(nèi)各缺陷分值疊加，如果疊加值大于10分，按總分10分計算，疊加后該1 m長度的缺陷按一個缺陷計算(相當于一個綜合性缺陷)。缺陷分值取值主要結(jié)合缺陷嚴重程度進行判斷，以管道變形為例，變形不大于管道直徑的5%時分值為1分，變形為管道直徑的5%～15%時分值為2分，變形為管道直徑的15%～25%時分值為5分，變形大于管道直徑的25%時分值為總分10分。

排水管道內(nèi)部的功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷情況不能用簡單的長度平均值，長度平均值不能直觀反映出排水管道的真實缺陷情況，長度平均值掩蓋了管道的局部缺陷信息。用多指標法進行管道狀況的評估是十分必要的。采用點數(shù)平均值指標和最大缺陷值指標，再結(jié)合管道的缺陷密度指標的評估方法，可以從不同的側(cè)面分別做出評估，指標之間互相完善和補充，形成一個完整的評估體系[6]。

管道損壞狀況系數(shù)和運行狀況系數(shù)分別按點數(shù)計算平均值和最大值，按分值大者確定管道的缺陷等級，缺陷與分值對應關(guān)系見表3。

表3 缺陷與分值對應

管道結(jié)構(gòu)性缺陷等級評定方法：無或有輕微缺陷，結(jié)構(gòu)狀況基本不受影響，但具有潛在變壞的可能的為Ⅰ級結(jié)構(gòu)性缺陷；管段缺陷明顯超過一級，具有變壞的趨勢的為Ⅱ級結(jié)構(gòu)性缺陷；管段缺陷嚴重，結(jié)構(gòu)狀況受到影響的為Ⅲ級結(jié)構(gòu)性缺陷；管段存在重大缺陷，損壞嚴重或即將導致破壞的為Ⅳ級結(jié)構(gòu)性缺陷。

管道功能性缺陷等級評定方法：無或有輕微影響，管道運行基本不受影響的為Ⅰ級功能性缺陷；管道過流有一定的受阻，運行受影響不大的為Ⅱ級功能性缺陷；管道過流受阻比較嚴重，運行受到明顯影響的為Ⅲ級功能性缺陷；管道過流受阻很嚴重，即將或已經(jīng)導致運行癱瘓的為Ⅳ級功能性缺陷。

盤溪河流域累計對300 km市政排水管網(wǎng)完成內(nèi)窺檢測，通過內(nèi)窺檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)管段缺陷總數(shù)為9 670個，其中結(jié)構(gòu)性缺陷總數(shù)為3 266個、功能性缺陷總數(shù)為6 404個。流域缺陷匯總表見表4。

表4 流域缺陷匯總 個

4 結(jié)語

盤溪河流域水環(huán)境綜合整治工程涉及管網(wǎng)長度約為300 km，沿河管網(wǎng)排口較多，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)存在大量錯節(jié)、混接、亂接情況，管道內(nèi)部破裂、滲漏等缺陷嚴重，污水由雨水管道經(jīng)排口進入河庫，導致水質(zhì)較差。徹底改善水質(zhì)需從源頭上解決污染物入河問題，精準的排水管網(wǎng)排查溯源將對排水管網(wǎng)的“撥亂反正”提供本底資料，為實現(xiàn)徹底的雨污分流提供保障。本項目以管網(wǎng)內(nèi)窺溯源報告為基礎，完善了雨污分流、管網(wǎng)缺陷修復、小區(qū)正本清源等治污方案設計，為盤溪河流域水環(huán)境水質(zhì)達標提供了有力保障。

隨著城市規(guī)模的不斷擴張，城市排水問題日益突出。由于城市建設初期市政管網(wǎng)規(guī)劃不完善、考慮不長遠，特別是城市興建地鐵、市政道路時對市政排水管網(wǎng)破壞極大，導致管道病害情況日益嚴重，甚至部分位置管網(wǎng)功能出現(xiàn)了癱瘓，增加管網(wǎng)維護難度。通過CCTV、QV、聲吶等先進技術(shù)對管道進行內(nèi)窺檢查，形成內(nèi)窺報告，可以為海綿城市建設、管網(wǎng)維護修復提供較為可靠的技術(shù)支持。