蒲貴兵，古 霞，向星光

(重慶市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400020)

近年來，重慶市城鎮(zhèn)化飛速發(fā)展，各方面設(shè)施逐漸完善。但“重地上、輕地下”“重建設(shè)、輕管理”的問題長期存在，導(dǎo)致城鎮(zhèn)地下排水管網(wǎng)系統(tǒng)不夠完善，對管網(wǎng)情況尤其是運(yùn)維情況不明已經(jīng)成為排水系統(tǒng)提質(zhì)增效的瓶頸，雨污合流、清污合流、管渠淤積、污水溢流、管網(wǎng)破損、管網(wǎng)實(shí)際排水能力、毒害氣體濃度等具體情況不清已經(jīng)成為當(dāng)前污水處理提質(zhì)增效、城市水環(huán)境改善以及城市水安全改善[1]的重要制約因素。當(dāng)前，對排水管網(wǎng)的監(jiān)測研究較多[1-7]，但普遍系統(tǒng)性不強(qiáng)，且多集中在平原地區(qū)。針對重慶市這樣特殊的山地城市，排水管網(wǎng)監(jiān)測研究僅有陳朝暉等[7]、段軍[8]的少量成果，且主要針對結(jié)構(gòu)災(zāi)害。為此，急需建立一套可行的監(jiān)測指標(biāo)體系，以及時(shí)掌握管渠運(yùn)行工況，科學(xué)指導(dǎo)管渠的正常運(yùn)行。

1 城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測現(xiàn)狀

1.1 國家層面對排水管網(wǎng)監(jiān)測的相關(guān)要求

1.1.1 政策層面的基本要求

2015年4月，國務(wù)院印發(fā)《水污染防治行動計(jì)劃》(國發(fā)〔2015〕17號)，明確提出“到2017年，直轄市、省會城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)污水基本實(shí)現(xiàn)全收集、全處理，其他地級城市建成區(qū)于2020年底前基本實(shí)現(xiàn)”。2019年4月，經(jīng)國務(wù)院同意，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于印發(fā)城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案(2019—2021年)的通知》(建城〔2019〕52號)，提出“加快補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施短板，盡快實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理”。掌握收集的污水水量和污染物量,對評估“污水全收集”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度意義重大。

1.1.2 技術(shù)體系層面的基本要求

(1)《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》(GB 50318—2017)要求：城市雨水、污水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)。在排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)宜設(shè)置液位、流量和水質(zhì)的監(jiān)測設(shè)施，并明確接入河道、湖泊的排出口是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

(2)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2006)(2014年版)要求：排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置流量監(jiān)測裝置，流量的監(jiān)控宜采用自動控制系統(tǒng)。并明確排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)指排水泵站、主要污水和雨水排放口、管網(wǎng)中流量可能發(fā)生劇烈變化的位置等。

(3)《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962—2015)對排入下水道的污水水質(zhì)提出了46項(xiàng)水質(zhì)控制要求。

(4)《城鎮(zhèn)排水水質(zhì)水量在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求》(CJ/T 252—2011)對城鎮(zhèn)排水水質(zhì)水量在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成及功能、系統(tǒng)的總體要求、水樣抽取及分配、水質(zhì)水量檢測、數(shù)據(jù)采集存儲于傳輸?shù)茸鞒隽艘螅攸c(diǎn)強(qiáng)調(diào)了儀器儀表等設(shè)備的選型、安裝、調(diào)試等。

(5)《城鎮(zhèn)污水排入排水管網(wǎng)許可管理辦法》(中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部令第21號)要求：排入市政管網(wǎng)的排水戶，其排放污水水質(zhì)應(yīng)符合國家或者地方的污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

(6)《下水道及化糞池氣體監(jiān)測技術(shù)要求》(GB/T 28888—2012)對下水道及化糞池氣體監(jiān)測的種類、監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、要求、監(jiān)測終端試驗(yàn)方法和規(guī)則等作出了規(guī)定。

(7)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》(CJJ 181—2012)對排水管道的結(jié)構(gòu)性及功能性屬性檢測與缺陷評估作出了規(guī)定，并要求結(jié)構(gòu)性普查宜按5～10年為1個(gè)周期進(jìn)行。

(8)《排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 水處理(試行)》(HJ 978—2018)對污水處理廠進(jìn)出廠水提出了監(jiān)測要求，對入河排水口許可排放限值作出了規(guī)定。

此外，《城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)與泵站運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》(CJJ 68—2016)、《城鎮(zhèn)排水設(shè)施氣體的檢測方法》(CJ/T 307—2009)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對排水管網(wǎng)的監(jiān)測也有少量技術(shù)規(guī)定。

1.2 重慶市地方層面對排水管網(wǎng)監(jiān)測的相關(guān)要求

在政策層面，落實(shí)國家水污染防治相關(guān)政策的基礎(chǔ)上，2019年9月，重慶市印發(fā)《重慶市城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動實(shí)施方案(2019—2021年)》，明確提出，要強(qiáng)化對排污單位自行監(jiān)測情況的監(jiān)管，加強(qiáng)對污水處理設(shè)施排水、入河排污口排水等的水質(zhì)抽查，確保污水達(dá)標(biāo)排放。要建立完善臭氣及易燃易爆氣體監(jiān)測體系，逐步加強(qiáng)對排水管網(wǎng)、污水處理設(shè)施、污泥處置設(shè)施的污染物監(jiān)測。

在技術(shù)體系層面，重慶市對城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)的監(jiān)測以執(zhí)行國家技術(shù)要求為主，尚未制定相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。

2 重慶市排水管網(wǎng)監(jiān)測體系構(gòu)建的背景及過程

2.1 排水管網(wǎng)監(jiān)測體系存在問題

2.1.1 排水管網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)體系未標(biāo)準(zhǔn)化

縱觀國家及重慶市對污水、合流管網(wǎng)監(jiān)測的相關(guān)技術(shù)要求，主要集中在對排水戶及排污單位的要求。對中間過程的管渠系統(tǒng)，其監(jiān)測點(diǎn)位、監(jiān)測指標(biāo)、監(jiān)測頻次、監(jiān)測方式等尚無明確規(guī)定；對雨水管網(wǎng)尚缺乏城鎮(zhèn)雨水管渠系統(tǒng)監(jiān)測的相關(guān)規(guī)定；對排水管網(wǎng)中的氣體監(jiān)測，《下水道及化糞池氣體監(jiān)測技術(shù)要求》中明確了監(jiān)測指標(biāo)，但監(jiān)測點(diǎn)位、監(jiān)測頻次等缺乏相關(guān)規(guī)定。綜上可知，目前排水監(jiān)測體系碎片化，暫無與城市排水管網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的國家、行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)重慶市城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)。

2.1.2 當(dāng)前監(jiān)測體系下監(jiān)測指標(biāo)過多

當(dāng)前，城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)上監(jiān)測要求最多的是針對排水戶排放的水量和水質(zhì)。其中，排水戶排水水質(zhì)按排水許可的要求，執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》提出的46項(xiàng)水質(zhì)控制指標(biāo)，很多指標(biāo)對以城鎮(zhèn)生活污水為主的排水戶而言實(shí)際監(jiān)管意義不大，但所需的監(jiān)測經(jīng)費(fèi)非常大。對排水管網(wǎng)中的氣體而言，《下水道及化糞池氣體監(jiān)測技術(shù)要求》明確了7項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)，但其適用性和經(jīng)濟(jì)性有待進(jìn)一步商榷。

2.2 排水管網(wǎng)監(jiān)測體系構(gòu)建的背景

隨著“海綿城市”及“智慧排水”的相繼提出，2020年3月6日,《重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會 關(guān)于統(tǒng)籌推進(jìn)城市基礎(chǔ)設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)意見》(渝建〔2020〕18號)(以下簡稱《意見》)中明確了近期發(fā)展重點(diǎn)為“物聯(lián)網(wǎng)+智慧排水”，因此，需要城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測體系指導(dǎo)城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)。

2.3 排水管網(wǎng)監(jiān)測體系構(gòu)建的歷程

重慶市城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測體系建成前未形成完善的監(jiān)測體系，主要參考國家及重慶市監(jiān)測相關(guān)技術(shù)規(guī)定，僅對排水管網(wǎng)源頭和末端進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，未對中間過程進(jìn)行規(guī)定。2020年3月6日，《意見》指出， “物聯(lián)網(wǎng)+智慧排水”需要排水管網(wǎng)監(jiān)測體系指導(dǎo)建設(shè)，2020年3月19日，重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會發(fā)布《重慶市城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則(試行)》，用于加快城市智慧排水建設(shè)。至此，重慶市排水管網(wǎng)監(jiān)測體系初步建成，后續(xù)隨著城市智慧排水的建設(shè)運(yùn)營不斷完善，重慶市城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測體系不斷優(yōu)化。

3 重慶市排水管網(wǎng)監(jiān)測體系構(gòu)建

3.1 監(jiān)測體系構(gòu)建目的

為指導(dǎo)智慧排水的建設(shè)，加強(qiáng)城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的管理，提高城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)運(yùn)營維護(hù)水平，科學(xué)判定污水處理提質(zhì)增效成效，實(shí)現(xiàn)城市排水系統(tǒng)的災(zāi)情預(yù)判、應(yīng)急處置、輔助決策等功能，倒逼問題管網(wǎng)整改，擠出干凈水，拒絕高濃度水，避免鳩占鵲巢，對排水管網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行適當(dāng)監(jiān)測，可以起到事半功倍的作用。

3.2 監(jiān)測體系構(gòu)建原則

合理設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位，科學(xué)設(shè)置監(jiān)測指標(biāo)及監(jiān)測頻次，采取可靠、安全、適用、經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測技術(shù)，以在線與人工監(jiān)測相結(jié)合的方式，在線監(jiān)測為主，人工監(jiān)測為輔，并視情況逐步推行在線監(jiān)測。

3.3 監(jiān)測體系主要內(nèi)容

在現(xiàn)有國家相關(guān)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上補(bǔ)空缺，主要對排水管網(wǎng)中的介質(zhì)(污水、雨水水位水量、污泥積泥深度、氣體)、管道結(jié)構(gòu)安全及井蓋等監(jiān)測點(diǎn)位、監(jiān)測指標(biāo)、監(jiān)測頻次及監(jiān)測方式等進(jìn)行明確(表1)。監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置、監(jiān)測指標(biāo)、監(jiān)測頻次等監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)根據(jù)排水戶排水情況、雨(清)污分流情況、排水管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)情況及管網(wǎng)維護(hù)監(jiān)管實(shí)際需要等綜合確定，并根據(jù)持續(xù)監(jiān)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整。

表1 城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測體系Tab.1 Monitoring System of Urban Drainage Pipelines Network

城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測體系中在線監(jiān)測方式的建立不僅是構(gòu)建城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)監(jiān)測體系的核心點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市排水管理工作的智慧化方式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵點(diǎn)。要使在線監(jiān)測方式監(jiān)測可行和費(fèi)用節(jié)省，監(jiān)測點(diǎn)位和監(jiān)測指標(biāo)的選擇至關(guān)重要。

當(dāng)前，排水管網(wǎng)中水位/流量在線監(jiān)測方式相對成熟，費(fèi)用相對不高，通過排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位，可實(shí)現(xiàn)覆蓋排水區(qū)域源頭-過程-末端全過程的水位/流量監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測排水管網(wǎng)運(yùn)行水量情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道雨污水混流、外水入滲、溢流、泵站運(yùn)行狀態(tài)、管道破損等情形以及造成水量突變的情況，同時(shí)，通過水位/流量監(jiān)測可以間接反映排水管道的淤積情況等。排水管網(wǎng)中水質(zhì)在線監(jiān)測方式當(dāng)前應(yīng)用較少，且單個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)造價(jià)很高、運(yùn)行維護(hù)麻煩，因此，水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)的監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置要少、監(jiān)測指標(biāo)選擇要精，無需做到全覆蓋。目前，只需在重點(diǎn)排水戶、污水主干管上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、污水廠等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處設(shè)置即可，助推重點(diǎn)排水戶和提質(zhì)增效的監(jiān)測。排水管網(wǎng)的氣體、井蓋、易澇點(diǎn)的在線監(jiān)測主要是實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)的安全監(jiān)管作用。

3.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用

對超過指標(biāo)閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線報(bào)警和人工上報(bào)，便于管理部門或相關(guān)企業(yè)及時(shí)掌握管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際情況，監(jiān)測指標(biāo)閾值如下。

(1)污水管網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行水位發(fā)生突變及超過最大設(shè)計(jì)充滿度對應(yīng)的水位時(shí)，作為超過閾值的判定。

2. 污水主干管指承接兩條或兩條以上干管來水，收集服務(wù)片區(qū)污水量，并將污水輸送至污水處理廠(站)的污水管道，常沿江河岸線或沿江(河)濱江路敷設(shè)；

3. 沖溝涵洞指地塊開發(fā)建設(shè)時(shí)采取截彎取直、加蓋硬化等人工措施對自然溝渠進(jìn)行改造而形成的既有排水涵洞；

4. 重要雨水排水口指管渠斷面大于1 m(含1 m)的雨水排水口；

5. 一般雨水排水口指管渠斷面小于1 m的雨水排水口；

6. 重點(diǎn)排水戶指污染物排放對城鎮(zhèn)排水設(shè)施正常運(yùn)行影響較大及納入排水許可重點(diǎn)排水戶名錄的排水戶；

7. 一般排水戶指污染物排放對城鎮(zhèn)排水設(shè)施正常運(yùn)行影響一般及未納入排水許可重點(diǎn)排水戶名錄的排水戶；

8. T90指當(dāng)測量氣體濃度發(fā)生階躍變化時(shí)，監(jiān)測終端顯示值達(dá)到穩(wěn)定值的90%時(shí)所需的時(shí)間

(2)雨水管渠(重要雨水排水口)內(nèi)旱季水位突變時(shí),作為超過閾值的判定。

(3)排水管網(wǎng)積泥深度閾值為管內(nèi)徑或渠凈高度的1/5。

(4)水質(zhì)的閾值標(biāo)準(zhǔn)如下。

① 污水排入下水道、污水管網(wǎng)內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)參考《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962—2015)、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)，并適當(dāng)優(yōu)化，指標(biāo)閾值如表2所示。其中，上限值參考《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，主要將高濃度工業(yè)廢水?dāng)D出市政管網(wǎng)；下限值參考《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，主要將已達(dá)環(huán)評達(dá)標(biāo)排放環(huán)境要求的工業(yè)廢水?dāng)D出市政管網(wǎng)。

表2 污水管網(wǎng)水質(zhì)控制指標(biāo)閾值Tab.2 Water Quality Control Index Threshold of Sewage Pipelines Network

② 沖溝涵洞內(nèi)NH3-N閾值為8 mg/L。

③ 旱季重要雨水排水口及溢流口處SS、pH值、CODCr、NH3-N閾值分別為100 mg/L、6～9、100 mg/L、8 mg/L。

④ 旱季一般雨水排水口處SS、pH值、NH3-N閾值分別為100 mg/L、6～9、8 mg/L。

⑤ 氣體：管網(wǎng)內(nèi)氣體允許濃度和爆炸范圍應(yīng)符合《城鎮(zhèn)排水管道維護(hù)安全技術(shù)規(guī)程》(CJJ 6—2009)的規(guī)定，含氧量不得低于19.5%。

此外，監(jiān)測數(shù)據(jù)還可用于排水管網(wǎng)現(xiàn)狀系統(tǒng)診斷、污水收集率核算、清污分流、排水戶管理、應(yīng)急預(yù)案的觸發(fā)、城市內(nèi)澇預(yù)報(bào)、流域水質(zhì)預(yù)測、管網(wǎng)調(diào)度、排水規(guī)劃等。

4 結(jié)論及展望

城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)建成投用以來，大多敷設(shè)于地下，且重視程度不夠，其運(yùn)行工況普遍不清。通過形成排水管網(wǎng)監(jiān)測體系，合理設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位、監(jiān)測指標(biāo)、監(jiān)測頻次，采取在線和人工監(jiān)測相結(jié)合的方式，對排水管網(wǎng)中的雨水、污水、混流水水位、水量、水質(zhì)、氣體、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全、井蓋等進(jìn)行監(jiān)測，能夠及時(shí)掌握管網(wǎng)運(yùn)行工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決亂排、混接、溢流、淤積、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)破壞等相關(guān)問題，保障井下作業(yè)安全，助推污水處理提質(zhì)增效。

目前，國家新基建的大幕正要徐徐拉起，隨著物聯(lián)網(wǎng)+、5G技術(shù)的快速發(fā)展，結(jié)合排水管網(wǎng)監(jiān)測體系，可以構(gòu)建從源頭到末端全過程的排水設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)。可實(shí)現(xiàn)前端信息及時(shí)采集、信息平臺數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用，推動排水管理“從粗放向精細(xì)、從被動到主動、從治標(biāo)向治本”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市排水管理工作的數(shù)字化、動態(tài)化、智慧化、精細(xì)化。