時珍寶¹，李田²，孫躍平³
(1.上海市水務規劃設計研究院，上海200232；2.同濟大學環境科學與工程學院，上海 200092；3.日本OAR株式會社，崎玉？所漢市林1丁目194番地の4)

　　摘要：過量的地下水滲入嚴重影響了排水系統的輸送能力和安全性，同時給環境和社會功能帶來較為嚴重的影響。通過資料調研、現場調查、詳細調查三個階段的工作，由面到點地不斷縮小了管道滲入點的范圍。再對已經發現有較明顯地下水滲入的管道進行修復的經濟順序評價，使得滲漏嚴重的管道優先得到修理。
　　關鍵詞：排水管道；地下水滲入；控制標準；調查
　　中圖分類號：TU992．23　　 文獻標識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)02—0061—03

　　上海市在進行排水系統規劃、設計時采用的滲入量一般為污水量的10％。實際調查表明地下水滲入量要比設計采用的參數大得多，多數地區在20％-30％之間。過量的地下水滲入增加了污水的收集、輸送、處理成本，影響了污水處理效果，降低了排水系統運行的安全性，加劇了合流制管道溢流污染的危害，在流沙地區還會造成路面塌陷事故。控制地下水的過量滲入，減少由此造成的損害是當前排水系統建設、維護與管理面臨的迫切問題。本課題成果對我國南方高地下水位地區排水管道的維護管理具有借鑒意義。

1 影響地下水滲入的主要因素

　　影響地下水滲人的因素主要分為人為因素和環境因素兩大類^[1](圖1)。上海市降雨充沛、地勢平緩、地下水位高，部分區域為流沙性土壤，這些客觀存在的不利因素難以改變。控制本市排水系統地下水過量滲入的主要措施是針對可人為控制的因素，從排水管道的設計、施工、維護管理到破損管道的更新修復等方面，采取相應的措施。在對排水管道進行更新與修復之前，需做大量的前期準備工作，以提高資金使用效率和工作效率。下文就排水管道滲入點的確定給出一般操作程序，調查過程中可根據調查對象的實際情況有選擇地進行，靈活加以運用。

2 管道狀況調查

　　為了控制滲入(流人)管道系統的水量，需要調查滲入的原因、水量、部位，根據管道的狀況采取相應的對策。有計劃地收集、增補管道系統的檔案資料、運行記錄、養護狀況，為管理、維修決策提供必要依據。上海排水管道地下水滲入調查擬按資料調研、現場調查、詳細調查3個步驟由一般到個體逐步推進。
2.1 資料調研
　　首先進行資料調研，根據調研的結果確定現場調查的地點。在資料調研時，應注意地下水滲入使污水的水量和水質發生變化的典型現象，污水量的晝夜變化受服務區域的面積、地形和用水性質影響的情況。一般最大小時流量／最小小時流量在2.5-6。如果此比值太小，可認為有地下水滲入，污水BOD的質量濃度應在100-200mg／L，若BOD明顯偏低，也有可能有地下水滲入。
　　確定滲人水量是掌握管道系統狀況的重要手段。通過將流域劃分為排水系統→子系統→服務小區，有利于區域滲入量調查的實施。區域滲入水量可以通過兩種方法得到：
　　①以泵站和污水處理廠的流量記錄，服務范圍內的自來水售水量等為依據，通過用水量折算法進行水量衡算。一般認為污水量為自來水售水量的0.85—0.9倍。
　　②通過夜間最小流量法估算滲入量[1-2]。對于一塊區域，如果沒有工廠夜間排放污水，可以認為凌晨3：00-5：00點扣除夜間生活污水量后的流量基本為地下水滲入量。夜間生活污水量國外通常取日平均流量的10%，本課題通過調查建議取5％—10%。
　　對上海3個排水區域的資料調研結果見表1。

表1 上海市排水系統滲入量實測結果

　　本課題提出上海市排水系統允許滲入量的建議值10％—20％(滲入量占污水總量比例)。老的管道系統與流沙地區按上限值執行，見本文3.1。
　　通過資料調研，可達到如下目的：
　　①判斷是否存在過量的地下水滲入；
　　②發生問題的主要區域；
　　③確定進一步實地調查的必要性和調查計劃。
2.2 現場調查
　　現場調查是在資料調研的基礎上，就特定區域管道設施的滲入水量和原因展開的調查。對資料調研階段已經發現存在較大滲入量的區域，可進行小范圍的排水量測量，并對該范圍內的自來水用水量進行統計或直接測定，以判斷相關區域的滲入量是否超過允許滲入量。對發生排水不暢或溢流事件的子區域也應列入進一步調查的范圍。
　　現場調查包括實地察看下雨時發生淹水的檢查口、路面下沉和塌陷部位以及管道內泥沙堆積較多的管線的分布狀況；測定管道以及處理廠、泵站的流量等。上海排水系統的雨污混接情況比較嚴重。這既加重了水體污染，又降低了污水廠的處理效率。在現場調查時應對雨污混接情況進行詳細調查。
　　通過現場調查，應達到以下目的：
　　①確定應進行詳細調查的區域和問題部位，以及調查的優先次序；
　　②明確以后的詳細調查計劃。包括調查部位、調查方法、調查時期和調查費用。
2.3 詳細調查
　　詳細調查是將滲入量較大的區域作為重點，掌握出現問題的準確位置、管段狀態和各部位的滲人水量，分析應修復的部位以及修復后的效果，并做出相應的結論。
　　詳細調查包括如下項目：
　　①直接探查——目視調查、電視攝像調查；
　　②抗滲性調查——灌水調查、抽水試驗；
　　③誤連接調查——灌煙試驗、聲音試驗、染料試驗。
　　課題對翔殷路下φ1 800mm的排水管道進行了目視調查；對云嶺西路、黃金城道、天寶路下直徑較小的排水管道進行了電視攝像調查，均發現滲漏較為嚴重。同時測定了10根典型管段的滲漏量，見表2。
　　通過詳細調查，應達到以下目的：
　　①明確各個滲入部位的損壞狀態，確定修復的施工方法；同時預測修復后可減少的滲入水量，并將有關成果制成一覽表。分析修復工程的費用和效益。
　　②將誤連接以及其它的雨水滲入地方和每個地方的雨水流人面積制成一覽表，并討論整改的效果(雨水流人(滲入)水量的減少預測值)。

表2　 管段滲漏測定結果

3 修復決策

　　在經濟及技術上，將地下水(雨水)的滲入量降低到零都是不現實的，應該允許一定的滲入量。為了取得較好的經濟效益，需要建立上海排水系統的滲入量評價體系以及管道修復工程的執行順序。
3.1 建立上海市排水系統地下水滲入量控制標準——允許滲入量
　　建立污水管道地下水滲入量指標即確定一個費用(效益)合理的允許滲入量，使得修復工程產生的經濟、環境綜合效益大于或等于修復費用和修復過程對環境和社會功能造成損害的綜合效益。地下水允許滲入量的指標有兩種衡量方法，一是以滲入水量占總污水量的質量分數來衡量，適宜用于區域地下水滲入量的控制；另一種以單位管長的負荷來衡量，單位為m³／(km·d)，將管徑考慮進去，則為L/(km·mm·d)^[3]，適宜用于具體管段地下水滲入量的控制。通過一年多時間的現場調查與實驗，得到了：
　　①10根典型管段滲入量實測數據；
　　②3個較大區域的滲入量實測數據及區域內市政管道相關數據；
　　③1幢居民住宅樓用水量實測數據；
　　④3個居民生活小區管道數據；
　　⑤合流一期用水量調查數據，合流一期涉及的所有泵站的運行數據以及蘇州河倒虹管、黃浦江倒虹管運行數據；
　　⑥相關區域的自來水售水量數據。
　　在獲得上述大量關于上海市地下水滲入量的第一手資料的同時，對國外的資料也進行了廣泛的調研，并與國內相關資料進行分析類比。針對不同的管齡、管徑、地質條件，結合經濟效益分析，確定了合乎實際、經濟有效的允許滲入量建議標準：
　　①排水區域滲入量占污水總量比例標準10％-20％；
　　②單位管長負荷標準50—75m³／(km·d)，或70—140 L／(km·mm·d)^[3]。
　　管齡長、埋深大與流沙地區按上限值執行。
3.2 管道修復的經濟順序
　　確定管段是否滲漏及其嚴重程度并加以修復是代價很高的工作，根據前面確定的管段滲入量標準逐個對所有的排水管段進行考察是不現實的。在確定地下水滲入地點時，需要由面到點地進行。對區域滲入量不超過標準的區域，只對管段進行個別修復；對區域滲入量超過標準的區域則進行較為系統的調查與實驗，找出滲漏較為嚴重、超過管段滲入量標準的管段。并對發生滲漏的排水管道進行滲漏程度的評價，使得滲漏嚴重的管段優先得到修理。
　　建議按下面兩個步驟進行：
　　①判定區域需要修復的等級。參考日本下水道修復的經驗，將非降雨時期的穩定滲入量大于30％、大于20％、大于10％時的區域，分別列為A級、B級和C級。A級是首先考慮修復的對象。
　　②判斷管段修復的經濟順序。修復的順序一般取決于滲入強度的順序。這里的滲入強度以單位管長滲入水量來衡量。理想的情況是按修復工程的工程量，計算修復費用和減少的滲入水量，由此得出減少單位滲入水量的修復費用的排列順序。

4 結束語

　　上海市排水系統地下水滲入量總體上較為嚴重。過量的地下水滲入嚴重影響了排水系統的輸送能力和安全性，同時給環境和社會功能帶來較為嚴重的影響。對滲入量超過允許值的管道進行修復，可帶來明顯的經濟效益和環境效益。通過資料調研、現場調查、詳細調查3個階段的工作，由面到點地不斷縮小了管道滲入點的范圍。再對已經發現有較明顯地下水滲入的管道進行修復的經濟順序評價，使得滲漏嚴重的管道優先得到修理。這樣可以使有限資金得到優化使用，提高資金使用效率和工作效率。

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作者簡介：時珍寶(1978—)，男，安徽廬江人，同濟大學環境學院碩士研究生，Email：shizhenbao2@163.com。