道路養護工作取水方式的比較

魏作誠

（上海市浦東新區公路管理署，上海 201202）

0 前言

上海屬水質型缺水城市，而傳統的市政設施道路沖洗、道路周邊綠化澆水一直占用著相當份額的自來水資源。2005年，浦東新區公路管理署在道路養護工作中開始進行分類使用水資源的試點工作，改變傳統的道路養護作業單一的取水模式。通過在公路泵站設立取水點，逐步形成在道路日常養護工作中利用河水資源進行養護工作的應用技術。本文就目前道路養護工作中形成的消防栓取水與泵站取水兩種方式，通過工程成本效益評價客觀地分析其經濟成本，對各自的應用局限進行分析和研究，以期得到一種比較簡單的不同取水方式應用區域的判定原則，作為以后市政養護工作中構建水資源分類使用的節水型體系的理論依據，進一步深入推廣分質使用水資源，使得不同等級的水資源各盡其能，節約寶貴的自來水資源。

1 道路養護工作中水資源的應用

1.1 道路養護中水資源的使用

浦東新區現有道路按相對的地理位置的分布劃分為市政道路、公路兩大系統。市政道路主要位于中環線之內的城市化城區，城市化地區之外的道路統稱公路。市政道路大致可分為快速干道、主干道、次干道、支路，公路可分為高速公路以及一二級公路、三四級公路。隨著浦東新區城市化地區的迅速擴建，浦東新區市政道路和公路兩者之間的養護要求逐漸趨于一致。

國家建設部“城市環境衛生質量標準”中規定：

“3.2.2.2大城市、特大城市的路面沖洗，每日應不少于1次，其它城市每日可沖洗3～5次。”

“3.2.2.3氣溫30℃以上時大城市、特大城市平均每天灑水應不少于3次，其它城市可按實際情況決定”。

依據國家建設部“城市環境衛生質量標準”，制定的市政道路、公路每天例行養護工作的內容見表1所列。

表1 市政道路、公路日常保潔內容匯總表

按照表1市政道路、公路日常保潔內容要求，筆者在養護單位對部分道路日常養護使用水資源進行了調查。調查對象有灑水道路里程、面積日耗用水量，調查方法有對一線作業人員作業流量問卷調查，查閱灑水車作業記錄。對調查目標數據歸類整理、統計計算具體見表2、表3所列。

由表2可知沖洗道路耗水量在0.182 kg/m2左右，由表3可知降溫防塵耗水量在0.165 kg/m2左右，在上述調查統計中，未將道路清掃車灑水，清潔護欄用水計算在內。筆者仔細觀察道路灑水后路況與上述統計接近，路面灑水無徑流，0.5～1 h之后灑水基本被蒸發。

1.2 沖洗被污染道路的水資源使用

道路日常養護工作中另一項日常工作是沖洗被污染的道路。浦東新區是一個在建設中的城市，行駛在道路上的渣土車，由于車輛超載、重載且不做防護或防護不嚴密，一路行駛一路滴漏土方泥漿，有的甚至在道路邊或斷頭路上偷倒土方、泥漿，成為一個移動的污染源。同上節調查方法得沖洗被污染的道路需要耗用水資源見表4所列。

表2 道路沖洗耗水量表

表3 道路降溫耗水量表

表4 道路污染沖洗耗水量表

由表4可知丁香路、合歡路等新區政府周邊的道路,以及錦繡路周邊已基本完成城市建設的道路，每月出現污染次數少，但道路保潔標準要求精細化，單位耗水量高于非城區道路。羅山路延長線周邊正在開發或還未開發，而且是浦西通往浦東國際機場的主要干道，道路被污染頻率，里程大于城區道路；還可知被污染道路沖洗單耗水量平均達0.69 kg/m2，實際局部被污染道路沖水量大于0.65 kg/m2，污水隨道路污染物一起通過雨水口進入道路排水系統。

1.3 道路養護中水資源使用總量

2009年底浦東新區市政快速干道、主干道、次干道累計里程740 km，浦東公路署景觀道路里程190 km，由此計算可得浦東新區一年道路養護合計耗水量90.73×104m3，折水費344.78萬元（按3.80元/m3計算），三種作業方式使用水資源、資金分布見圖1，圖2所示。

2 兩種取水方式的水費分析

2.1 消火栓取水

消火栓是指與供水管網連接，由閥門、出水口和殼體等組成的專門用于火災預防和撲救的消防供水裝置及其附屬設備。具體有道路上的消火栓、單位內的消火栓、居民住宅區內的消火栓。市政消火栓應當設置在人行道上，距車行道邊緣0.5 m。根據2000年4月7日“上海市消火栓管理辦法”規定“因綠化、環衛、建筑施工等原因確需臨時使用市政或者居民住宅區室外消火栓的，使用單位應當向供水單位辦理自來水使用手續，并經市公安消防機構批準，取得消火栓臨時使用證明后，方可使用。未經批準擅自使用消火栓的，應當向供水單位補繳10倍的供水水費。”根據上述規定，養護作業單位每年到自來水公司辦臨時取水使用證，有償使用消防栓自來水。浦東新區城市化地區市政用水經歷了三個階段，目前處于第二階段向第三階段轉型期。2000年以前，浦東自來水公司是公共市政的一部分，市政養護基本是無償使用消防栓自來水資源。2000年以后自來水資源轉為政府宏觀調控下的市場配置，養護作業單位采取每年一次辦理消防栓使用權的方法，獲得市政養護用水的使用權。一年究竟實際消耗掉多少自來水資源，自來水公司一直存在疑慮，現正在通過安裝水表，期望用數字計量的方法獲得精確數字。根據上海市2009年頒布的自來水價格，自來水水價分類為居民生活用水、工業及行政事業單位用水、經營服務及其他用水、特種用水，排水費收費分類為居民用戶、非居民用戶，按此分類消防栓取水水費見表5所列。

表5 上海2009統一的的自來水收費價格表(單位：元)

2.2 泵站取水點取水

近幾年來有關部門一直在考慮推廣道路沖洗灑水槽灌車改用河道取水，作為灑水槽罐車取水點應該滿足的基本條件：（1）槽罐車取水有方便的進出道路，且不影響周邊的交通；（2）有停放灑水槽罐車的平臺；（3）有1～1.6 m3/min的送水裝置（一般的汽油、柴油水泵無法滿足此要求）；（4）設備有專人看護，安全并不易遭破壞。泵站一般臨河建造，在泵站內有一座溢流井直接與河道相通，能滿足上述要求。

道路上使用的灑水槽罐車主要有5 t，8 t，10 t，15 t四種規格，槽罐車出水口管徑15 mm，噴嘴口內徑1.5 mm。在使用消火栓進水時，通過測量平均進水流量為0.8～1 m3/min。根據上述工況，泵站取水點的取水流量為100 m3/h，即1.6 m3/min；泵站取水點的取水水泵安裝在溢流井內，再通過輸水管、顆粒過濾器、大口徑水表，以及按鈕開關、機械開關兩種送水控制模式組成了泵站取水點，直接抽取規劃河道中的河水，代替消防栓為道路、綠化灑水槽罐車供水。為了防止灑水槽罐車噴嘴被水顆粒物堵住，在水泵進水口裝直徑小于2 mm過濾網（9目左右），在灑水槽罐車進水口裝直徑小于1.5 mm的可裝卸式過濾網（14目左右），泵站取水點完全再現了褿罐車從消防栓取水的模式。

泵站取水點水費的構成：

（1）泵站取水點造價含潛水泵、輸水管道、顆粒過濾器、大口徑水表、送水開關、開關柜等的設備購置、設備安裝費用。為了安裝上述設備，對溢流井進行改建的費用，具體數字為80673.00元。

式中：Dp——泵站取水點每天折舊費，元；

K——泵站取水點造價80673.00元；

Vs——設備殘值，不計；

n——泵站取水點經濟使用壽命，15 a；

t——一年工作300 d。

根據公式（1）計算出每個工作日的折舊費用，見表6所列。

式中：日取水總量按公式（3）計算：

M=Q×h （3）

式中：M——日取水量，m3；

Q——潛水泵額定流量為65 m3/h；

h——每天取水運行時間，取1 h。

代入公式（2）計算攤銷，結果見表7所列。

（2）泵站取水點日常運行設備年人工維護費用，根據2009年一年實際發生統計（見表6），按一年工作300 d分解，代入公式（2）計算攤銷，結果見表7所列。

（3）泵站取水點大修理費（見表6），泵站潛水泵運行8000 h后（或5 a）應起吊解體大修，更換泵體內的軸承、機械密封等零件，再重新安裝，按一年工作300 d分解，代入公式（3）計算攤銷，結果見表7所列。

表6 泵站取水點水費元素表（單位：元）

表7 泵站取水點1 m3水費用攤銷表（單位：元）

（4）水泵運行電機功率5.5 kW,每天工作1 h，電費則按下式計算：

W=P×t×Cosφ×m

式中：P——電機功率為5.5 kW；

t——每天工作時間，取1 h；

cosφ——電機功率因素，p＜15 kW取0.85；

m——電機運行電費，取0.856元/kW·h。

其結果見表6所列，根據公式（2）攤銷，結果見表7所列。

2.3 兩種方式水費比較

消防栓取水費用為常數3.80元，泵站取水點取水費若按每月日運行1 h計算，合計取水費用0.44元/m3。若取水點每天運行2 h，則合計取水費用在0.25元/m3，取水費用隨取水時間延長而降低。消防栓取水、泵站取水點取水二種取水方式水費單價之比見表8所列。

表8 取水費用單價比較表

3 泵站取水點工程的成本效益評價

3.1 成本效益分析和評價指標

泵站取水點在日常運行中的取水費用小于消防栓取水，但不能由此判定上述項目就是合理。分析上述項目是否達到經濟合理使用水資源的目的，需要對項目的成本與效益進行度量、計算、分析和比較，根據該項目所花費的投資額、運行管理費、設備維修費在整個項目運行后所占的分額，判定費用能否收回并贏利。為此必須進行成本效益分析，通常成本效益分析有兩種：（1）社會成本效益分析。社會成本效益分析含經濟評價和社會評價兩個方面。經濟評價：項目需要國家付出的代價和項目對國民經濟整體的效益。社會評價：分析評價項目對經濟增長速度，社會福利水平，社會就業，收入分配，及環境方面的影響。（2）財務成本效益分析。評價項目的投資回收期、償還期、投資收益率、投資利潤率凈現值等。人們著重于從財務成本效益分析角度，以時間型經濟評價指標，價值型經濟評價指標對泵站取水點項目進行計算、比較。

3.1.1 時間型經濟評價指標

時間型經濟評價指標是通過比較項目或方案投入運作資本的時間效率來對項目的優劣作出評價，主要考慮投資項目的回收速度，回收期長短，在評價中將資金的時間價值考慮在內，表達式為：

式中：Pt——動態資金回收期；

CIt——第t年的現金流入；

COt——第t年的現金流出；

io——基準折現率。

用動態回收期Pt評價投資項目時，與基準投資回收期Pc相比較，若Pt≤Pc則項目接收。

3.1.2 價值型經濟評價指標

價值型經濟評價指標是按一定的折現率將項目計算期內各點的凈現金流量折現到計算方案投資期初的現值累加之和。其表達式為：

式中：NPV——凈現值；

CIt——第t年的現金流入；

COt——第t年的現金流出；

n——項目壽命年限；

io——基準折現率。

若凈現值NPV＞0，則表明項目的獲利能力高于貼現率，即高于資本的獲利要求有附加利益。若凈現值NPV＜0,則表明項目獲利能力低于貼現率，即低于資本的最低獲利要求（此時項目不一定虧損）。

3.2 泵站取水點工程的成本效益評價

3.2.1 時間型經濟評價

泵站取水點投資支出和凈收益數據見表9第（1）、（2）行。

支出：

泵站取水點項目造價結算：80673.00元泵站取水點年維護費：1200.00元

泵站取水點大中修費（周期5 a）：3500元

收入：

凈收入值＝日取水量×（自來水價-取水點水價）×取水天數=65×（3.8-0.44）×300=65520.00（元）

基準折現率：取i0=8%，基準回收期Pc=15 a，

由表9可知，投資回收期在第二年之間。

顯然P’t＜Pc項目可接受。

3.2.2 價值型經濟評價

由上節計算可知，泵站取水點投資項目在第1.38 a可全部收回，從項目整個壽命15 a考慮，顯然累計折算總額為正值，按價值型將15 a累計凈現金流量折現到投資初期的現值累計之和，可由表9第（6）行知Σ（CIt-CO）t（1+io）-t=668112.00元，即折算到投資初期的現值累計金額為668112.00元，NPV＞0表明泵站取水點投資項目的獲利能力高于貼現率，即高于資本的獲利要求，有附加利益。上述泵站取水點是按每天取水1 h運行計算的，正常的泵站取水點運行時間應在2～3 h之間，即現值累計金額應大于上述計算結果。

表9 泵站取水點動態投資回收期計算表（io=8%）

4 道路養護中水資源分類使用模式與問題探討

4.1 兩種取水方式的比較

根據以上分析，消防栓取水、泵站取水點取水兩種方式構成了目前市政道路養護耗用水資源的互補體系，此系統中兩種方式有哪些特點呢？

消防栓取水目前在城市化地區市政道路養護作業中仍占相當大的份額，在城市化地區自來水管網均勻分布在每條道路的路面底下，隨其管道分布設置的消防栓在構成消防網絡的同時也構成了取水網絡，此取水網絡的特點：（1）取水比較方便，市政養護公司只要留心基本可以在合適的地點取消防栓水；（2）供水還未實施計量取水，養護單位獲取消防栓使用權之后實際可以無限計量取水；（3）如果消防局和自來水公司巡視不到位，有些地段甚至可以無償從消防栓取水；（4）水質相對比河水清澈，感觀更容易被接受。

研究表明公共事業設備在被使用過程中，一般存在經濟約束力和道德約束力低，對于目前作為公共事業設備的消防栓，如果很難從經濟上約束公共用水浪費行為，也難以有效地約束用水單位和個人形成高效的節水機制[2]。

泵站取水點類似“仿生技術”，仿生對象是城市化地區的消防栓。泵站取水點是城市化地區為了分類用水而發展的一門技術，具有以下特點：（1）取水方式和消防栓取水無差異，并還要方便，只須按動開關就可以送水；（2）取水水價在0.44元/m3，隨泵站取水量增大，還可以降低至0.25元/m3或更低；（3）在城市化地區只要取水點布局合理，能形成一個新的市政養護供水服務網絡。

4.2 道路養護分類用水模式

公路通常消防栓設置缺位，對于道路路面沖洗，可在公路雨水泵站建立泵站取水點，也可在市政養護基地設立取水點。上海浦東養護建設有限公司機掃分公司鄰近三灶浜河，通過排管將三灶浜河水引進基地，建立取水點，平時灑水車直接取三灶浜河河水后用于道路養護作業。

城市化地區道路布局是快速路、主干路、次干路和支路四級，主干道、次干道組成方塊式街坊，基本每隔800 m左右就有道路分隔；城市化地區通過強排方式排放區域地表水，雨水泵站按排水網絡沿河分布。城市化地區市政道路養護取水可以建立泵站取水點網格體系，有條件的市政養護基地可在養護基地設置取水點；另外消防栓可補充泵站取水。筆者在問卷調查取點至行車距離時發現灑水槽罐車工作中途取水考量往返的取水時間，所耗汽油費等因素，心理期望值為5 min車行路程（4～5 km左右），此時道路旁有消防栓可補充泵站取水點缺位。

4.3 值得探討的幾點回顧

（1）泵站取水點取水源來自規劃河道地表水，作為市政環境用水水源沖洗被污染道路，澆灌綠化能滿足其使用功能。在使用噴嘴灑水過程中，由于灑水槽罐車噴嘴口內徑1.5 mm，出水噴嘴易被河水中小顆粒堵塞；灑水車在過往行人較多的主次干道上進行灑水作業時，養護單位也趨向用感觀較好的消防栓自來水。為滿足道路灑水槽罐車用水途徑的水質要求，在行人密集區域環境用水安全可靠，對此部分道路養護用水可考慮小型膜處理工藝降低河水濁度。

（2）浦東新區公路署在其管養泵站按其道路養護取水需要，設置了七座泵站取水點，要將泵站取水點按網絡化建設，還需政府部門整合不同市政單位配套建設，統籌養護單位有機銜接泵站取水點的使用。筆者在調查錦繡路以及錦帶路等新區政府周圍八條道路時水資源使用時發現，楊高路下立交泵站取水口對楊高路世紀大道口的大型公共綠地取水有用，而錦繡路、景帶路因超出5 min行車時間，養護單位不太愿意到楊高路下立交泵站取水，但如在錦繡路芳甸路、錦繡路花木路路口的兩座泵站建立2座泵站取水點，三座泵站形成一個取水點區域網格面積均在2.2 km2，區域內新區政府周邊道路綠化市政養護用水基本可以由泵站取水點取水，上述工作需要政府部門協調此項工作。

（3）有種擔心道路養護使用河水資源，導致道路污染通過雨水管道擴散至河道。其實道路養護工作中消防栓取水，泵站取水點取水，路面水體排入雨水管道的污染物是同等的河水資源用于市政養護體現按功能需求分質利用水資源的低碳原則。由前面分析可知，沖洗被污染道路確實將地面點源污染轉化為面源污染，減少道路污染物對河流水體的污染途徑可通過對此部分污染水體在進入泵站前截流輸送至污水管道處理，加強道路綜合執法治理減少道路污染。

5 結語

2006年5月上海5個委辦局聯合發文“關于本市鞏固節水型城市創建成果加強節水型社會（城市）建設的實施意見”中指出：“加強非傳統水資源開發，促進水資源綜合利用因地制宜，鼓勵把河水、雨水和城市再生水作為市政、綠化、景觀等用水。結合河道整治和大型綠地建設，在河岸設置抽水設施用于綠化澆灌；利用符合有關標準的污水處理廠尾水和自來水廠反沖洗水，沖洗廠區設施和道路；改造中心城區雨水泵站，設置取水口，使雨水成為綠化、市政用水；居住小區建筑總面積和單幢建筑占地面積達到一定規模時，應考慮屋頂雨水集蓄利用的設計和建設。”浦東地區水資源的特點是內河過境水資源充沛，在實踐中產生的市政道路取水方式順應了浦東地區水資源的特點，應加強這方面的設計實踐和使用探索，逐步縮小浦東的市政用水與世界市政用水的差距。

[1]吳鋒，葉鋒.工程經濟學[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]賈紹鳳，姜文來，沈大軍.水資源經濟學[M].北京：中國水利水電出版社。