排水管網(wǎng)養(yǎng)護技術創(chuàng)新及運管實踐

■ 北京排水集團水務設計研究院有限公司副總經(jīng)理 姜明潔

一、排水管網(wǎng)養(yǎng)護技術的發(fā)展趨勢與創(chuàng)新方向

北京排水集團的排水管網(wǎng)養(yǎng)護技術經(jīng)歷了從傳統(tǒng)養(yǎng)護向智能養(yǎng)護和綠色養(yǎng)護發(fā)展的歷程。傳統(tǒng)養(yǎng)護是以人力掏挖、絞車疏通和機械清疏為代表的第一代養(yǎng)護技術，其實還分為純?nèi)斯ゐB(yǎng)護和機械化養(yǎng)護；智能養(yǎng)護指的是以攔蓄自沖洗、清淤機器人、養(yǎng)查一體化等技術為代表的第二代養(yǎng)護技術；綠色養(yǎng)護是基于第二代養(yǎng)護技術的，以下水道溝泥處置、排河口水力滾刷、排河口旋流沉沙、排河口垃圾攔截、立體排水雨水口等創(chuàng)新技術為代表的“廠河網(wǎng)一體化”養(yǎng)護技術。

（一）傳統(tǒng)養(yǎng)護技術創(chuàng)新

傳統(tǒng)養(yǎng)護技術是日常工作的一部分，目前仍在廣泛應用，是排水管網(wǎng)養(yǎng)護的主力軍，但是在原有基礎上進行了發(fā)展和創(chuàng)新。

1.傳統(tǒng)養(yǎng)護裝備的創(chuàng)新引領生產(chǎn)作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變

①采用高壓沖洗管延伸裝備。有效解決北京中心城區(qū)胡同狹窄，大型沖洗設備無法進入的問題。

②采用特種高壓沖洗噴頭。有效解決排水管道內(nèi)樹根、水泥砂漿、混凝土等常規(guī)養(yǎng)護手段無法解決的管道頑疾。

2.采取豐富的非開挖修復手段

采取檢查井噴涂、鐵樹脂噴涂、紫外光固化、非開挖漲插、螺旋纏繞、短管內(nèi)襯等豐富的非開挖修復手段對排水管網(wǎng)進行維護。

（二）智能養(yǎng)護技術的發(fā)展與創(chuàng)新

1.攔蓄自沖洗設備的應用

在很多難以開展大規(guī)模機械化養(yǎng)護的區(qū)域安裝攔蓄自沖洗設備，通過攔蓄盾攔蓄管道自身水量，對管道進行周期性高頻次沖洗。

管道沖洗效果很好。下圖是北京大柵欄地區(qū)餐飲一條街的管道沖洗效果，可以看出管道里的油都被洗刷殆盡。

2.“養(yǎng)查一體化”作業(yè)模式

傳統(tǒng)的“養(yǎng)護+檢測”作業(yè)模式如下圖所示。

1.1 儀器 Nexus傅里葉變換紅外光譜儀（Thermo Nicolet）；HW-3紅外烘干箱（天津市光學儀器廠）；AL204電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；FW-4A型粉末壓片機（天津市拓普儀器有限公司）；FY135型中草藥粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）。

北排集團還自主研發(fā)了一批自動化設備，如可視高壓沖洗噴頭、軌道式管道監(jiān)測機器人、管道清淤機器人、管道噴涂修復機器人、可遠程控制開啟的雨水口等。

利用可視高壓噴頭可實現(xiàn)在檢測操作的同時，進行管道的沖洗養(yǎng)護，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)“養(yǎng)查一體化”。

目前北排集團建立了一個0.3平方公里左右的集成示范區(qū)————什剎海智慧管網(wǎng)示范區(qū)，這是一個不具備機械化作業(yè)條件的區(qū)域，通過智能裝備和數(shù)學模型，實現(xiàn)管道免機械養(yǎng)護、井蓋免人工巡查、防汛風險預警主動推送和水質(zhì)水量信息實時公布等智慧養(yǎng)護及智慧預警的目標。

（三）綠色養(yǎng)護技術的發(fā)展與創(chuàng)新

1.建設下水道溝泥處置站，實現(xiàn)溝泥的綠色處置和再生利用

對下水道溝泥進行無害化處理，除了垃圾被拉走之外，其余有用產(chǎn)品進行再生利用。

2.建設排河口水力滾刷和排河口垃圾攔截裝置，減少雨天垃圾入河量

針對河流水質(zhì)污染，在排河口處安裝水力滾刷攔截合流制溢流垃圾。

東蓋排河口雨前

東蓋排河口雨后

未經(jīng)處理的初期雨水通過旋流設備將比重大的沉淀物逐漸下沉并儲存在設備底部，其他油污和漂浮垃圾上浮至水面以上并存儲在圓筒外側(cè)，從而實現(xiàn)對污染物的分離和截留。

二、構建精益化、信息化的排水管網(wǎng)運行新模式

隨著技術手段的提升，北排集團逐漸脫離了傳統(tǒng)的排水管網(wǎng)指標化和目標化養(yǎng)護管理模式，引入信息化手段，整合前端感知預警系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)分析，構建精細化和信息化的生產(chǎn)管理模式和現(xiàn)代化的排水管網(wǎng)運營管理體系，從而實現(xiàn)對整個生產(chǎn)計劃和過程的精準調(diào)控。

（一）建立系統(tǒng)化運行模式

1.還舊賬、保暢通

①三年解決“失養(yǎng)”專項行動。2012～2014年，累計養(yǎng)護疏通管線4856公里，清出管道淤泥6.4萬立方米。

②“老舊方溝”專項清淤。2013～2014年，針對東、西城區(qū)內(nèi)老舊合流制方溝開展專項清淤，累計清淤方溝41公里，清出管道淤泥1.3萬立方米。

③“雨水暗涵”專項清淤。2014～2015年，針對城區(qū)內(nèi)雨水暗涵開展專項清淤，累計清淤暗涵10.3公里，清出管道淤泥1.1萬立方米。

2.小流域、大作為

2012年，北排集團在業(yè)內(nèi)首推“小流域”運營管理模式，將中心城區(qū)分別劃分為249個污水小流域和319個雨水小流域，并以小流域為管理單元開展設施巡管、養(yǎng)護、檢測、維修及防汛保障工作。管理成果用于精準指導養(yǎng)護清淤、設施管控、更新改造等工作。

3.全方位推進排水管網(wǎng)“全生命周期”管理

北排集團全方位推動排水管網(wǎng)全生命周期管理，排水管網(wǎng)的規(guī)劃設計、建設到投產(chǎn)運行是生產(chǎn)過程；周期性養(yǎng)護和周期性檢測相當于體檢過程；周期性維修和改造屬于醫(yī)治過程；加上最后的報廢重置，形成了一個全流程、周期性、預防性的養(yǎng)護和維修。

從排水設施投入運行開始建立設施臺賬，在生命周期之內(nèi)，對其進行周期性的維修檢測；隨著管齡逐年增加，維修檢測密度也隨之進行動態(tài)調(diào)整；最后，對其做預防性的結(jié)構修復，實現(xiàn)延壽管理。

（二）應用信息化管理手段

北排集團建有現(xiàn)代化的生產(chǎn)運營指揮中心，可為集團防汛保障和日常指揮、決策提供多媒體、可視化的指揮場所和支撐平臺，包括兩大信號系統(tǒng)：一是可視化防汛指揮調(diào)度系統(tǒng)，讓防汛保障盡在掌握。二是智能化排水設施管理平臺，讓管網(wǎng)運維了如指掌。

（三）實踐智慧化發(fā)展理念

北排集團的智慧排水建設，是在運營實踐中不斷完善的過程，經(jīng)過十余年的建設和發(fā)展，已經(jīng)基本建成了一整套基于數(shù)學模型、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和現(xiàn)代通訊技術的廠網(wǎng)河一體化智慧運行保障系統(tǒng)，讓精細化運行調(diào)控有章可循。