盤溪河流域市政排水管網(wǎng)溯源排查及內(nèi)窺檢測(cè)

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(zhǎng)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(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，管網(wǎng)淤堵、錯(cuò)接、亂接、亂排問題嚴(yán)重，管道內(nèi)部缺陷嚴(yán)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(duì)水庫水質(zhì)污染大、恢復(fù)周期長(zhǎng)；管道錯(cuò)接混接情況普遍，為主要污染源；小區(qū)陽臺(tái)、洗車場(chǎng)、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(jìn)入水體，導(dǎo)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(xiàng)目通過對(duì)排口污染物進(jìn)行溯源，對(duì)雨污管網(wǎng)連接關(guān)系，錯(cuò)接、漏接情況進(jìn)行預(yù)判；通過QV、CCTV等儀器設(shè)備對(duì)排水管網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)窺檢測(cè)，確定管道功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷，并對(duì)管道進(jìn)行評(píng)估，為后期管網(wǎng)接駁完善、維護(hù)、修復(fù)和小區(qū)正本清源等提供準(zhǔn)確、詳實(shí)的基礎(chǔ)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(jìn)行排水管網(wǎng)資料收集、現(xiàn)場(chǎng)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(hù)單位提供的早期版本排水管網(wǎng)圖，時(shí)間較早，與現(xiàn)場(chǎng)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(duì)流域內(nèi)建筑紅線外的市政排水管線進(jìn)行調(diào)查、測(cè)量，查清現(xiàn)狀排水管線的種類、分布等。摸查時(shí)應(yīng)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(jìn)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(jìn)行市政排水管線的摸查。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)無法查明的管線段或井，則對(duì)比收集資料借助QV或CCTV等儀器探查，再結(jié)合實(shí)地情況進(jìn)行推測(cè)，并用文字進(jìn)行注釋說明，供設(shè)計(jì)參考；對(duì)于路口等重要地段的檢修井，務(wù)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(cè)，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(diǎn)，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(diǎn)情況。同時(shí)，以污水干管系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)，查明進(jìn)入污水系統(tǒng)的雨水來源及混接點(diǎn)。

實(shí)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(diǎn)(亦包括市政雨污水管的混接點(diǎn))，并向上追溯至少兩個(gè)井，為設(shè)計(jì)改造提供依據(jù)。

為便于設(shè)計(jì)區(qū)分，要求對(duì)混接點(diǎn)的水質(zhì)、水量進(jìn)行測(cè)量(若為間歇性排放，測(cè)量接入管的污跡高度)。

對(duì)入河的排放口(包括暗涵段)，應(yīng)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(shí)間需在未下雨持續(xù)時(shí)間至少2 d后，對(duì)設(shè)計(jì)要求的排放口污水來源進(jìn)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(shí)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(duì)4個(gè)正本清源示范小區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)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(zhǎng)X寬Y高H表示，單位mm)，實(shí)地定出范圍并實(shí)測(cè)。獨(dú)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(diǎn)說明。

3 排水管道內(nèi)窺檢測(cè)及缺陷評(píng)定

3.1 檢測(cè)方法選擇

3.1.1傳統(tǒng)檢測(cè)方法

傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要有潛水檢測(cè)法、目視檢測(cè)法、簡(jiǎn)易工具檢測(cè)法等[2](見表1)。

表1 傳統(tǒng)檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的排水管網(wǎng)檢測(cè)方法不僅具有一定的盲目性，而且成本也髙、效率低、危險(xiǎn)性大，排水管道內(nèi)部實(shí)際情況與排查檢測(cè)結(jié)果會(huì)存一定差異，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確摸清排水管道內(nèi)部缺陷情況，不能達(dá)到需要的檢測(cè)精度，不能作為后續(xù)管網(wǎng)設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.1.2新型檢測(cè)方法

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

1) CCTV機(jī)器人檢測(cè)

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(jī)器人”[3]。

CCTV機(jī)器人是通過操作電腦控制平臺(tái)來控制CCTV檢測(cè)機(jī)器人在排水管道內(nèi)的前進(jìn)方向和前進(jìn)速度，通過電腦控制平臺(tái)調(diào)節(jié)攝像頭對(duì)排水管道內(nèi)功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷進(jìn)行拍攝，并將相關(guān)情況通過電纜傳輸?shù)诫娔X控制平臺(tái)顯示屏上，同時(shí)將拍攝原始視頻資料記錄并存儲(chǔ)在電腦上，以便后期做進(jìn)一步的評(píng)估分析。CCTV檢測(cè)設(shè)備見圖2 ，圖3 是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施照片。當(dāng)完成CCTV檢查的外業(yè)工作后，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》(CJJ 181—2012)要求對(duì)排水管道檢查的視頻錄像資料進(jìn)行缺陷編碼和缺陷圖片抓取，并對(duì)排水管道缺陷進(jìn)行分析判讀，最終編寫檢查評(píng)估報(bào)告[4]。

圖2 CCTV檢測(cè)設(shè)備示意

圖3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施照片示意

2) 管道潛望鏡(QV)檢測(cè)

潛望鏡系統(tǒng)主要由3部分組成：控制桿、探頭、標(biāo)準(zhǔn)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(shí)將視頻影像實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在控制器內(nèi)，QV檢測(cè)設(shè)備見圖4所示，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施照片見圖5。

圖4 QV檢測(cè)設(shè)備示意

圖5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施照片示意

當(dāng)完成外業(yè)工作后，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》(CJJ 181—2012)要求對(duì)管道缺陷進(jìn)行分析處理，編寫管道檢查評(píng)估報(bào)告。

3) 管道聲吶檢測(cè)

利用聲波反射原理，對(duì)水下物體(滿水或2/3以上水位)進(jìn)行定位識(shí)別和探測(cè)，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(duì)CCTV檢測(cè)技術(shù)不足作進(jìn)一步補(bǔ)充完善。通過相關(guān)功能擴(kuò)展件，可以將CCTV機(jī)器人與聲納檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)水上水下同時(shí)檢測(cè)的目的。

表2給出了新型檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比。

表2 新型檢測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)

結(jié)合盤溪河項(xiàng)目實(shí)際情況，管道內(nèi)窺檢測(cè)采用管道CCTV機(jī)器人檢測(cè)和管道潛望鏡檢測(cè)(QV)相結(jié)合的方式進(jìn)行，對(duì)于淤堵及積水較深管段，通過清淤疏浚后再采用CCTV或QV設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 內(nèi)窺檢測(cè)結(jié)果

管道評(píng)估根據(jù)檢測(cè)資料進(jìn)行，檢測(cè)資料包括現(xiàn)場(chǎng)記錄表、影像資料等[5]。為了提高效率，本次管道檢測(cè)采用專業(yè)管道檢測(cè)計(jì)算軟件進(jìn)行管道的評(píng)估計(jì)算及報(bào)告生成等工作。

當(dāng)管道缺陷是局部性缺陷且縱向長(zhǎng)度不大于1 m時(shí)，長(zhǎng)度按1 m計(jì)算；當(dāng)缺陷是連續(xù)性缺陷且長(zhǎng)度大于1 m時(shí)，按實(shí)際長(zhǎng)度計(jì)算。當(dāng)在1 m長(zhǎng)度內(nèi)存在2個(gè)及以上的缺陷時(shí)，該1 m長(zhǎng)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(jì)算，疊加后該1 m長(zhǎng)度的缺陷按一個(gè)缺陷計(jì)算(相當(dāng)于一個(gè)綜合性缺陷)。缺陷分值取值主要結(jié)合缺陷嚴(yán)重程度進(jìn)行判斷，以管道變形為例，變形不大于管道直徑的5%時(shí)分值為1分，變形為管道直徑的5%～15%時(shí)分值為2分，變形為管道直徑的15%～25%時(shí)分值為5分，變形大于管道直徑的25%時(shí)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(jiǎn)單的長(zhǎng)度平均值，長(zhǎng)度平均值不能直觀反映出排水管道的真實(shí)缺陷情況，長(zhǎng)度平均值掩蓋了管道的局部缺陷信息。用多指標(biāo)法進(jìn)行管道狀況的評(píng)估是十分必要的。采用點(diǎn)數(shù)平均值指標(biāo)和最大缺陷值指標(biāo)，再結(jié)合管道的缺陷密度指標(biāo)的評(píng)估方法，可以從不同的側(cè)面分別做出評(píng)估，指標(biāo)之間互相完善和補(bǔ)充，形成一個(gè)完整的評(píng)估體系[6]。

管道損壞狀況系數(shù)和運(yùn)行狀況系數(shù)分別按點(diǎn)數(shù)計(jì)算平均值和最大值，按分值大者確定管道的缺陷等級(jí)，缺陷與分值對(duì)應(yīng)關(guān)系見表3。

表3 缺陷與分值對(duì)應(yīng)

管道結(jié)構(gòu)性缺陷等級(jí)評(píng)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(jí)結(jié)構(gòu)性缺陷；管段缺陷明顯超過一級(jí)，具有變壞的趨勢(shì)的為Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)性缺陷；管段缺陷嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)狀況受到影響的為Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)性缺陷；管段存在重大缺陷，損壞嚴(yán)重或即將導(dǎo)致破壞的為Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)性缺陷。

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

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

表4 流域缺陷匯總 個(gè)

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(zhǎng)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(cuò)節(jié)、混接、亂接情況，管道內(nèi)部破裂、滲漏等缺陷嚴(yán)重，污水由雨水管道經(jīng)排口進(jìn)入河庫，導(dǎo)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(zhǔn)的排水管網(wǎng)排查溯源將對(duì)排水管網(wǎng)的“撥亂反正”提供本底資料，為實(shí)現(xiàn)徹底的雨污分流提供保障。本項(xiàng)目以管網(wǎng)內(nèi)窺溯源報(bào)告為基礎(chǔ)，完善了雨污分流、管網(wǎng)缺陷修復(fù)、小區(qū)正本清源等治污方案設(shè)計(jì)，為盤溪河流域水環(huán)境水質(zhì)達(dá)標(biāo)提供了有力保障。

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張，城市排水問題日益突出。由于城市建設(shè)初期市政管網(wǎng)規(guī)劃不完善、考慮不長(zhǎng)遠(yuǎn)，特別是城市興建地鐵、市政道路時(shí)對(duì)市政排水管網(wǎng)破壞極大，導(dǎo)致管道病害情況日益嚴(yán)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(hù)難度。通過CCTV、QV、聲吶等先進(jìn)技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行內(nèi)窺檢查，形成內(nèi)窺報(bào)告，可以為海綿城市建設(shè)、管網(wǎng)維護(hù)修復(fù)提供較為可靠的技術(shù)支持。