1、基于排水泵站水质水量分析的排水管网排查策略研究郭曼 高升摘要：以石井河流域为例，提出以排水泵站为“诊断”管网问题的着手点和突破口，基于流域内排水泵站的水质、水量平衡关系分析，缩短问题范围，最终精准筛选出了排水管网排查的重点区域，有效节约了管网排查的时间、成本。实际摸查成果与推断结论相互印证，此方法具有可行性，以期为其他区域的排水管网摸查提供借鉴思路与方法。Abstract：Taking Shijing River Basin as an example，this paper puts forward that takingdrainage pumping station as the star
2、ting point and breakthrough point fordiagnosing the problems of drainage pipeline network，and based on theanalysis of water quality and water quantity balance of drainage pumpingstation in the basin，shortening the problem range，the key area of drainagepipe network is selected accurately，which saves
3、the time and cost of pipenetwork investigation.This method is feasible，which is proved by the resultof actual survey and the conclusion of inference，and can be used forreference in other areas.关键词：排水管网;管网排查;外水;水质分析;水量分析Key words：drainage pipe network;pipe network investigation;pumping station;water
4、qualityanalysis;water quantity analysis中图分类号：TU992文献标识码：A文章编号：1006-4311（2020）15-0208-020引言近年来，随着城市黑臭水体整治、海绵城市建设、城镇污水处理提质增效等工程的推进，城市地下排水管网问题越来越凸显并得到重视，全国各地市政排水管网整治工作也逐步开展起来。关于排水管网隐患及问题的排查，是排水管网整治的第一步。查清、查准问题是为了“对症下药”，特别是黑臭水体整治初期一定需要有重点、有针对性地开展排水管网问题的排查1。鉴于排水管网的隐蔽性，目前排查主要依赖于管网检测的手段，包括管道内窥机器人系统（CCTV）、管
5、道潜望镜（QV）、探地雷达系统（GPR）等等。但由于城市排水管网面大、点广、距离长，管道检测时不仅需要气囊封堵、停水等工序，且停水时间长，成本也高2。因此，可考虑先通过排水管网现状的系统梳理、人工管井调查等手段，缩短管网检测区域，以求在节约时间、成本的前提下实现精准排查。针对排水管网现状的梳理，应以污水系统为单元，而排水泵站在每个污水系统的管网拓扑关系图中起着关键节点的作用，也是理清排水管网现状、“诊断”管网问题的着手点和突破口。1材料与方法1.1 石井河概况石井河流域位于广州市中心区北部，白云区南部，干流全長 19.44km，集雨面积约89.67km2。流域河网水系复杂，河涌众多，共有支涌
6、65 条，是广州市治水工作的重点开展区域。石井河河口断面是广东省省考断面，根据 2016 年 1 月至 2019 年 6 月的逐月连续水质监测资料，虽然石井河流域水质持续好转，但距离 V 类水质目标仍有较大差距，水质超标因子主要为氨氮和总磷，超标比例分别为 274%和 158%。1.2 排水管网现状目前，排水管网基本覆盖整个石井河流域，但由于管道渗漏、破损、雨污合流或混流、河水倒灌、厂区排水等原因，排水管网存在严重的外水（雨水、地下水、河水、山水、施工厂区排水等）汇入问题。渗入的外水会连带管周土进入排水管道，失去支撑的管道容易引起爆管以及地表的沉降;同时还增加了泵站、污水处理厂的负荷和运行费用
7、等问题3，4。同时，现状转输管道由于过流能力不足，管网溢流情况频现，也对石井河水质造成污染。1.3 污水泵站现状石井河流域现状污水泵站 9 座，分属于三个污水处理系统。大坦沙厂外 1 号、2 号、3 号、6 号、7 号、9 号以及瑶台泵站是中途提升泵站，污水最终汇入罗冲围 5 号泵站，再通过压力管道将污水提升直接输送到大坦沙厂外沉砂池。根据大坦沙污水处理系统泵站调度方案，6 号泵站提升的污水有 34 万 m3/d 转输到石井净水厂，其余 89 万 m3/d 污水转输到 3 号泵站，进入大坦沙污水处理厂;9 号泵站提升的污水主要经大朗横路泵站转输到石井污水厂。2结果与讨论2.1 基于泵站水量分析
8、根据各泵站承接范围内用水量指标，采用用水量法计算片区现状总污水量，再结合片区污水收集率，估算污水转输量。通过对比各泵站承接范围内污水转输量与泵站实际提升水量，可判断泵站服务范围内的排水管网是否存在外水汇入现象。现状总污水量=日均用水量城市综合生活污水排放系数（1+地下水入渗率）（1）污水转输量=现状总污水量污水收集率（2）根据上式计算污水转输量，并与非雨天实际测量的泵站提升量进行比较，若污水转输量远小于实测泵站提升量，则可判断该片区污管网中混入了外水。以 2 号泵站为例，经初步估算，该泵站承接范围内污水转输量约 2.5 万 m3/d，而实测泵站提升量为 47 万m3/d，远远超过片区内污水转输
9、量，因此可知 2 号泵站及上游 1 号泵站服务范围内有外水汇入排水管网，外水量约 1.54.5 万 m3/d，应筛选为排水管网排查重点区域。2.2 泵站水质分析通过对各主力泵站进行非雨天的水质监测，结合当天泵站提水水量，按照水质、水量的平衡关系，可判断泵站服务范围内的排水管网是否存在外水汇入现象。石井河流域内泵站水质监测资料如表 2 所示。由连续两天的水质数据来看，各泵站的水质普遍偏低，两天平均 CODcr 浓度为 94226mg/L，NH3-N 浓度为 17.8522.25mg/L，TP 浓度为 1.412.25mg/L，与生活污水的一般指标 CODcr300400mg/L、NH3-N253
10、0mg/L，TP23mg/L 对比可知，大部分泵站范围内存在外水汇入问题。采用物料平衡法进行水质分析，2#泵站和 6#泵站提升的污水一并进入 3#泵站，2#、6#泵站的提升水量比为 1：2（4 万 m3/d：8 万 m3/d），但 3#泵站的水质浓度并没有出现这种比例关系，推断 3#泵站收水范围可能存在大量的外水汇入，应筛选为排水管网排查重点区域。根据实际摸查，3#泵站服务范围内的西槎路污水干管以及同德片区污水收集管道确实均存在较严重的外水汇入问题。3#、7#泵站提升污水一并进入 5#泵站，3#泵站 COD 平均浓度 131mg/L，7#泵站 COD 平均浓度 124.5mg/L，而 5#泵站
11、 COD 平均浓度仅为 99.5mg/L，小于上游两个泵站的浓度，由此推断整个石井河西片区排水管网存在较大问题，应筛选为排水管网排查重点区域。3结束语排水管网问题排查是实现城市黑臭水体整治、污水处理提质增效成果的一项必不可少的基础性工作。基于排水泵站水质水量分析，研究排水管网排查策略具有十分重要的现实意义与价值，通过分析排水泵站的水质、水量之间的平衡关系，可判断管网问题点，筛选出管网排查的重点区域，避免了管网大排查“广撒网”模式，在节约时间、成本的前提下实现排水管网的精准排查。參考文献：1唐建国.完善城市排水系统，巩固和提升黑臭水体整治成效J.给水排水，2018，44（1）：1-7.2江刚，沈
12、越天，林骏，等.通过水质分析排查管网渗漏的方法研究J.科技创新导报，2018（18）：107-108.3De Benedittis J，Bertrand-Krajewski JL.Infiltration in sewer systems：comparison if measurement methodsJ.Water Sci Technol，2005，52（3）：219-227.4Schulz N，Baur R，Krebs P.Integrated modelling for the evaluation ofinfiltration effectsJ.Water Sci technol，2005，52（5）：215-223.作者简介：郭曼（1988-），女，陕西人，工程师，硕士，2014 年毕业于西南交通大学，主要从事市政给水排水设计工作。