重庆市城镇排水管网监测体系构建

蒲贵兵，古 霞，向星光

(重庆市市政设计研究院有限公司，重庆 400020)

近年来，重庆市城镇化飞速发展，各方面设施逐渐完善。但“重地上、轻地下”“重建设、轻管理”的问题长期存在，导致城镇地下排水管网系统不够完善，对管网情况尤其是运维情况不明已经成为排水系统提质增效的瓶颈，雨污合流、清污合流、管渠淤积、污水溢流、管网破损、管网实际排水能力、毒害气体浓度等具体情况不清已经成为当前污水处理提质增效、城市水环境改善以及城市水安全改善[1]的重要制约因素。当前，对排水管网的监测研究较多[1-7]，但普遍系统性不强，且多集中在平原地区。针对重庆市这样特殊的山地城市，排水管网监测研究仅有陈朝晖等[7]、段军[8]的少量成果，且主要针对结构灾害。为此，急需建立一套可行的监测指标体系，以及时掌握管渠运行工况，科学指导管渠的正常运行。

1 城镇排水管网监测现状

1.1 国家层面对排水管网监测的相关要求

1.1.1 政策层面的基本要求

2015年4月，国务院印发《水污染防治行动计划》(国发〔2015〕17号)，明确提出“到2017年，直辖市、省会城市、计划单列市建成区污水基本实现全收集、全处理，其他地级城市建成区于2020年底前基本实现”。2019年4月，经国务院同意，住房和城乡建设部、生态环境部、发展改革委联合印发《关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)的通知》(建城〔2019〕52号)，提出“加快补齐城镇污水收集和处理设施短板，尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理”。掌握收集的污水水量和污染物量,对评估“污水全收集”目标的实现程度意义重大。

1.1.2 技术体系层面的基本要求

(1)《城市排水工程规划规范》(GB 50318—2017)要求：城市雨水、污水系统应设置监控系统。在排水管网关键节点宜设置液位、流量和水质的监测设施，并明确接入河道、湖泊的排出口是关键节点。

(2)《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)(2014年版)要求：排水管网关键节点应设置流量监测装置，流量的监控宜采用自动控制系统。并明确排水管网关键节点指排水泵站、主要污水和雨水排放口、管网中流量可能发生剧烈变化的位置等。

(3)《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962—2015)对排入下水道的污水水质提出了46项水质控制要求。

(4)《城镇排水水质水量在线监测系统技术要求》(CJ/T 252—2011)对城镇排水水质水量在线监测系统的构成及功能、系统的总体要求、水样抽取及分配、水质水量检测、数据采集存储于传输等作出了要求，重点强调了仪器仪表等设备的选型、安装、调试等。

(5)《城镇污水排入排水管网许可管理办法》(中华人民共和国住房和城乡建设部令第21号)要求：排入市政管网的排水户，其排放污水水质应符合国家或者地方的污水排入城镇下水道水质标准等有关标准。

(6)《下水道及化粪池气体监测技术要求》(GB/T 28888—2012)对下水道及化粪池气体监测的种类、监测系统结构、要求、监测终端试验方法和规则等作出了规定。

(7)《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJJ 181—2012)对排水管道的结构性及功能性属性检测与缺陷评估作出了规定，并要求结构性普查宜按5～10年为1个周期进行。

(8)《排污许可证申请与核发技术规范 水处理(试行)》(HJ 978—2018)对污水处理厂进出厂水提出了监测要求，对入河排水口许可排放限值作出了规定。

此外，《城镇排水管网与泵站运行、维护及安全技术规程》(CJJ 68—2016)、《城镇排水设施气体的检测方法》(CJ/T 307—2009)等相关标准对排水管网的监测也有少量技术规定。

1.2 重庆市地方层面对排水管网监测的相关要求

在政策层面，落实国家水污染防治相关政策的基础上，2019年9月，重庆市印发《重庆市城镇污水处理提质增效三年行动实施方案(2019—2021年)》，明确提出，要强化对排污单位自行监测情况的监管，加强对污水处理设施排水、入河排污口排水等的水质抽查，确保污水达标排放。要建立完善臭气及易燃易爆气体监测体系，逐步加强对排水管网、污水处理设施、污泥处置设施的污染物监测。

在技术体系层面，重庆市对城镇排水管网的监测以执行国家技术要求为主，尚未制定相关地方标准。

2 重庆市排水管网监测体系构建的背景及过程

2.1 排水管网监测体系存在问题

2.1.1 排水管网监测技术体系未标准化

纵观国家及重庆市对污水、合流管网监测的相关技术要求，主要集中在对排水户及排污单位的要求。对中间过程的管渠系统，其监测点位、监测指标、监测频次、监测方式等尚无明确规定；对雨水管网尚缺乏城镇雨水管渠系统监测的相关规定；对排水管网中的气体监测，《下水道及化粪池气体监测技术要求》中明确了监测指标，但监测点位、监测频次等缺乏相关规定。综上可知，目前排水监测体系碎片化，暂无与城市排水管网监测技术标准相关的国家、行业或地方标准来指导重庆市城市排水管网监测系统的建设。

2.1.2 当前监测体系下监测指标过多

当前，城镇排水管网系统上监测要求最多的是针对排水户排放的水量和水质。其中，排水户排水水质按排水许可的要求，执行《污水排入城镇下水道水质标准》提出的46项水质控制指标，很多指标对以城镇生活污水为主的排水户而言实际监管意义不大，但所需的监测经费非常大。对排水管网中的气体而言，《下水道及化粪池气体监测技术要求》明确了7项监测指标，但其适用性和经济性有待进一步商榷。

2.2 排水管网监测体系构建的背景

随着“海绵城市”及“智慧排水”的相继提出，2020年3月6日,《重庆市住房和城乡建设委员会 关于统筹推进城市基础设施物联网建设的指导意见》(渝建〔2020〕18号)(以下简称《意见》)中明确了近期发展重点为“物联网+智慧排水”，因此，需要城镇排水管网监测体系指导城市排水管网监测系统的建设。

2.3 排水管网监测体系构建的历程

重庆市城镇排水管网监测体系建成前未形成完善的监测体系，主要参考国家及重庆市监测相关技术规定，仅对排水管网源头和末端进行了相关规定，未对中间过程进行规定。2020年3月6日，《意见》指出， “物联网+智慧排水”需要排水管网监测体系指导建设，2020年3月19日，重庆市住房和城乡建设委员会发布《重庆市城镇排水管网监测技术导则(试行)》，用于加快城市智慧排水建设。至此，重庆市排水管网监测体系初步建成，后续随着城市智慧排水的建设运营不断完善，重庆市城镇排水管网监测体系不断优化。

3 重庆市排水管网监测体系构建

3.1 监测体系构建目的

为指导智慧排水的建设，加强城镇排水管网运行状态的管理，提高城镇排水管网运营维护水平，科学判定污水处理提质增效成效，实现城市排水系统的灾情预判、应急处置、辅助决策等功能，倒逼问题管网整改，挤出干净水，拒绝高浓度水，避免鸠占鹊巢，对排水管网系统关键点位进行适当监测，可以起到事半功倍的作用。

3.2 监测体系构建原则

合理设置监测点位，科学设置监测指标及监测频次，采取可靠、安全、适用、经济的监测技术，以在线与人工监测相结合的方式，在线监测为主，人工监测为辅，并视情况逐步推行在线监测。

3.3 监测体系主要内容

在现有国家相关技术要求的基础上补空缺，主要对排水管网中的介质(污水、雨水水位水量、污泥积泥深度、气体)、管道结构安全及井盖等监测点位、监测指标、监测频次及监测方式等进行明确(表1)。监测点设置、监测指标、监测频次等监测内容应根据排水户排水情况、雨(清)污分流情况、排水管网养护情况及管网维护监管实际需要等综合确定，并根据持续监测结果动态调整。

表1 城镇排水管网监测体系Tab.1 Monitoring System of Urban Drainage Pipelines Network

城镇排水管网监测体系中在线监测方式的建立不仅是构建城镇排水管网监测体系的核心点，也是实现整个城市排水管理工作的智慧化方式转变的关键点。要使在线监测方式监测可行和费用节省，监测点位和监测指标的选择至关重要。

当前，排水管网中水位/流量在线监测方式相对成熟，费用相对不高，通过排水管网关键节点处设置监测点位，可实现覆盖排水区域源头-过程-末端全过程的水位/流量监测，实时监测排水管网运行水量情况，及时发现管道雨污水混流、外水入渗、溢流、泵站运行状态、管道破损等情形以及造成水量突变的情况，同时，通过水位/流量监测可以间接反映排水管道的淤积情况等。排水管网中水质在线监测方式当前应用较少，且单个监测站点造价很高、运行维护麻烦，因此，水质监测站点的监测点位设置要少、监测指标选择要精，无需做到全覆盖。目前，只需在重点排水户、污水主干管上的关键节点、污水厂等关键节点处设置即可，助推重点排水户和提质增效的监测。排水管网的气体、井盖、易涝点的在线监测主要是实现排水管网的安全监管作用。

3.4 监测数据应用

对超过指标阈值的数据进行在线报警和人工上报，便于管理部门或相关企业及时掌握管网系统实际情况，监测指标阈值如下。

(1)污水管网内运行水位发生突变及超过最大设计充满度对应的水位时，作为超过阈值的判定。

2. 污水主干管指承接两条或两条以上干管来水，收集服务片区污水量，并将污水输送至污水处理厂(站)的污水管道，常沿江河岸线或沿江(河)滨江路敷设；

3. 冲沟涵洞指地块开发建设时采取截弯取直、加盖硬化等人工措施对自然沟渠进行改造而形成的既有排水涵洞；

4. 重要雨水排水口指管渠断面大于1 m(含1 m)的雨水排水口；

5. 一般雨水排水口指管渠断面小于1 m的雨水排水口；

6. 重点排水户指污染物排放对城镇排水设施正常运行影响较大及纳入排水许可重点排水户名录的排水户；

7. 一般排水户指污染物排放对城镇排水设施正常运行影响一般及未纳入排水许可重点排水户名录的排水户；

8. T90指当测量气体浓度发生阶跃变化时，监测终端显示值达到稳定值的90%时所需的时间

(2)雨水管渠(重要雨水排水口)内旱季水位突变时,作为超过阈值的判定。

(3)排水管网积泥深度阈值为管内径或渠净高度的1/5。

(4)水质的阈值标准如下。

① 污水排入下水道、污水管网内水质指标参考《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962—2015)、《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)，并适当优化，指标阈值如表2所示。其中，上限值参考《污水排入城镇下水道水质标准》，主要将高浓度工业废水挤出市政管网；下限值参考《污水综合排放标准》，主要将已达环评达标排放环境要求的工业废水挤出市政管网。

表2 污水管网水质控制指标阈值Tab.2 Water Quality Control Index Threshold of Sewage Pipelines Network

② 冲沟涵洞内NH3-N阈值为8 mg/L。

③ 旱季重要雨水排水口及溢流口处SS、pH值、CODCr、NH3-N阈值分别为100 mg/L、6～9、100 mg/L、8 mg/L。

④ 旱季一般雨水排水口处SS、pH值、NH3-N阈值分别为100 mg/L、6～9、8 mg/L。

⑤ 气体：管网内气体允许浓度和爆炸范围应符合《城镇排水管道维护安全技术规程》(CJJ 6—2009)的规定，含氧量不得低于19.5%。

此外，监测数据还可用于排水管网现状系统诊断、污水收集率核算、清污分流、排水户管理、应急预案的触发、城市内涝预报、流域水质预测、管网调度、排水规划等。

4 结论及展望

城镇排水管网系统建成投用以来，大多敷设于地下，且重视程度不够，其运行工况普遍不清。通过形成排水管网监测体系，合理设置监测点位、监测指标、监测频次，采取在线和人工监测相结合的方式，对排水管网中的雨水、污水、混流水水位、水量、水质、气体、管网结构安全、井盖等进行监测，能够及时掌握管网运行工况，及时发现并解决乱排、混接、溢流、淤积、管网结构破坏等相关问题，保障井下作业安全，助推污水处理提质增效。

目前，国家新基建的大幕正要徐徐拉起，随着物联网+、5G技术的快速发展，结合排水管网监测体系，可以构建从源头到末端全过程的排水设施物联网。可实现前端信息及时采集、信息平台数据综合应用，推动排水管理“从粗放向精细、从被动到主动、从治标向治本”的转变，实现整个城市排水管理工作的数字化、动态化、智慧化、精细化。