根據(jù)德國(guó)水協(xié)(DWA)的調(diào)研資料,詳細(xì)介紹了近年來(lái)德國(guó)排水管道的基本情況,包括排水管道長(zhǎng)度、污水納管率、管齡狀況、管材狀況、排水管道檢測(cè)情況、管道缺陷狀況、檢查井缺陷狀況、外部滲入水量等,并對(duì)德國(guó)排水管道系統(tǒng)維修整治情況進(jìn)行了分析。
德國(guó)自1984年開(kāi)始對(duì)排水管道狀況進(jìn)行全面的調(diào)查,1995年后形成了3年進(jìn)行1次調(diào)查的制度。2004年開(kāi)始大力推進(jìn)對(duì)公共排水管道進(jìn)行電視或者其他光學(xué)檢測(cè)。德國(guó)水協(xié)(DWA)于2009年對(duì)德國(guó)公共排水管道情況做了全面總結(jié)和評(píng)價(jià),并增加了排水管道的可使用年限和剩余使用年限的評(píng)估內(nèi)容。
我國(guó)近年發(fā)布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的通知》(國(guó)發(fā)[2013]36號(hào))、《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》(國(guó)辦發(fā)[2013]23號(hào))、《關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)和管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》(國(guó)辦發(fā)[2014]27號(hào))等文件,以及2014年1月1日起施行的《城鎮(zhèn)排水與污水處理?xiàng)l例》(中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第641號(hào))為我國(guó)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、保護(hù)城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)提供了法律依據(jù)和保障。
本文在介紹德國(guó)排水管道近況和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,論述了我國(guó)排水管道建設(shè)和管理應(yīng)遵循的原則,對(duì)貫徹國(guó)務(wù)院文件和排水條例有指導(dǎo)和借鑒意義。
1、德國(guó)排水管道的基本情況
1.1排水管道長(zhǎng)度
近年來(lái),德國(guó)排水管道長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1,可以看出,2007年德國(guó)公共排水管道總長(zhǎng)度達(dá)540.723km,較2004年增加5%,按照居民人口數(shù)折算,平均每人6.16m。其中,合流制排水管道長(zhǎng)度占44.22%,分流制中的污水管道長(zhǎng)度占34.63%,分流制中的雨水管道長(zhǎng)度占21.15%;平均24.83m有1座檢查井,2007年德國(guó)排水管道類型統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。
1.2污水納管率
德國(guó)衡量污水收集水平的指標(biāo)為污水納管率,其按污水管網(wǎng)服務(wù)范圍的居民人口數(shù)計(jì)算,即納管人口數(shù)占總?cè)丝跀?shù)的百分?jǐn)?shù),這種方法直觀反映了污水的收集情況。2004年和2009年德國(guó)污水納管率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3,可以看出,2009年德國(guó)全國(guó)平均污水納管率為98.8%,較2004年提高了1.2%,且呈現(xiàn)城鎮(zhèn)規(guī)模越大污水納管率越高的特點(diǎn)。
1.3管齡狀況
德國(guó)排水管道平均管齡為41a,2/3的已建管道管齡在50a之內(nèi),德國(guó)排水管道管齡狀況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。調(diào)查分析稱,這些管道平均可使用年限為80a,推算剩余使用年限平均為47.1a,德國(guó)排水管道平均可使用時(shí)間及剩余時(shí)間統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。
現(xiàn)狀排水管道的平均可使用時(shí)間和剩余使用時(shí)間,是2009年調(diào)查新提出的概念,其意義在于有助于更加直觀掌握排水管道狀況,有助于維修和更新計(jì)劃的制定。
1.4管材狀況
德國(guó)排水管道管材統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6,可以看出,德國(guó)排水管道主要是以陶土管、混凝土/鋼筋混凝土管為主,近年來(lái),盡管樹(shù)脂混凝土管和化學(xué)建材(塑料、玻璃纖維)管道使用量有所增加,但是其所占比例仍然很小。
1.5排水管道檢測(cè)情況
為了更加有效掌握排水管道實(shí)際狀況和各類缺陷情況。德國(guó)大力推進(jìn)電視、聲納等檢測(cè)手段的使用,80%以上的排水管道已進(jìn)行過(guò)電視或者其他光學(xué)方法的檢測(cè),公共排水管道(渠)及檢查井的檢測(cè)周期平均為12a,德國(guó)排水管道檢測(cè)率和檢測(cè)周期統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表7。
1.6管道缺陷狀況
經(jīng)調(diào)查和檢測(cè),管道缺陷中比例最高的是接口損壞和管體裂縫,其次是有障礙物,內(nèi)壁損害(腐蝕、磨損)、錯(cuò)口(橡膠圈凸出)和特殊缺陷也是常見(jiàn)缺陷,平均每處缺陷長(zhǎng)度6.15m,具體見(jiàn)表8。
1.7檢查井缺陷狀況
檢查井的缺陷情況與以往調(diào)查相似,發(fā)生頻次和所占比例最高的缺陷仍然是井蓋和蓋座損壞,其次是爬梯的損壞和管道與檢查井的銜接,具體見(jiàn)表9。
1.8外部滲入水量
通過(guò)對(duì)88個(gè)城鎮(zhèn)的公共排水管道(合流管和污水管)和私有排水管道調(diào)查,絕大部分認(rèn)為有外部滲入水進(jìn)入(見(jiàn)表10)。所謂外部滲入水是指通過(guò)管道破損處、非密封的接口處、與河道貫通處、檢查井井壁、井蓋孔等進(jìn)入排水管道的地下水、河水和徑流雨水。從調(diào)查情況看,絕大多數(shù)管道中的外部滲入水量沒(méi)有超過(guò)25%,所調(diào)查城鎮(zhèn)排水管道的出現(xiàn)外部水滲入長(zhǎng)度見(jiàn)表11。
但是,據(jù)DWA資料介紹,德國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠年處理水量約100億m3,其中52億m3為“純”污水,21億m3為外部水,27億m3為雨水,也就是說(shuō)德國(guó)的外部滲入水量約為旱流污水(“純”污水與的外部滲入水量之和)的28.8%。可見(jiàn),外部滲入水量的影響是非常明顯的,不能夠被忽視。德國(guó)認(rèn)為今后外部滲入水量的調(diào)查應(yīng)在更加小的排水范圍和管道段上進(jìn)行。
2、德國(guó)排水管道系統(tǒng)維修整治情況
2.1整治的需求
德國(guó)按管道病害缺陷的嚴(yán)重程度等因素,將排水管道維修整治緊迫程度分為5級(jí),分別是:0級(jí),需要立即整治修復(fù);1級(jí),近期內(nèi)需要整治修復(fù);2級(jí),中期內(nèi)需要整治修復(fù);3級(jí),長(zhǎng)期內(nèi)需要整治修復(fù);4級(jí),不需要整治修復(fù)。
根據(jù)2009年檢測(cè)結(jié)果,評(píng)價(jià)有17%的管道設(shè)施處在0~2的級(jí)別中,也就是說(shuō)這些管道設(shè)施需要在中、短期內(nèi)整治修復(fù)。2001年和2004年的檢測(cè)也是類似結(jié)論,詳見(jiàn)表12。
2.2維修整治工藝
管道維修整治是指通過(guò)各種技術(shù)手段的處理,消除存在的缺陷,改善或者使得其達(dá)到預(yù)先規(guī)定的狀態(tài),滿足排水管道功能要求。
德國(guó)將維修整治措施分為修理、修繕和更新3類。其中,修理是指局部小范圍的缺陷排除;修繕是指在完全或者部分利用原始管道材料的情況下,通過(guò)措施,改善排水管道當(dāng)前的狀態(tài);更新是指在原管位(包括內(nèi)部)或者另外的位置實(shí)施新的排水管道(替代原有排水管道),恢復(fù)排水管道的功能。表13是各種整治工藝技術(shù)的使用情況,在這些整治措施中,管道更新是主要措施,而且以開(kāi)槽埋管居多。但是與2001年相比,管道更新中封閉更新方法的使用率提高了近1倍。
與德國(guó)維修整治技術(shù)相比,我國(guó)定義為非開(kāi)挖修理的翻轉(zhuǎn)法、短管內(nèi)襯、各類套環(huán)、涂層修理等工藝屬于德國(guó)的修繕類技術(shù),注漿等屬于德國(guó)的修理類,而我國(guó)常用于燃?xì)獾裙艿赖乃楣芊ê蚒型管技術(shù)屬于德國(guó)的封閉更新。
2.3維修整治后使用年限
維修整治后使用年限也是2009年調(diào)查新提出的概念,這對(duì)于比選維修整治工藝和投資費(fèi)用有著重要意義。不同的整治工藝,維修整治后使用壽命差異很大。比如,經(jīng)修理類技術(shù)整治后,平均使用壽命為23a;修繕類技術(shù)為47a,更新類技術(shù)則為82a,各類維修整治工藝技術(shù)使用壽命見(jiàn)表14。
2.4維修整治的費(fèi)用需求
檢測(cè)的目的是發(fā)現(xiàn)缺陷,而維修整治的目的就是消除缺陷,恢復(fù)功能,延長(zhǎng)使用壽命。德國(guó)每年都要花巨資對(duì)缺陷進(jìn)行整治,表15反映了德國(guó)近年來(lái)管道整治的投入情況,2004~2013年共計(jì)投入29.8億歐元,整治管道長(zhǎng)度3668km,平均整治每米管道花費(fèi)813歐元。
從表12得知,德國(guó)有17%的管道設(shè)施處在0~2的級(jí)別中,也就是說(shuō)這些管道設(shè)施需要在近、中期內(nèi)整治修復(fù)。按照2009~2013年調(diào)查,平均整治每米管道需要729歐元,則17%的管道整治需要669億歐元。
德國(guó)有近1350萬(wàn)個(gè)檢查井,井蓋(井座)損害率為37%,德國(guó)認(rèn)為該整治的工程量是非常巨大的。按照10年整治1次和每個(gè)井蓋(井座)整治成本500~1000歐元計(jì)算,每年需要2.5~5億歐元,相當(dāng)于每個(gè)居民每年3~6歐元。
注:該文德國(guó)調(diào)查文獻(xiàn)已獲德國(guó)水協(xié)DWA翻譯授權(quán),其版權(quán)歸德國(guó)水協(xié)DWA。
本篇文章節(jié)選自《給水排水》雜志2015年第5期
原標(biāo)題:德國(guó)近10年共投入30億歐元整治排水管道——德國(guó)排水管道設(shè)施介紹