浅析雨水管网智能监测及截污系统的应用及效果

浅析雨水管网智能监测及截污系统的应用及效果

曾伟[1]，张博[2]，徐念航[3]

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都,518103）

摘要：随着城市雨污分流率的不断提高，城市餐饮、汽修、垃圾站等面源污染和居民不规范排水、工厂偷排污水等问题对河道水质的影响愈发突出。本文主要对雨污分流后雨水系统内污水来源特点进行分析，通过在雨水管网关键节点构建智能监测及截污系统并收集实际运用数据，分析智能监测及截污系统对突发性、间歇性污水排放问题的处理能力和效果。

关键词：雨水系统；智能监测；智能截污；

引言

宝安大空港片区全面消黑工程自2019年进场以来，经过数年的整治，区域基本实现了雨污分流，在打开河道总口并实现项目水质目标后，晴天时雨水管道内原流动的污水已基本消失，河道水质也整体趋于稳定；但由于居民雨污分流意识薄弱、素质还有待提高，商户污水乱排、吸粪车向雨水口偷倒、垃圾站和汽修废水横流及工业厂区偷排等情况时有发生，此类问题具有发生时间不固定、地点分布广、排水量差异大等特点，发生问题后短时间内很难发现，出现问题后影响恶劣、溯源难度极高；加之执法人员有限，无法做到全范围覆盖执法监督，同时结合中国零散商贩移动经营的特色，很难对上述问题做到彻底消除。

在这样的大背景下，提高管网的韧性，增强雨水系统应对突发水污染问题的能力，减少零星污水对河道水质的冲击，是本论文所阐述的重点。

1.雨水系统现状情况

当前城市雨水系统根据所处的位置和功能不同，以及受地形等条件限制影响，多以“沟、管、涵、渠”的形式构成。而本工程所处深圳市宝安区福永街道雨水系统主要由“管、涵”组成，整个雨水系统以凤凰山大道和福永大道两条市政主干道下方的雨水箱涵作为主干系统，分别连接下游福永河和沙福河，再以两条市政主干道所接驳的政丰南路、龙翔南路、石厦路、淇誉路、永凤路、幸福路等支路下方雨水管道或雨水箱涵作为次干系统，其他支路下方雨水管、涵作为支系统，辅以小区雨水埋地管、雨水口和雨水立管等雨水收集设施共同组成。

在进行整治前，区域内雨污分流不彻底、管网错接乱排现象严重，部分区域仅有一套合流系统，同时随着城市的发展，排水管道中违法偷排餐厨垃圾、建筑装潢垃圾、施工泥浆逐渐增多，造成市政排水管网堵塞情况也越来越严重。工程实施过程中通过开展溯源纳污工作，真正将污水从源头剥离，彻底消除了河道总口，实现了项目水质达标；同步对雨水系统采用清淤、修复、翻建、新建等方式进行整治后，消除了雨水系统内存在的淤积、病害等问题，解决了内源污染问题；再通过暗涵改管、箱涵翻建等方式对存在结构问题和安全隐患的暗涵进行了更新，确保了福永片区雨水系统畅通，有利的提升了区域防洪排涝能力。

2.雨水系统污水来源

经过数年的整治，原排向雨水系统99%以上的污水已被纠正排放至污水管道内，但由于居民雨污分流意识薄弱，雨水系统内还是会存在商户污水乱排、吸粪车向雨水口偷倒、垃圾站和汽修废水横流及工业厂区偷排等情况。

一是福永街道为高密度建成区，区域内餐饮分布广泛，呈零星散乱分布特点，根据现场实际情况，城中村内零散商户多为三轮车等形式的移动式摊贩，城中村作为其居住和食材加工的地点，为方便排水，存在直接将污水倾倒至雨水口排污的情况，执法单位多次现场执法收效不佳；

二是由于化粪池的清掏不属于管道运维单位职责，其多由物业单位寻找外部单位自行开展，但外部单位清掏后为避免将粪渣运往专业处理厂增加成本，多采用在无监管部位直接向雨水口中倾倒的方式排放。

三是环卫公司作业人员在进行城市地面清洗时，为减少作业环节、方便作业，经常将清洗地面产生的污水直接冲入雨水口中，此种情况在周边由餐饮等面源污染时，会产生大量的污水排入雨水系统中。

上述集中情况属于雨污分流后雨水系统中污水排放的典型状态，除此之外还存在居民新建污水管道私接、零散露天洗车、工厂偷排等导致雨水管道水质恶化的污染源。

3.摸排溯源、监管执法的难度

对于居民私接等长期流水的污水来源，采用QV探测、染剂投放、肉眼观察等常规的溯源手段即可摸清污水来源，采用常规新建支管纠正错接即可解决污水入雨问题，溯源简单、措施成熟、整治方便，整体难度较低。

对于污水倾倒、地面冲洗、粪渣偷排、洗衣机排水等发生时间短、地点不固定、短时水量大的污水来源，只有发现下游河道水质恶化后，方可知道上游存在污水偷排问题；但此刻再开展溯源工作污染源时，相关排放责任主体已停止排放，很难找得到具体人员及单位，进一步加大了监管和执法的难度。即使采用广撒网等方式努力找到了具体排放人员，对于此类偶尔发现、地点不固定、排放时间短的零星污水偷排取证相当困难，更多采用批评教育的方式，很难通过执法手段制止其不再偷排污水，无法达到彻底消除源头污水来源的目标。

4.应对措施

针对零星偷排、乱排污水污染河道的问题，除开展常规执法监督、溯源排查工作外，往往采用截流的方式直接将污水引入市政污水管，根据截流的方式和控制系统不同可分为传统截流方案、机械自动化截流方案和智能监测及截污方案三类。

4.1传统截流方案

传统截流方案主要通过在小区雨水总口、市政道路雨水管道末端或靠近河道排口位置新建截流井，再新建管道将截流井与现状污水管道连通，从而使雨水系统内可能存在零星偷排和乱排的污水全部排入污水管道中，以此达到污水不入河（渠）的目标。

此类截流方案在截流井所处雨水管道上游影响区域未实施雨污分流工程经常使用，或作为区域雨污分流工程实施时间长、难度大，短期内难以解决污水入河（渠）问题的应急兜底措施。在新建截流井与污水井连通管时，需考虑所截污管道的管径、流量、截流倍数等因素，在实际运用中能有效解决晴天污水入河（渠）问题，但在降雨时存在大量雨水入污从而使污水管道液位急剧上涨，甚至出现污水返涌入雨、导致大量污水入河（渠）的问题，最终影响河道水质。

4.2机械自动化截流方案

机械自动化截流方案是在传统截流方案基础上，通过增设浮球、浮筒和闸门等设备设施，实现当发生降雨时，截流井内设置的浮球、浮筒等设施通过浮力上升，带动设置在截留管管口位置的闸门关闭，避免传统截流方案经常性出现的大量雨污入污情况，解决后续可能存在的污水返涌入河（渠）问题。

但是此类截流方案存在两个弊端。一是雨污水管道内情况复杂，机械自动化需要应对的工况多，目前所采用的浮球、浮筒及闸门等设备设施灵敏度很难满足实际需求，保养维护也比较复杂，设备的使用可靠性不够；二是根据目前所采用的机械自动化设备设施情况，需要暴雨以上雨量才能保证浮球、浮筒浮起带动闸门关闭，实际运行时能保障闸门关闭的时间也极其有限。

因此机械自动化截流方案在理论方面是很大程度上能保证截流效果的，但是由于目前设备制造的工艺限制、实际运行的工况复杂和设备保养维护困难等多种因素影响，导致机械自动化截流方案与传统截流方案的实施效果差别不大。

4.3智能监测及截污方案

智能监测及截污方案是在传统接驳方案基础上，通过增设水质自动监测设备，对雨水管道内水流进行实时监测，并根据水质监测和污水管液位情况，控制截流井下游雨水管口和污水井连通管口位置设置的自动控制闸门启闭，以此实现不合格水质不入河（渠）、污水高液位时无法返涌至雨水管道内。

同时该方案还可以增设通信模块，将出现监测不合格和井内闸门启闭情况实施发送至管养人员手机，遇突发情况时可实现手动控制，水质监测的结果也在系统内有留存，可以随时对历史数据进行分析，以便发现不合格水质易发、常发时段，为溯源、管养、执法工作提供指导。

由于智能监测及截污方案相较于传统截流方案和机械自动化截污方案所需安装的设备较多，因此造价也较高，故智能监测及截污方案无法大面积实施。

5.实例

宝安大空港片区全面消黑工程以福永河上游暗涵为试点，在接入福永河暗涵的龙翔南路、龙翔北路、政丰南路和华东路等现状雨水管涵位置新建智能监测及截污工作井，通过新建上述智能监测及截污工作井，解决了龙翔北路和永丰三路暗涵区域面源污染、龙翔南路上游益田假日广场突发污水溢流等水污染问题；同时通过对历史数据进行分析，清楚了解了雨水管道内水质变化趋势和特点，为精准溯源提供了支撑，解决了执法人员找不到污染源无法有效遏制偷排乱排问题。有力的保障了下游福永河水质达标，巩固流域治水成果。

6.研究后续

目前已建成的福永河上游暗涵智能监测及截污系统表明，当区域雨污分流工程已基本完成时，在应对城市餐饮、汽修、垃圾站等面源污染和居民不规范排水、工厂偷排污水等突发水污染问题的方案上，智能监测及截污方案相较于传统截污、机械自动化截污方案具有针对性强、衍生问题少等特点，具有很高的适用性。

在珠海市香洲区前山河流域综合整治项目（二期）和凤凰排洪渠范围水环境综合治理项目中存在的较多立管因客观原因无法进行改造，此类无法改造的立管污水来源均为安装与阳台位置的洗衣机或洗手台，为避免雨水入污项目将此类立管均接入污水系统中，这样会导致大量雨水入污问题发生；根据这一实际情况，可将此类污染源较固定、污水量小的立管全部接入雨水系统，再在区域雨水系统末端安装智能检测及截污系统，从而降低阳台立管合流对水质和雨水入污问题的影响。

结束语

综上所述，在当前多数城市正在开展雨污分流工程的背景下，智能监测及截污方案可以有效解决由于协调、无施工条件等客观原因导致的雨污分流无法彻底实施、而雨水管道存在的少量长流污水情况，避免雨污分流不彻底导致降雨时大量雨水入污引发后续问题，有很好的发展前景。

参考文献

[1]赖凤凤,孙泉."截污工程自动化监控系统方案探讨."中国农村水利水电7(2015):3.

[2]李卫群,程瑞,方韬."雨水管截污装置设计探讨."中国市政工程2(2014):3.

[3]王海玲,姜勇,郭昉,王浩正,邢薇."基于GIS与在线监测的混合截污排水系统运行状况分析."给水排水S1(2012):5.

[4]柳林,陈振楼,张秋卓,王军,曹承进."城市混合截污管网溢流污水防控技术进展."华东师范大学学报：自然科学版1(2011):11.