城镇黑臭水体溯源排查技术探讨

谢玉福，戴雨，盛威，卢鹏，李辉

湖北省地质局 第一地质大队，湖北大冶，435100

0 引言

城市水域生态环境与市民的健康美好生活密切相关，随着全民环保意识的提高，城市水域生态环境也越来越受到民众的关注。我国自《水污染防治行动计划》发布实施以来，各地区持续精准发力推进水污染防治工作，全国范围内水域生态环境总体得到较大的改善，但城镇黑臭水体问题仍不容忽视，维护城镇美好的水域生态环境亦是一项长期性工作[1]。本文系统梳理了城镇排水管网系统特征、排水管网隐患缺陷类型、城镇黑臭水体与排水管网隐患缺陷之间的相关性以及排水管网隐患排查技术等，探讨城镇黑臭水体溯源排查技术方法及工作思路，指导实践，获得较好的工作成效，并对港渠排口的监管提出建议。

1 排水系统结构特征

排水系统是雨污水收集、输送、处理、再生和处置等设施以一定方式组合而成的总体，通常由管道系统（排水管网）和污水处理系统（污水处理厂）组成。根据污水、降水的汇集排除方式，分为合流制和分流制两种基本排水体制形式。

合流制系统：雨水、污水共用一套排水系统，结构错综复杂，一般在河流附近设置截流措施，起到旱天截流污水及雨天截流初期雨水的作用。

分流制系统：雨水、污水管道系统相互独立，结构清晰，雨污水通过各自的管道系统进行汇集、处理、排放[2]。

现实状况，随城镇化的快速进程，受不同时期城市管网建设规划设计理念、自然地形地貌、管道建设质量以及排水户违建私接等各种因素的影响，城镇排水系统往往合流制与分流制系统并存，经过时空次序的叠加组合，两种不同属性的管道相互穿插连通，形成一个极其错综复杂的集合体。

2 城市水域特征

2.1 水体与城市共存

水是生命之源，城市的发展离不开水源的支撑，世界上绝大多数的城市起建于河湖也兴盛于河湖,中国境内自然河湖、人工河湖分布广泛，城市与河湖相互依傍，密不可分，而城镇排水管网系统宛如神经脉络深入覆盖整个城市全域范围，在空间上使城市与自然水体相互交融，更是促进了城市人文活动与河湖机体联动的紧密性。

2.2 水域管理范围广

城市水体与城市的建设、经济发展、居民生活等人文活动紧密相连，在城镇排水管网系统的纽带作用下，城市全域范围内的降水、排水经过排水系统的收集、输送、处置，最终都将汇入城市河湖水体，水体受污染的点状因素繁多、面状范围宽广，对城市水域的管理工作提出了更高的要求。以往城镇黑臭水体整治工作浮于表面、治标不治本，水体返污反复、久治不清，近年来，我国针对水域环境保护工作颁布了一系列新法规、新政策，指导城市水污染防治工作，推进黑臭水体问题排查追本溯源、截污控源，从根本上消除水体污染的病症，水域环保管理工作范围相应地扩张延展到城市的各个区域[3]。

2.3 排水户分布特征

城市排水户是水体点源污染的魁首所在，已然成为城市黑臭水体整治工作中的关注点。城市排水户主要有工业企业、城中村落、居民小区、企事业单位、沿街商铺等，掌握排水户的基本信息以及了解排水户与城市水体的空间分布关系对于水污染防治工作具有很好的指导意义。

城市的空间结构布局一般可分为工业（产业）园区、老城区、新城区、城中村落以及城郊村落等。工业（产业）园区是工业企业的集中地，也是产生工业污染的主阵地；老城区内排水户类型多样、数量庞大，主要有企事业单位、居民小区、沿街商铺等，同时，老城区也是排水管网隐患问题的多发地、生活污水的量产地，容易发生生活污水污染水体的问题；新城区各项基础设施的建设较为规整，排水管网系统严格推行分流制，新建管道病患少，污水基本得到有效的收集、输送及处置，发生生活污水污染水体的问题极少；城中村落以及城郊村落居民相对少，但普遍存在排水管道私接乱接的现象，势必产生少量的生活污水污染水体[4]。

图1 排水户分布特征示意图

3 黑臭水体与排水管道隐患的相关性

“黑臭在水里，根源在岸上，关键在排口，核心在管网”。城市排水管网系统作为城市的生命线，承载雨污水收集、输送以及排放的功能，是城市防洪排涝、水生态环境保护的重要基础设施。排水管网系统不完整或者存在混错接、功能性及结构性缺陷等隐患问题时，会导致雨污水不能按照既定的规则正常收集、输送以及排放，容易发生污水污染自然水体的现象。

3.1 管网系统不完善

城市排水管网的规划建设随同道路的规划建设同步进行，市政道路排水主干管网系统一般较为完整，但城市范围内依旧存在一些管网空白区域。一是管网接驳排水户的“最后一米”空白，市政管道与排水户脱节，这种问题主要出现在城中（城郊）村落，居民将生活污水就近排入邻近沟渠、河道、水塘等；二是污水干管局部缺节，上游污水干管末端就近接入邻近雨水井。管网系统结构不完善，未能实现污水应收尽收致使部分生活污水直排水体，或是污水借道流入雨水管道，终将污染城市水体。

3.2 合流制管网的局限性

合流制管网系统具有它独特的优势，也有较明显的弊端。合流制管网将雨污水全部收纳进入合流管道，大大增加了合流管道的输水压力以及污水处理厂的运行压力，当水量超出管道及污水处理厂的承载能力时，容易发生污水溢流致使城市内涝、路面滞水，或是合流管道中的污水在雨水的裹挟下直接从溢流口倾排流入河湖水体，如合流管道长期超负荷运行亦容易造成管道淤堵，降低管道的输水能力，相应地也提高了污水溢流的概率。暴雨天气时，致涝或溢流的问题更为突出。随着城市的扩建以及环保指标要求的提高，合流制排水管网系统或许将不再适应时代的需求[5]。

3.3 混错接问题

分流制排水系统的主旨是“雨污管网各司其职，雨污水各行其道”，雨水管网负责收纳、输送地面径流、山泉水等并排入自然水体，污水管网负责全面收集排水户产生的各类性质的污水并输送到污水处理厂进行处置。当分流制排水系统存在混错接问题时，雨水将通过混接点流入污水管道，挤占污水管道的承载空间，甚至致使污水井溢流，形成地面径流，再经邻近雨篦流入雨水管道；而污水同样会通过混接点流入雨水管道，进而排入自然水体。

3.4 管道缺陷

管道缺陷分功能性缺陷和结构性缺陷，具有隐蔽性强且各类型缺陷相互交织的特点。大多数类型的管道缺陷与水体污染并不存在直接的因果关系，只有个别类型的管道缺陷会导致水体污染事件的发生。比如，污水管道存在严重的功能性缺陷时，可能会致使污水溢流而污染水体；污水管道结构破损时，会出现污水外渗而污染地下水的现象等等。

4 排水管网隐患排查技术

排水管网是一套隐蔽性极强、城市覆盖面较广、结构体系相当复杂的地下基础设施，管网的隐患缺陷同样具有隐蔽性强、覆盖面广、类型多样且各类型缺陷相互叠加交织等特点，排水管网隐患排查工作极具挑战性。

4.1 管网探测

掌握排水系统的布局、管网拓扑结构关系、管径大小、管材以及管道的流向等基本信息是排水管网隐患排查工作的基础。管网探测技术以人工实地探查为主，采用简易工具打开窨井盖，现场目视判断并测量记录管道的属性类别、管道走向、管道材质、管径大小(断面尺寸)、管底深、管道流向、窨井深、井盖尺寸以及探查点位置坐标等，绘制草图，填写记录表，最终汇总梳理形成完整的数据库文件以及管网结构系统图件等成果，初步评价管网混错接、外水混入等情况。

4.2 排水管道检测

排水管道检测的对象包含管道、检查井、进水口、排水口以及相关附属设施等，主要目的是查明管道及其附属物的结构性缺陷以及功能性缺陷。排水管道检测技术分类详见图2。

图2 排水管道检测技术分类

4.2.1 传统检测方法

国内外早期的排水管道检测技术以人工检测为主，主要有直接目测法、反光镜检查、潜水员检查以及量泥斗检查等，技术手段较为简单落后。随着城镇化进程，因排水管网系统性问题、管道老化、管道更新建设质量问题以及排水户私自违建等因素而导致的隐患病害不断增多，对城市宜居环境以及经济的发展所造成的危害也越来越凸显，排水管网隐患排查工作的目标要求同样高标准化，传统排水管道检测技术虽然简单方便，但检测结果以主观臆断为主，存在较大局限性，对于当前及今后排水管道隐患排查工作的高要求力有不逮。

4.2.2 仪器检测技术

相对于传统检测技术，仪器检测技术的检测能力及精度更高、检测结果更直观，主要有CCTV检测技术、QV检测技术、声呐检测技术、管道扫描与评价技术（SSET）以及多重传感器检测技术（SAM）等。

CCTV检测技术是应用最久，也是目前应用最普遍的方法，通过控制携带摄像设备的爬行器行进于满足通行条件下的管道内并拍摄录像，近距离精确直观地获取管道内部的现状图像。

QV检测技术是一种快捷的管道检测手段，通过调节伸缩杆将高清摄像设备放入检查井，快速获取井室、井脖以及管口附近管道内侧的现状图像，设备便携，操作简便，适用于管道缺陷的快速筛查及初步评价。

声呐检测技术，将声呐检测仪浸入管道内，声呐检测仪在管道内行进的过程中对管道内侧进行声呐扫描，获取管道截面声呐横断面图，以判读管道沉积、变形、异物穿入以及破裂等缺陷。

管道扫描与评价技术（SSET）结合了扫描仪与回转仪的技术优势，应用了数字成像技术，能够提供高质量、详细的数字图像，加快了管道评估的过程。

多重传感器检测技术（SAM）配置了多个传感器，可以提供管径、管道缺陷以及管道周边土壤参数等更多的检测信息。

当前，CCTV、QV以及声呐检测技术在国内应用较为广泛，且基本满足国内现在的市场需求。管道扫描与评价技术（SSET）以及多重传感器检测技术（SAM）检测技术更为先进，但检测成本较高，在国内应用较少。

4.2.3 水质水量监测

水质水量监测技术，在管网关键节点设置流速液位传感器进行监测并按规定时间间隔采取水样检测其浓度，分析水质水量的变化规律，评价管网整体运行情况，判断管网可能存在的隐患缺陷及分布区域，为管网隐患排查工作细化靶区提供依据。

5 黑臭水体溯源排查方法探讨

结合城镇黑臭水体与排水管网隐患问题的相关性，应用排水管网隐患排查技术，高效追溯污水源头。工作思路如图3。

图3 黑臭水体溯源排查工作流程

5.1 踏勘

了解工区范围、地形地貌、目标水体地理位置及展布情况、排水户类型及分布情况、交通条件等，对排水流向、排水户污水类型及分布等情况建立空间认识。

5.2 排口调查

抓重点，全覆盖。晴天时段以无人机航拍技术迅速定位严重排污口，并重点展开溯源排查工作；以人工巡查的方式对目标水体岸线进行排口详查，查明每一个排口的具体位置、排水的水质水量等情况，现场进行详情记录、拍照及坐标测量，根据排水的颜色、气味以及浑浊度等特征判定明显排污口，不能现场定性时，采集水样进行水质检测，并将水质不达标的排口列为排污口。

5.3 污水溯源

应用管网探测及QV检测技术，对晴天存在排污问题的排口展开溯源排查，摸清排污口上游管网系统结构，追溯污水来源，明确污水源头的具体位置、污水性质、水量以及责任单位等。每个排污口单元的管网溯污调查工作以找到污水源头为止，对系统内所有来向管道展开全面调查，直至查清所有污染源。

5.4 疑难问题解决

对于隐蔽性较强的暗接管，而QV检测能力局限时，首选CCTV检测手段进行深入检测。

5.5 成果编制

系统梳理调查成果，对源头污水进行分类，划分工业污水、生活污水以及市政混错接问题等，明确违排责任单元及其污水性质，为项目主管部门开展针对性的问题整治明确工作方向。

6 应用成效

某高新区的城市水环境治理进程中，工业园区港渠劣五类水体顽疾难以根除，返污问题严重。基于本文黑臭水体溯源排查工作思路，以无人机航查、人工巡查组合应用的工作方式定位排污口，以管网探测、QV检测相配合的工作手段对港渠沿岸排污口展开溯源排查，以CCTV检测技术解决疑难问题，快速查明了港渠排污口的位置以及污水源头。发现排污口30处。发现工业污水违排点19处，涉及工业企业15家；发现生活污水违排点65处，涉及企事业单位、居民小区以及城中城郊村落等排水户48个；发现市政管网混错接11处、管道结构性缺陷3处、污水井溢流问题1处。所查明的问题，为港渠黑臭水体控源截污整治工程明确了工作方向，经全面源头治理，港渠水质明显改善，黑臭形象消除。

7 结语

排水系统与城市融为一体，排水管网隐患是导致城市水体污染的重要因素，厘清管网系统结构特征、管网系统与排水户的空间分布关系等，应用管网隐患排查技术，能高效地追查城市黑臭水体污水源头。

排水管网隐患排查工作是一项长期性工作，城镇水体长治久清离不开排口的监管。管网系统图件及管网基本信息数据库能够较好地辅助城市水污染常态化防治工作，可用以指导水体返污问题的精准溯源排查，应建立排口管网信息台账，掌握每一个排口单元管网系统的空间布局、服务范围，并了解其服务范围内排水户的类型及分布情况、排水户污水的基本性状等，当排口出现排污问题时，可根据排口信息台账迅速调查污水源头。