常州市区污水管道渗漏的试验

张冬冬 ZHANG Dong-dong

（常州市排水管理处管网管理所，常州 213017）

0 引言

市政污水管道的渗漏按管道与地下水位的关系分为两类：管道内液位高于地下水位时，出现的渗漏为外渗；管道内液位低于地下水位时，出现的渗漏为内渗。外渗带来的后果主要是污染地下水，内渗带来的后果是增大污水总量，降低有机物浓度，影响污水处理厂的正常运行。[1]

除地下水位，市政污水管道在实际运行过程中，其渗漏特性还受管材、管径、管龄、接口质量、埋深、土壤特性等诸多因素的影响。同时考虑众多因素对污水管道渗漏特性的影响，具有较大的难度。

本文在常州市区，针对运行的污水管道，从管材、管径、管龄、埋深四个方面对其渗漏特性进行了试验研究。

1 试验装置与试验方法

试验装置如图1 所示，选取1 个管段（含1 口检查井）作为试验管段，两端采用砖砌封堵。经降水清淤后对试验管段进行视频检测（CCTV），确保试验管段无结构性缺陷。

图1 试验装置

试验过程中，试验管段的上下游采取导水措施，保证污水管道的正常运行。

试验前，将上游或下游污水注入试验管段内，满水至管顶向上2m，经24h 后，若水位下降，则对该试验管段进外渗特性的研究；若水位上升，则对该管段进行内渗特性的研究。

外渗特性研究的试验方法，参照《GB 50268-2008 给水排水管道工程施工及验收规范》中无压管道闭水试验的要求，满水至管顶向上2m，但未保持恒定水头，观察24h水位下降规律。

内渗特性研究的试验方法，将试验管段内水位降至流槽露出（受水泵吸水高度限制），停泵，观察24h 水位上升规律。

各时间点的渗漏量，按式（1）进行计算：

式中qn——各时间点的渗漏量，m3/km；

V0——试验管段内初始水量，m3；

Vn——试验管段内某时间点的水量，m3；

L——试验管段长度，m。

各时间段的渗漏速率，按式（2）进行计算：

式中Sn——各时间段的渗漏速率，m3/km/min；

qn——某时间点的渗漏量，m3/km；

qn-1——前一时间点的渗漏量，m3/km；

tn——某时间点，min；

tn-1——前一时间点，min。

2 试验结果分析

本文选取了常州市区6 处运行的污水管段作为试验管段，其中有4 处试验管段呈现外渗特性，有2 处管段呈现内渗特性。

2.1 污水管道外渗特性的研究

4 处试验管段位于常州市区的东经120、永宁北路、黄河西路、龙江路，其外渗试验的渗漏量如表1 所示。

表1 外渗试验渗漏量数据表

如图2 所示，4 个试验管段的渗漏量变化趋势基本一致，随时间递增。管径越大，渗漏量越大。钢筋混凝土管渗漏量较大，HDPE管和球墨铸铁管渗漏量较小且相当。

图2 渗漏量—时间变化曲线

外渗试验的渗漏速率数据如表2所示。

表2 外渗试验渗漏速率数据表

如图3 所示，渗漏速率变化趋势基本一致，受试验水头降低的影响，总体上随时间呈递减趋势，后期趋于稳定。从总体上看，大管径的钢筋混凝土管渗漏速率要大于小管径的HDPE 管和球墨铸铁管。

2.2 污水管道内渗特性的研究

2 处试验管段位于常州市区的龙江北路和晋陵北路，由于2 处管段的管径≥d1000，试验过程中水位上涨较为缓慢，为降低测量误差的影响，特将观察间隔时间延长为6h、12h 和24h。其内渗试验的渗漏量如表3 所示。

表3 内渗试验渗漏量数据表

如图4 所示，渗漏量随时间递增，管径大，渗漏量大，但12h 内渗漏量的差距不明显。

图4 渗漏量—时间变化曲线

内渗试验渗漏速率的数据如表4所示。

表4 内渗试验渗漏速率数据表

如图5 所示，管径越大，渗漏速率越快，但日间12h 内渗漏速率差距不明显。

图5 渗漏速率—时间变化曲线

日间12h 内，前6h 的渗漏速率大于后6h 的渗漏速率；夜间12h 的渗漏速率开始回升。

经分析认为，日间渗漏速率下降，夜间渗漏速率回升的现象，与单日内地下水位的波动规律有一定的关联性。没有降雨时，日间由于蒸发作用以及植物的蒸腾作用，地下水位呈下降趋势。夜间由于蒸发作用以及植物的蒸腾作用减弱，加上地下水流的侧向补给，地下水水位会缓慢的上升[2]。

2.3 管龄、埋深对管道渗漏的影响

除了管材、管径外，管龄、埋深对污水管道的渗漏特性也有较大的影响。

如表5 所示，通过资料查阅及现场勘测，整理出6 处试验管段的管龄及埋深数据。表中钢筋混凝土管的允许渗漏量采用《GB 50268-2008 给水排水管道工程施工及验收规范》中无压管道闭水试验的要求的推荐值。HDPE 管和球墨铸铁管采用公式q=0.0032Di 计算得出，式中q 表示允许渗漏量（L/km/min），Di 表示管道内径（mm）。[3]

表5 管龄、埋深数据表

由表5 可知，实测渗漏量大于允许值的管道，其管龄均为2003 年之前，可认为污水管道渗漏量与管龄有关。

由表5 可知，实测渗漏量大于允许值的管道，其管底深度均超过5.6m，可认为污水管道渗漏量与埋深有关。管底深度≤5.38m，管道渗漏呈现外渗特性，管底深度≥5.63m，管道渗漏呈现内渗特性。

3 结论

①污水管道外渗渗漏量随时间递增。管径越大，渗漏量越大。钢筋混凝土管渗漏量较大，HDPE 管和球墨铸铁管渗漏量相当。外渗渗漏速率总体上随时间呈递减趋势，后期趋于稳定。从总体上看，大管径的钢筋混凝土管渗漏速率要大于小管径的HDPE 管和球墨铸铁管。

②污水管道内渗渗漏量随时间递增，管径大，渗漏量大，但12h 渗漏量的差距不明显。内渗渗漏速率管径大，渗漏速率快，但12h 渗漏速率差距不明显；日间12h 内，前6h 的渗漏速率大于后6h 的渗漏速率；夜间12h 的渗漏速率开始回升。

③通过6 处试验管段的渗漏特性研究发现，污水管道渗漏量与管龄、埋深有关，管底深度≤5.38m，管道渗漏呈现外渗特性，管底深度≥5.63m，管道渗漏呈现内渗特性。

④由于试验样本数量的限制，未能对污水管道的渗漏量与渗漏率进行分类比较分析，如材质不变，埋深基本相同的情况下，不同口径的管材的渗漏量及渗漏率的情况；材质不变，口径相同的情况下，不同埋深的渗漏情况；口径相同的情况下，埋深相同，不同材质的渗漏情况。