排水管網(wǎng)養(yǎng)護技術(shù)創(chuàng)新及運管實踐

■ 北京排水集團水務設(shè)計研究院有限公司副總經(jīng)理 姜明潔

一、排水管網(wǎng)養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展趨勢與創(chuàng)新方向

北京排水集團的排水管網(wǎng)養(yǎng)護技術(shù)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)養(yǎng)護向智能養(yǎng)護和綠色養(yǎng)護發(fā)展的歷程。傳統(tǒng)養(yǎng)護是以人力掏挖、絞車疏通和機械清疏為代表的第一代養(yǎng)護技術(shù)，其實還分為純?nèi)斯ゐB(yǎng)護和機械化養(yǎng)護；智能養(yǎng)護指的是以攔蓄自沖洗、清淤機器人、養(yǎng)查一體化等技術(shù)為代表的第二代養(yǎng)護技術(shù)；綠色養(yǎng)護是基于第二代養(yǎng)護技術(shù)的，以下水道溝泥處置、排河口水力滾刷、排河口旋流沉沙、排河口垃圾攔截、立體排水雨水口等創(chuàng)新技術(shù)為代表的“廠河網(wǎng)一體化”養(yǎng)護技術(shù)。

（一）傳統(tǒng)養(yǎng)護技術(shù)創(chuàng)新

傳統(tǒng)養(yǎng)護技術(shù)是日常工作的一部分，目前仍在廣泛應用，是排水管網(wǎng)養(yǎng)護的主力軍，但是在原有基礎(chǔ)上進行了發(fā)展和創(chuàng)新。

1.傳統(tǒng)養(yǎng)護裝備的創(chuàng)新引領(lǐng)生產(chǎn)作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變

①采用高壓沖洗管延伸裝備。有效解決北京中心城區(qū)胡同狹窄，大型沖洗設(shè)備無法進入的問題。

②采用特種高壓沖洗噴頭。有效解決排水管道內(nèi)樹根、水泥砂漿、混凝土等常規(guī)養(yǎng)護手段無法解決的管道頑疾。

2.采取豐富的非開挖修復手段

采取檢查井噴涂、鐵樹脂噴涂、紫外光固化、非開挖漲插、螺旋纏繞、短管內(nèi)襯等豐富的非開挖修復手段對排水管網(wǎng)進行維護。

（二）智能養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

1.攔蓄自沖洗設(shè)備的應用

在很多難以開展大規(guī)模機械化養(yǎng)護的區(qū)域安裝攔蓄自沖洗設(shè)備，通過攔蓄盾攔蓄管道自身水量，對管道進行周期性高頻次沖洗。

管道沖洗效果很好。下圖是北京大柵欄地區(qū)餐飲一條街的管道沖洗效果，可以看出管道里的油都被洗刷殆盡。

2.“養(yǎng)查一體化”作業(yè)模式

傳統(tǒng)的“養(yǎng)護+檢測”作業(yè)模式如下圖所示。

1.1 儀器 Nexus傅里葉變換紅外光譜儀（Thermo Nicolet）；HW-3紅外烘干箱（天津市光學儀器廠）；AL204電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；FW-4A型粉末壓片機（天津市拓普儀器有限公司）；FY135型中草藥粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）。

北排集團還自主研發(fā)了一批自動化設(shè)備，如可視高壓沖洗噴頭、軌道式管道監(jiān)測機器人、管道清淤機器人、管道噴涂修復機器人、可遠程控制開啟的雨水口等。

利用可視高壓噴頭可實現(xiàn)在檢測操作的同時，進行管道的沖洗養(yǎng)護，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)“養(yǎng)查一體化”。

目前北排集團建立了一個0.3平方公里左右的集成示范區(qū)————什剎海智慧管網(wǎng)示范區(qū)，這是一個不具備機械化作業(yè)條件的區(qū)域，通過智能裝備和數(shù)學模型，實現(xiàn)管道免機械養(yǎng)護、井蓋免人工巡查、防汛風險預警主動推送和水質(zhì)水量信息實時公布等智慧養(yǎng)護及智慧預警的目標。

（三）綠色養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

1.建設(shè)下水道溝泥處置站，實現(xiàn)溝泥的綠色處置和再生利用

對下水道溝泥進行無害化處理，除了垃圾被拉走之外，其余有用產(chǎn)品進行再生利用。

2.建設(shè)排河口水力滾刷和排河口垃圾攔截裝置，減少雨天垃圾入河量

針對河流水質(zhì)污染，在排河口處安裝水力滾刷攔截合流制溢流垃圾。

東蓋排河口雨前

東蓋排河口雨后

未經(jīng)處理的初期雨水通過旋流設(shè)備將比重大的沉淀物逐漸下沉并儲存在設(shè)備底部，其他油污和漂浮垃圾上浮至水面以上并存儲在圓筒外側(cè)，從而實現(xiàn)對污染物的分離和截留。

二、構(gòu)建精益化、信息化的排水管網(wǎng)運行新模式

隨著技術(shù)手段的提升，北排集團逐漸脫離了傳統(tǒng)的排水管網(wǎng)指標化和目標化養(yǎng)護管理模式，引入信息化手段，整合前端感知預警系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建精細化和信息化的生產(chǎn)管理模式和現(xiàn)代化的排水管網(wǎng)運營管理體系，從而實現(xiàn)對整個生產(chǎn)計劃和過程的精準調(diào)控。

（一）建立系統(tǒng)化運行模式

1.還舊賬、保暢通

①三年解決“失養(yǎng)”專項行動。2012～2014年，累計養(yǎng)護疏通管線4856公里，清出管道淤泥6.4萬立方米。

②“老舊方溝”專項清淤。2013～2014年，針對東、西城區(qū)內(nèi)老舊合流制方溝開展專項清淤，累計清淤方溝41公里，清出管道淤泥1.3萬立方米。

③“雨水暗涵”專項清淤。2014～2015年，針對城區(qū)內(nèi)雨水暗涵開展專項清淤，累計清淤暗涵10.3公里，清出管道淤泥1.1萬立方米。

2.小流域、大作為

2012年，北排集團在業(yè)內(nèi)首推“小流域”運營管理模式，將中心城區(qū)分別劃分為249個污水小流域和319個雨水小流域，并以小流域為管理單元開展設(shè)施巡管、養(yǎng)護、檢測、維修及防汛保障工作。管理成果用于精準指導養(yǎng)護清淤、設(shè)施管控、更新改造等工作。

3.全方位推進排水管網(wǎng)“全生命周期”管理

北排集團全方位推動排水管網(wǎng)全生命周期管理，排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)到投產(chǎn)運行是生產(chǎn)過程；周期性養(yǎng)護和周期性檢測相當于體檢過程；周期性維修和改造屬于醫(yī)治過程；加上最后的報廢重置，形成了一個全流程、周期性、預防性的養(yǎng)護和維修。

從排水設(shè)施投入運行開始建立設(shè)施臺賬，在生命周期之內(nèi)，對其進行周期性的維修檢測；隨著管齡逐年增加，維修檢測密度也隨之進行動態(tài)調(diào)整；最后，對其做預防性的結(jié)構(gòu)修復，實現(xiàn)延壽管理。

（二）應用信息化管理手段

北排集團建有現(xiàn)代化的生產(chǎn)運營指揮中心，可為集團防汛保障和日常指揮、決策提供多媒體、可視化的指揮場所和支撐平臺，包括兩大信號系統(tǒng)：一是可視化防汛指揮調(diào)度系統(tǒng)，讓防汛保障盡在掌握。二是智能化排水設(shè)施管理平臺，讓管網(wǎng)運維了如指掌。

（三）實踐智慧化發(fā)展理念

北排集團的智慧排水建設(shè)，是在運營實踐中不斷完善的過程，經(jīng)過十余年的建設(shè)和發(fā)展，已經(jīng)基本建成了一整套基于數(shù)學模型、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和現(xiàn)代通訊技術(shù)的廠網(wǎng)河一體化智慧運行保障系統(tǒng)，讓精細化運行調(diào)控有章可循。