“黑臭在水里，根源在岸上，关键是排口，核心是管网”已经成为全国各地城市黑臭水体整治工作的重要共识^[1]。《关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019-2021年）的通知》中明确要求建立污水管网排查和周期性检测制度，实施管网混错接改造、管网更新、破损修复改造等工程。为了解决“污水系统高水位、污水处理厂进水低浓度”的问题，大力推进污水系统提质增效，南京市全面开展排水系统排查检测工作。

南京市某污水处理厂，设计规模30万m³/d，设计进水COD为250 mg/L。近3年实际运行规模31万m³/d左右，平均进水COD为174.6 mg/L。污水低浓度致使污水处理厂运行负荷远小于设计负荷，严重影响水污染物（化学需氧量、氨氮、总磷等）的减排工作；低浓度运行不能完全发挥污水处理厂的处理效能，造成能源和资金的大量浪费；污水管网普遍高水位运行，导致局部低洼地区出现污水漫溢的情况，最终通过雨水系统进入河道。

根据研究项目招标文件，要求形成一张图（含井管信息、雨污水拓扑关系、节点井位置、节点井水质情况和管道CCTV信息等）和提质增效（要求通过即查即改实现污水处理厂进水COD提升5%，同时降低污水收集系统的运行水位）效果。

该污水收集系统总面积54km²，根据已有的管线资料，结合污水主次干管及污水泵站将该收集系统分为8个片区。根据《南京市雨污分流攻坚计划（2017-2019年）》，2019年底该收集范围内排水户雨污分流基本完成，进入质效评估和长效养护阶段。

为了在计划工期内快速有效的提高污水水质浓度，对该区域内的设施分两部分进行排查。一是普查。对收集范围内的市政雨水和污水管线进行物探测绘；对排水户污水接入市政污水管网的节点井进行贴牌；对招标范围内的管道进行清疏检测。二是重点排查。沿河管、过河管、拦河入网、截流井、骑马井以及合流管进行重点排查和检测。

针对“污水系统高水位运行”的问题，统筹市政管道和排水户节点井，通过水质监测锁定排查范围；采用人工摸排、水位对比、管道检测、水质检测等方法，排查市政污水管道的外水侵入情况。对于发现的能够快速有效隔断外水的问题进行即查即改，对于费用较高的整改问题重新生成项目。

本次物探测绘量为698km，其中市政雨水管411.6km，市政污水管286.4km。市政污水管网密度平均为5.3 km/km²，老城区密度较高为11.53km/km²。污水管道中塑料管总长137.76km，占比48%；混凝土管总长83.24 km，占比29%；金属管总长65.40km，占比23%。

混接点的排查为本次排查的重点，混接点问题是造成晴天雨水排口污水下河或者雨天污水系统水量超负荷的主要原因。本次共排查出混接点578处，其中雨水篦子接入污水井131处，雨水井内晴天有水流379处，雨水井与污水井联通68处。

部分项目实施时“重管道，忽视检查井”，本次排查中发现检查井在整个收集系统中有举足轻重的作用，检查井的问题同样需要关注。本污水收集系统共有污水检查井12 828座，共发现问题检查井1 124座，问题率8.76%，其中井盖错盖171处，井盖被埋160处，井盖锈蚀变形521处，井盖损坏和缺失5处，井室破损渗漏112处，其他问题155处。本次排查检查井问题见图1。

井盖错盖、井盖被埋、井盖锈蚀变形和井盖损坏或缺为主要问题，而发现破损渗漏的井室主要为牵引管道施工时的骑马井和老旧的砖砌井。

本项目中采用的检测方法包括：电视检测（CCTV）、管道潜望镜检测（QV）和声纳检测，这3种检测方法目前应用较多且较为成熟^[2]。检测方法选用原则：(1)为保证检测数据的准确性，本项目主要采用CCTV进行检测；(2)对于管径≤d300或者井室过小导致机器人无法放置时采用QV进行检测；(3)管道流量大超过常规调排水能力或者井室周边无调排水操作空间时采用声纳进行检测。

为提高安全技术水平，保障排水管道施工作业人员的安全和健康，在施工过程中需按照《城镇排水管道维护安全技术规程》相关要求执行。主要清疏工艺流程为：施工准备→人工清捞检查井→封堵→调排→射水车管道射水→人工清疏→淤泥清运→管道冲洗→拆除堵头，清淤后污泥需采用疏通清洗车或抽泥浆污泥运输车运送至污泥处置地点（附近渣土处置场）。

本次共对210.47km管道进行检测，管道检测覆盖率约为73.48%，其中，CCTV检测196.73km,QV检测4.2km，声呐检测9.54km。

本次检测，共发现结构性缺陷5 159处：Ⅳ级缺陷869处，Ⅲ级缺陷1 271处，Ⅱ级缺陷2 248处，Ⅰ级缺陷771处。不同缺陷占比见图2，管道主要缺陷为脱节、破裂、错口和变形，其次为渗漏和起伏。

不同管径范围百米结构性缺陷数量见图3，管径越大百米结构性缺陷个数越少，主要是由于市政污水管道中大管径管材基本为Ⅱ级钢筋混凝土管，部分大管径管道由于埋深较大采用顶管施工，管材为Ⅲ级钢筋混凝土管，管材质量有保证。

不同管材百米Ⅲ级和Ⅳ级结构性缺陷数量见图4，塑料管百米缺陷数量远远超过混凝土管和铸铁管，所以部分文献中研究结果推荐采用塑料管是值得考究的。

管道结构性缺陷主要原因如下：(1)结合范围内工程项目勘察资料，收集范围内部分地貌为阶地和漫滩，地下水水位较高，地下高水位一般在6～7月，具体水位数据见表1。部分位置孔隙潜水地下水稳定水位埋深在1～2.8m，而最浅在埋深3m处即为粉砂层，在受到扰动时易形成流砂，对管道基础影响较大，导致管道变形、脱节和错口；(2)塑料管（HDPE、PVC-U、玻璃钢夹砂管等）管材选择时仅仅考虑环刚度，未考虑挠曲性或者环柔度，管材质量和施工质量无法保证时，管材变形后难以恢复且会发生开裂，导致管道变形、破裂和渗漏^[3];(3)管道施工时，管道接口处未顶进到位，部分接口处发现缺失橡胶圈，导致管道接口处脱节、渗漏；(4)电缆套管、小管径的供水排水管线施工时，为求方便，直接从管道内部穿过，造成异物穿入等缺陷；(5)回填材料及压实度问题不能够满足压实度要求，而经过研究管道顶部路面受到静荷载或动荷载时，管道管节是最容易发生应力和位移突变的位置，施工压实度不满足要求时会造成管道变形和破裂^[4];(6)本次排查中牵引施工的PE管由于施工工艺及施工质量问题，管道存在Ⅳ级起伏问题。

本次检测，共发现功能性缺陷1 132处：Ⅳ级缺陷298处，Ⅲ级缺陷172处，Ⅱ级缺陷290处，Ⅰ级缺陷372处，缺陷占比见图5。

由于本次检测均在清疏的基础上进行，故沉积、浮渣等均已清理，主要问题以障碍物、残墙坝根和树根为主。根据现场检测情况，管道功能性缺陷主要原因如下：(1)障碍物：道路出新时废弃的沥青块、混凝土块、砖块等；周边地块开发时混凝土罐车洗车水排放造成混凝土在管道底部沉积；(2)残墙坝根：道路分段施工时管道封堵的砖墙未完全清理和拆除；(3)树根：管道与树池的平面距离过小，不能满足《室外排水设计规范》（GB 50014-2006,2016年版）中排水管道与乔木水平最小净距为1.5m的要求，道路两侧预留支管更是难以保证与乔木的间距。

本次共对11条道路污水管道进行声纳检测，涉及管径为d400、d600、d800、d1 000、d1 200和d1 500。功能性缺陷中的沉积问题随管径的增大下降趋势明显，管径大于800mm时，淤积百分比均在10%之下。主要原因为管径通过影响流速进而影响管道沉积，管径较小时，管道内流速较慢，故更容易发生管道沉积。

城北污水收集系统设内共有过河管58道，管径范围为d300～2 200，管材为PE、HDPE、Ⅱ级钢筋混凝土管、钢管、球墨铸铁管等。

经过检测发现58道过河管中，有结构性缺陷的共有28道，有Ⅲ级和Ⅳ级结构性缺陷的共24道，其中塑料管13道（共17道），混凝土管8道（共32道），钢管0道（共3道），铸铁管3道（共6道）。

过河管及两侧检查井结构性缺陷造成的河水倒灌为本项目排查和即查即改的重点问题。

本项目共实施流量在线监测10处，液位在线监测35处。主要布置原则如下：

(1）大管径管道交汇处设立监测点。因为在大型管道交汇处，水量突然增加，水位会发生较大的变化，需要及时监测。

(2）长距离输送管道中间可根据管径等实际情况，加设监测点。因为长距离输送管道，管道中间容易产生淤泥杂物或沉积堵塞，需要在中间设置监测点。当发生堵塞时，能够迅速定位问题管段的区域。

(3）接入流量与输送流量之比较大的检查井设立监测点。由于接入流量与转输流量的比值较大，必然会对下游管段的水量和水质产生较大的影响。

(4）在截流井（包括拦河入网）前设置监测点，因为截流井前后水位相差较大，前端设置监测点能反应管网中真实水量状况。

本项目以GIS系统为平台，将管线物探数据（CAD+MDB）、检查井调查表（WORD）、管道检测评估报告（WORD）、管道基本信息表（EXCEL）、CCTV示意图（CAD）、CCTV视频（视频）、水样检测数据（EXCEL）等进行录入。

根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ 210T-2014）和《城市黑臭水体整治—排水口、管道及检查井治理技术指南（试行）》，结合现有的非开挖定额（目前仅有上海市和广东省有相关定额），考虑工程造价，故采用非开挖以局部修复为主，整体修复为辅，对于需要开挖进行整体更换的列入城建计划在后续项目中实施。

由于受限于排查项目立项工作内容、投资控制、道路开挖程序等客观原因，将问题整改措施分为即查即改和整改项目（生成项目清单即可）两类处置。

即查即改主要内容包括：对雨污混接点进行封堵；下陷、破损检查井框盖等更换整治；检查井室渗漏采用离心喷涂修复技术进行整体修复；管网破损点采用CIPP点位修复、不锈钢套环点位修复、紫外光原位固化、热水原位固化、树脂内衬等非开挖方式进行修复等。

本项目累计即查即改1 031处：管道结构性缺陷修复250处，包括非开挖局部修复149处、非开挖整体修复101处；雨污混接改造160处，包括雨水篦子接入污水井封堵110处、雨水井与污水井连通封堵50处；检查井修复621处（其中井室破损渗漏修复81处）。

2018年1～12月，污水处理厂进水COD浓度为182mg/L;2019年1～8月为项目实施段；2019年9～11月，污水处理厂进水平均COD为207mg/L,COD同比上升约13.73%。城北污水处理厂进水浓度持续呈上升趋势，见图6。

项目实施过程中，污水处理厂前池平均水位呈下降趋势，由7m降低至6.4m（吴淞高程系）。

管网排查项目均需基于现状管道精确物探的基础上进行，才能保证对所有的设施排查到位，才能建立一套有效的管理系统。以水质为指导方向的管网排查，能够快速有效的缩小排查范围，准确找到外水侵入的问题点。排查过程中需将重点问题重点排查，如过河管、沿河管、骑马井、截流设施、合流管等。

(1）设计。合理考虑管道坡度，保证近、远期管道内的不淤流速；市政管道新建时建议采用钢筋混凝土管，改造项目或地下水高土质较差的地区新建项目建议采用球墨铸铁管，同时合理选择管道连接方式；市政管道慎用牵引管和骑马井；市政检查井建议采用混凝土模块井或钢筋混凝土检查井；市政管道及检查井修复建议以非开挖局部为主，辅以非开挖整体修复，情况严重时考虑开挖更换。

(2）施工。需加强管道地基处理；保证管道质量；禁止带水作业；保证设计要求的压实度；做好闭水试验。

(3）养护。沉积等功能性缺陷问题的产生主要是由于流速与管材导致，故需提高小口径管道的养护等级与频次（管径≥800mm或流速>0.6m/s时不易积淤），定期进行清疏检测；加强监管，避免因不规范排水行为导致的浮渣、障碍物等功能性缺陷。

(4）政策。推进厂、网、河（湖）一体化，统筹考虑雨水、污水、河水、引水等各方关系，合理调度河道水位；各地方出台管道及检查井非开挖修复定额，质检部门加强对不同非开挖材料的合格检测；代建单位实施管线项目时可考虑通过政府采购形式提供甲供材，或在招标文件中指定多家一线品牌供施工单位选择；大管径大流量的管道调排水困难，建议推进带水作业的超声波技术或多波束技术在管道检测方面的应用研究。