城市污水管网是城市基础设施的核心组成部分承担着收集、输送城市生活污水、工业废水和雨水的核心功能其运行状态直接关系到城市水环境安全、排水系统效率和城市防汛能力。开展常态化的污水管网监测能够及时掌握管网运行状况、识别结构与功能缺陷、精准定位故障风险为管网养护、维修和改造提供数据支撑是保障城市排水系统安全稳定运行的关键环节。结合当前城市排水管理的实际需求城市污水管网监测主要涵盖以下核心内容一、管网结构状态监测管网结构状态是保障污水输送能力和管网使用寿命的基础结构缺陷会直接导致污水渗漏、地面塌陷、管道失效等重大安全问题结构监测主要包含以下内容一管道缺陷监测管道缺陷分为结构缺陷和功能缺陷两类是结构状态监测的核心。结构缺陷主要包括管道破裂、变形、腐蚀、错口、脱节、接口脱落、支管暗接、异物侵入等这类缺陷会直接破坏管道的整体结构稳定性引发渗漏和坍塌风险功能缺陷主要包括管道沉积、结垢、障碍物、树根侵入、浮渣等这类缺陷会缩小管道过水断面降低输送能力甚至引发堵塞。当前监测主要通过CCTV管道检测、潜望镜(QV)检测、机器人探测等技术手段对管道内壁缺陷进行识别、定位和分级明确缺陷的类型、位置和严重程度为管道修复提供依据。二管网渗漏监测渗漏是城市污水管网最常见的结构问题分为外渗和内渗两种外渗是污水从管道渗漏到地下会污染土壤和地下水甚至影响周边建筑地基安全内渗是地下水或雨水从管道缺陷进入管网会增加污水处理厂的进水负荷提升处理成本。渗漏监测一方面可以通过管道检测直接识别渗漏点另一方面也可以通过水量平衡分析、示踪剂检测、地下水水位监测等方式定位异常渗漏区域统计渗漏总量。三管网沉降与变形监测城市污水管网多铺设于道路下方受地面荷载变化、土壤沉降、施工扰动等影响容易发生整体沉降和不均匀变形严重时会导致管道断裂、接口错位。沉降变形监测主要针对铺设于软土地基、穿越施工区域、靠近大型建筑工程的管段通过布设沉降观测点、采用GNSS定位、激光测距、光纤传感等技术实时监测管道的位移和变形量提前预警结构失稳风险。二、水力运行状态监测水力运行状态直接反映污水管网的输送能力和运行效率是监测的核心内容之一主要包含以下指标一流量监测流量是反映管网输送负荷最直接的指标通过在管网关键节点干管交汇口、主干管、排入泵站前管段、污染源排放口等布设流量监测设备可以实时掌握不同管段的污水输送量分析管网的流量变化规律识别超负何运行管段验证管网设计输送能力同时也可以为水量平衡分析、泄漏检测提供基础数据。流量监测常用设备包括电磁流量计、超声波流量计、多普勒流量计等可适配不同管径和安装条件的管道。二液位监测液位水深监测主要用于掌握管道内的水位变化判断管网的过水能力和堵塞情况。对于重力流污水管网液位异常升高通常预示着管道下游存在堵塞、淤积或者泵站提升能力不足在合流制管网中液位变化也可以反映降雨期管网的满管情况为城市内涝预警提供支撑。液位监测多采用压力式液位计、超声波液位计可实时传输液位数据当液位超过预设阈值时自动发出预警。三流速监测流速是判断管网淤积状态的重要参数根据城镇排水管道维护安全技术规范污水管网的设计流速不低于0.6m/s保证管道具有自净能力当管内流速长期低于设计值时容易引发悬浮物沉积形成淤积。通过监测不同管段的流速可以预判淤积风险制定针对性的清淤养护计划避免管道堵塞。四压力监测对于压力流污水管网如加压泵站出水管道、倒虹管等需要监测管道内的水压变化压力异常下降往往预示着管道存在破裂泄漏压力异常升高则可能是管道堵塞引发通过压力监测可以及时发现压力流管网的运行故障。三、水质监测城市污水管网收集的污水成分复杂开展水质监测一方面可以掌握进水水质特征为污水处理厂运行调整提供依据另一方面也可以识别异常排污管控管网水质风险主要监测内容包括一常规水质指标监测常规指标主要包括pH值、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、悬浮物(SS)、氨氮、总磷、总氮等这些指标能够反映污水的整体污染程度在管网主干管、污水处理厂进水口、重点排污单位出口布设监测点可以实时掌握进入管网的污水水质变化预判污水处理厂的进水冲击负荷保障处理工艺稳定运行。二特征污染物监测对于接纳工业废水的管网需要针对不同行业的排污特征监测对应的特征污染物如重金属镉、铬、铅、汞等、持久性有机污染物、油脂、有毒有害化学品等当特征污染物浓度超过预警值时可以及时排查违法排污企业避免有毒有害污水进入污水处理厂破坏处理工艺或者进入水环境引发污染事故。三管网淤积腐蚀相关指标监测监测污水中的硫化物、硫酸盐等指标可以预判管道的腐蚀风险在厌氧环境下污水中的硫酸盐会被还原为硫化氢硫化氢不仅会产生异味还会被微生物转化为硫酸腐蚀管道内壁缩短管道使用寿命通过监测硫化物浓度可以提前采取防腐蚀措施延长管网使用寿命。此外监测油脂悬浮物含量也可以预判淤积风险餐饮行业排放的高油脂污水容易在管道内壁凝结缩小过水断面及时监测预警可以安排针对性清淤。四、水环境与环境影响监测城市污水管网的运行会对周边环境产生影响相关监测内容主要包括一逸散异味监测城市污水管网尤其是检查井、泵站周边容易逸散硫化氢等异味气体影响周边居民生活环境异味监测主要针对人口密集区、敏感区域周边的管网节点监测硫化氢、挥发性有机物(VOCs)等异味气体浓度及时排查管网密封缺陷和淤积腐败问题采取除臭措施改善周边环境质量。二地下水与土壤污染监测对于存在渗漏缺陷的管网段需要监测周边地下水和土壤的污染指标如化学需氧量、氨氮、特征污染物等评估污水渗漏对周边地下水和土壤的污染程度为后续修复治理提供依据避免污染扩散影响饮用水源安全。三合流制溢流污染监测对于合流制排水管网降雨期会发生合流制溢流(CSO)未经处理的污水直接排入水体会造成水环境的严重污染溢流污染监测主要包括溢流量监测、溢流频次监测和溢流污染物监测掌握溢流污染的排放规律为合流制管网改造、溢流污染管控提供数据支撑。五、关键设施运行状态监测除了管道本身污水管网的附属关键设施也需要开展常态化监测保障整体系统运行稳定一检查井与井盖监测检查井是污水管网的重要节点井盖缺失、移位、沉降不仅会影响交通安全还会导致大量雨水进入管网增加运行负荷。当前监测主要包括井盖状态监测是否移位、丢失、倾斜、检查井沉降监测通过智能井盖传感器实时传输状态数据发生异常时及时预警快速处置安全隐患。二提升泵站运行监测污水提升泵站是管网系统的核心提升设施负责将低高程管网的污水提升至高高程管网或者输送至污水处理厂泵站监测主要包括水泵运行状态、进出水液位、机组电流电压、累计运行时间等参数监测水泵的故障风险实现泵站的智能化调度保障提升能力满足管网排水需求。三调蓄设施运行监测对于设有调蓄池的管网系统需要监测调蓄池的进出水流量、液位、水质掌握调蓄设施的运行工况在降雨期合理调度充分发挥调蓄设施的削峰错峰作用降低内涝和溢流污染风险。六、异常事件预警监测城市污水管网运行过程中容易发生各类突发异常事件针对性开展监测预警可以有效降低事件影响一堵塞溢流预警监测通过液位、流量数据的联动分析识别管段的异常液位升高趋势预判堵塞风险在溢流发生前发出预警提前安排清淤和应急处置避免污水漫溢影响城市环境和交通。二泄漏预警监测通过水量平衡分析、压力监测、渗漏检测等技术识别管道的异常泄漏快速定位泄漏点及时开展维修避免污水长期渗漏污染环境或者引发地面塌陷等安全事故。三外部施工破坏监测城市工程施工活动是导致管网破裂损坏的重要原因对于施工区域周边的管网可以布设光纤应变监测、振动监测设备监测施工扰动对管网的影响当发生异常振动、位移时及时预警避免施工破坏管网。综上城市污水管网监测是一项覆盖结构、水力、水质、设施、预警等多个维度的系统性工作通过多源监测数据的融合分析能够全面掌握管网运行状态实现从“被动抢修”到“主动养护”的管理模式转变为城市污水管网的精细化管理和智慧化运维提供坚实的数据支撑保障城市排水系统安全高效运行。
