污水管网系统是城镇水环境管理不可或缺的组成部分，在污水收集、输送和处理等城镇水环境保护方面起到了重要作用。随着城镇化的快速发展，社会生产力不断提升，城镇污水排放总量呈上升趋势。据我国住建部发布的《2021年城乡建设统计年鉴》显示，2021年全国城市污水排放量为62.5亿m3，同比增加了9.4%。为进一步提高污水处理能力，2019年住房和城乡建设部、生态环境部和国家发改委等部门联合发布《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019-2021）》，旨在加快补齐城镇生活污水收集处理设施短板，尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理。2022年，住房和城乡建设部、生态环境部、国家发改委、水利部等部门发布了《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》，对污水收集处理、污水管网改造和破损修复等方面重点关注。目前，城镇污水处理设施逐步完善，但城市水环境仍存在较多问题，如合流制溢流、雨后河道返黑臭、污水厂进水浓度低等[1]。周乙新等研究表明，造成污水处理厂进水浓度低的主要原因有污水管网渗漏、雨水混入等[2]。刘云帆等以长江流域典型丘陵城市排水系统为研究对象，发现外来水对市政管网水力负荷冲击较大，一定程度上占用管网空间，污水溢流导致进厂污水浓度过低[3]。另外，有研究表明部分城市河道雨天返黑臭，与合流管网雨天污水溢流相关[4]。因此，城镇污水管网混接错接、外水渗入、管道功能性损坏是现阶段污水排水系统面临的亟需解决的问题之一，也是水环境治理工作的关键环节。

开展城镇污水处理提质增效行动的本质在于提升污水管网的收集效能，进而实现污水处理厂提标改造。基于新时期提出的城镇水环境综合改善的目标，有必要在对存量污水管网运行状况调研的基础上，梳理当前城镇污水管网存在的问题，结合提质增效的工作目标，提出相应的解决措施，以期为污水处理及水环境整治工作提供可参考的建议。

1、城镇污水管网运行现状

由于受到经济水平、建设条件等的限制，在面对巨大污水输送量的情况下，我国大部分城镇管网出现管道破损严重、溢流污染控制不到位及雨污错接混接严重等问题，导致污水管网收集率较低，影响了污水处理厂的运行效能。同时，污水处理过程中侧重于出水水质，忽视管网的运行管理及后期维护，增加了整体的污水处理成本。

1.1管道水质水量变化大

在污水管网的运行过程中，引起管道内水质水量变化的原因主要有污水直排、雨污错接混接、河水倒灌等。由于区域污水管网收集系统不够完善以及地方监管不到位，导致部分污水未经收集而直排出去，不仅污染环境，还会减少管网的污水收集量，造成污水处理厂污水收集率低；雨水管道错接或混接至污水管道，存在晴天雨水管道污水排入或雨天污水溢流的风险；在管网建设过程中，未充分考虑污水排放口、合流制溢流口等设计高度，排口位置低于地表水高水位，易发生污水管网倒灌地表水现象，稀释污水管网污水浓度。污水管网水质水量波动大，进水浓度低和管网溢流降低污水处理厂的运行效能。

研究表明，地下水实际入渗量远高于污水量的10%，个别截污干管的外水入渗量超过30%[5]。徐晋等[6]以长江沿线典型城市污水处理厂及其服务范围内的污水管网为研究对象，分析可知污水处理厂服务范围内的污水混接率为29%，污水管网缺失率39%，污水管网破损率47%，雨水管道错接率32%，污水处理容量富余率远大于100%，说明该区域污水处理提质增效重点工作在于污水管网的建设和修复。徐祖信等[7]对比了某大型污水处理厂8a的晴天和雨天进水量数据，污水处理厂雨天平均进水量超过晴天平均进水量的14%～23%，最大值是晴天进水量的1.7～2.2倍。同时，分析了23个城市的分流制雨污混接情况，发现非法排入雨水管道污水量占服务范围污水量的平均比例为23.2%，最高达70%[1]。李一平等[8]研究了华南地区某城市污水处理系统，据排水分区水量和水质效能评估结果显示，选择水质特征因子（NH3-N），旱天污水管段外水入渗占比为15%～21%。忽略污水管网水量波动影响，易发生因污水溢流而污染地表水环境质量、管内污水流速过低造成污染物降解等现象，不利于污水处理运行效能的提升[9]。

1.2管网运维难度大

长期在污水的冲击压力下，同时受到管材质量、施工质量等外部因素的影响，污水管网普遍存在破损、漏水、淤积堵塞等不同程度的缺陷问题，一定程度上增加了城市内涝风险和污水管网溢流风险。目前，大部分的城镇污水管网维护工作主要是被动响应模式，即发生管网故障后再进行检修工作[10]。

费用方面，随着庞大复杂化的城镇污水管网产生的高昂检测和应急维修费用，被动响应模式不再可行。国外有研究表明，管网的不定期维护将会加快管道质量恶化，且产生的检修成本也高于定期维护。目前，污水管网运维费用未纳入管网建设或管理当中，增加了管网权属单位的运营成本，导致管网运维不及时。技术方面，各区域的污水管网一般由城市排水管理处等相关单位运行维护，实际工作中缺乏安全可行的运维方案，管网智能化调度、管网渗漏预警等新技术普及程度较低，管网维护工作相对滞后。同时，管网运维队伍人员专业知识水平不一，缺乏系统的技术培训，无法对管网问题作出准确的判断。

1.3管网系统数字化程度低

由于受技术、管理机制等因素制约，污水管网相关数据资料仍存在数据重复冗余、数据利用率低等现象[11]。大部分城镇污水管网尚未建立数据动态更新系统，无法实时对管网数据进行修正，难以为管网运行管理科学决策和风险预警提供有效手段。另外，区域内的污水管网数据资源未实现信息共享，各污水处理节点间的联动能力不足，如现阶段污水管网数据主要集中在水务部门，其它管网业务关联部门未能及时掌握污水管网数据，面对管网异常情况或突发事件，各部门联合调度能力不足，无法高效解决问题。

2、基于提质增效的污水管网研究思路

城镇污水管网提质增效主要目的是提高管网收集效能，实现排水系统由“规模增长向高质量发展”的转变。以现阶段城镇污水管网存在的问题为导向，采取相应的工程措施或非工程措施，恢复、提升、优化污水管网系统，构建全收集、全处理的城镇污水系统，支撑城镇水环境质量稳步提升[1]。

2.1补齐管网收集短板，加快管网系统改造

提高污水管网收集效能，重点在于解决污水直排、管网错接混接、外来水入渗等问题。梳理城镇污水管网，将沿线商铺直排的污水、混接或错接到雨水管的污水统一接入至污水管；对各类排水口采取相应改造措施，避免地表水倒灌污水管网；在区域管网错接混接改造的基础上，实施清污分流工作，力争实现旱天管网污水低水位运行。

2.2健全管网运维机制，提升问题诊断能力

大部分城市管网建设基本完成，维护管网安全、高效运行是主要工作。城镇污水管网除日常维护外，还需制定科学有效的管网养护计划，对故障风险较大的管段优先修复；由于检测维修的成本较高，加之管网水流情况复杂，确定管网破损、漏水、淤积等的具体位置是污水管网提质增效工作的重点。探索建立数学模型构建和管网非开挖检测技术的结合，精准诊断管网破损位置。

2.3动态更新管网数据，优化管网管理模式

加强管网感知设备的运行维护，确保数据的完整性和准确性；加强污水管网基础数据的收集和整理；实时更新管网实际运行数据，并将检测维修数据一并录入管网数据库。同时，围绕厂站网一体化协同管理核心建设，将污水管网运维纳入污水处理厂管理体制，确保厂内专业队伍与管网数据管理相对应。

3、对策

3.1优化污水管网监测体系

污水管网的水质水量监测是提质增效实施方案的优先环节，开展管网全过程的监测工作，才能逐步确定管网提质增效的主攻方向。根据区域内的污水管网、雨污分流等情况，在污水管网重要节点设置水质水量在线监测设备，借助监测数据并辅以必要的现场排查，判断区域内污水管道是否存在地下水入渗、河水倒灌、污水冒溢、雨污混接等问题，进行全面排查后开展管网系统改造工作，便于管网事故预警及溯源分析。郭效琛等[12]利用管网在线监测系统，实时掌握管网运行状况，通过分析数据判断管网异常情况，便于管网事故预警及溯源分析。同时，针对不同区域的监测目的及需求，郭效琛等[13]提出了整体、分区和源头三个层级的监测思路，提升管网的监测效能。李一平等[8]对华南地区某污水处理厂进行水质水量效能评估，对片区污水管网开展“源头—过程—末端”全过程监测，根据3级管网水质、水量、水位连续监测数据，排查管网错接混接、外来水入侵及河水倒灌等问题。

3.2提升管网精准诊断水平

诊断出城镇污水管网的具体问题所在，可作为污水处理厂提质增效方案实施的前提和依据。基于常规的管网检测技术，充分利用数字化技术优势，进一步提高管网异常点的辨别率。徐祖信等[14]利用了基于蒙特卡洛-化学质量平衡模型耦合管网水动力模型和优化算法，实现对慈湖河主要排区管道混接、破损等问题的精准诊断。苗小波等[15]以某滨海城市为研究区域，利用大数据技术和自动分析算法分析管网监测数据，智能研判管网运行状况，精准诊断区域管网内雨污混接、污水偷排、潮汐顶托等问题17处。基于水质监测和管网检测数据的收集，利用合适的数学模型进行模拟分析，为污水管网的运行维护提供量化数据支持，从而提升污水处理系统的诊断能力。

3.3构建数字化管理平台

围绕我国建设“数字中国”的战略部署，借助数字化技术的数据分析、模型预测及精准诊断等优势，不断提升城镇污水管网运行效率和管理水平成为了当前水务行业研究热点。基于管网空间数据和在线监测提供的管网运行数据，并结合气象数据，构建城镇污水管网数字化管理平台，统筹污水管网、泵站、污水处理厂等要素，推进“厂-站-网”一体化管理。同时，数字化管理平台可实现跨区域信息共享，提高不同区域之间的联合调度能力。王雄等[16]通过调查某地区的11家污水处理厂及配套污水管网现状，针对污水管理存在的运营主体多、经费投入少等矛盾，提出了厂网一体化运行模式，实现污水处理厂与配套管网统筹管理，达到城镇污水系统稳定、安全、高效运行。孔祥文[17]开展了岳阳市湖滨片区的厂网一体化监测体系建设研究工作，构建从排放源、管网、泵站、污水处理厂的全过程监测体系，实现城市水环境全生命周期管理，为岳阳市智慧水务平台提供数据支撑。彭艺艺等[18]通过数字化技术建立南方某城市截流主管网管理系统，结果表明数字化管理系统在管道缺陷评价、提升应急预警能力和优化管网运行等方面均有较好效果。鄢琳等[19]开展了珠三角流域某片区污水管网提质增效研究工作，通过管网排查、排水监测、GIS管控平台“三位一体”的综合手段，对污水管网进行精准诊断和分析，提升污水管网收集率。数字化管理平台有利于加强泵站运行管理、提高管网运行效率、维持污水处理厂的进水量和水质均衡。

4、结语

基于污水处理系统提质增效背景，利用数字化技术推进水务行业升级发展，实现城镇污水管网运行、管理及服务模式数字化转型是至关重要的。因此，为促进污水管网管理与数字化技术有机融合，提出3点建议。

①加大污水管网监管力度。基于污水管网监测体系，加大对区域内重点排水户的污水排放监管力度，通过监测数据对旱天出流口、雨天溢流点进行溯源调查，发现问题及时处置，降低事故损失。经过长期的数据积累，针对不同情况提前预测存在的隐患。

②建立污水管网运维模式。依托数字化技术、智能感知设备，建立污水管网全过程运维管理模式。收集管网、泵站、污水处理厂等基础设施的数据，再利用算法分析、模型模拟等技术对设施运行状况进行判别，为运行维护决策提供强有力的支撑。

③完善“厂—站—网”管理机制。污水处理厂、污水管网的管理工作涉及多个部门，完善的组织机制可有效保障各项工作的顺利实施。在实现污水处理数字化转型的过程中，应梳理各个环节工作的组织架构，明确划分各方主体的工作责任。同时，为深化不同区域之间的水系统联合调度，要积极推进数据共享，提升区域协同化的服务能力。

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文章来源:黄志金,傅文静,聂世勇.城镇污水管网运行现状分析及对策探析[J].资源节约与环保,2023,(08):57-61.