​净水技术 | “排水管网问题排查及整治关键技术与应用”获华夏建设科学技术二等奖

近日，2020年度华夏建设科学技术奖名单公布（水业大观 | 2020年度华夏奖名单里，有哪些《净水技术》杂志社编委呢？），净水技术编委唐建国作为项目总负责人参与的“排水管网问题排查及整治关键技术与应用”获得二等奖。项目研究团队针对现阶段我国排水系统中存在的问题，首创了“排水管网问题排查及整治关键技术体系”。下面由净水小编带您了解该项目的具体情况吧。

Part 1

项目简介

项目针对现阶段我国排水系统中的排水口、检查井和排水管网存在污水外渗、地下水入渗、雨污管网混接、管道功能性和结构性缺陷的问题，以及由此导致的污水厂污水处理效能低和城市水体黑臭污染等问题，首创了“排水管网问题排查及整治关键技术体系”，构建了排水管网问题排查与整治关键技术体系，促成了国家《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019—2021年》的实施。集成开发了排水管网的智能检测、非开挖修复和运行维护技术规程和成套装备，提升了国内排水系统提质增效的技术水平，实现了具有自主知识产权的基于机器人的管道影像和声纳检测，管道非开挖原位固化修复和信息化管网建设的工程应用，该项目针对我国城镇排水管网特性开发的排查和整治标准体系和成套技术装备，具有标准化和针对性强的特点，工程施工精度高、周期短、操作管理简易等优点。

项目实施的总体思路

Part 2

主要技术内容

（1）首次提出了“排水管网问题排查及整治关键技术体系”。针对城镇排水管网问题排查与整治技术体系匮乏问题，编制了《城镇排水管道混接调查及治理技术规程》、《城镇排水管道检测与评估技术规程》（CJJ181-2012）、《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T210-2014）等10项关于排水管网调查、检测及修复等方面的规程，为我国城镇排水系统实现提质增效提供了技术体系、路线与装备。体系涵盖城镇排水系统排查、缺陷检测与评估、问题整治、修复与更新、设施运行与维护全过程，为城镇排水系统提质增效提供了方法论，有效规范了城镇排水系统提质增效和黑臭水体整治工作；有效支持了城镇排水系统由“规模增长”向“质量效能提升”的转变；有效支撑了城市水体环境质量持续提升和长制久清。

排水管网问题排查及整治关键技术体系

（2）系统建立了包括排水口、排水管道和检查井的排水系统问题排查相关技术。项目提出的城镇排水系统提质增效关键技术体系，首先揭示了我国排水系统存在的现状问题：旱天污水直排、河湖水倒灌、雨污混接错接、外来水入渗、溢流污染、工业废水超标纳管。直观表现为：污水直排水体导致黑臭、污水排入雨水收集口、雨天排口溢流黑水、河湖水倒灌入管、污水排入暗渠或山溪水沟渠、管道积泥淤堵、污水处理厂进水污染物浓度偏低等。

在排水收集系统问题的查找、梳理和分析的基础上，确定了包括管道、渠道、检查井、雨水收集口、排水口和集水井在内的排查对象，制定了排水管道缺陷检测、检查井缺陷检测、混接调查、地下水等外来水入渗调查和污水外渗调查等技术规程。提出的工程性措施有：截直排、堵倒灌、治渗水、改混接、减溢流、清管泥、补空白。具体对策要点为：1）做细截污工程，保效果；2）做巧排水口改造，防倒灌；3）做好地下水入渗封堵，赶外水；4）做对初期雨水截流，减溢流；5）做实源头雨污混接改造，促分流；6）做强管道污泥清通，削污染；7）做好排水管道管材与接口，保质量。

我国排水系统存在的现状问题揭示

排水口排查

渗漏排查

（3） 自主研发了具有高清数字化数据采集和处理的3D智能判读检测系列装备。解决了排水管道检测时间长、成本高和对功能性缺陷判断不准确、因环境需要多种处理方式的技术问题，实现了城镇排水管道检测的准确、安全、高效和便利，提升了城镇排水系统检测装备与评估水平。

本项目开发了不同类型爬行器（机器人），可搭载不同的检测装备，实时录制并保存被检测对象的内部影像，同时进行管道内部缺陷判定和测距分析，并标定缺陷位置。

本项目开发了高清化、检测距离长，具有无线操控与传输功能的快速潜望镜检测技术。

本项目自主研发的管道声纳检测装备和数据处理软件。

本项目开发了管道电法测漏定位分析报告软件，聚焦电流感应探头在管道内匀速前进，当管道内壁完好时，接地电极和探头电极之间的电阻很大，电流很小；当管道道壁存在结构缺陷导致漏水（进/出）时，电极之间存在低阻抗通路，电极之间的电流因此增加，在对应距离位置上的电流曲线上出现较明显的波动。

本项目开发了检查井、管道3D数字量化检测技术，管道3D技术，基于采集的管道高清数字视频，通过一体化处理方式，将管道正式模型以数据化方式展现到我们面前，从而解决管道评估的定量化判读。

自由视角示意图

点云模式示意图

检查井与管道三维拼接

（4）发明了排水管道非开挖热水原位修复技术、紫外光固化修复技术，开发了新型内衬材料、翻转、支撑配件等技术装备。解决了排水管道外水入渗和污水外渗等问题，提高了施工效率和施工适应性，提升了城镇排水系统修复与更新技术装备水平，实现了城镇排水管道非开挖修复技术的国产化。

本项目开发了CIPP热水固化翻转修复技术，通过翻转设备将浸渍热固性树脂的毡制软管利用注水增压翻转至待修复管道中，并使其紧贴于管道内壁，通过热水循环加热使树脂软管在原有管道内部固化，形成具有耐腐蚀、耐磨损、整体性强的高强度内衬树脂新管。

开发了针对多种类型管道修复：马蹄形、椭圆形、梯形长方形（箱涵）。根据管道内径周长、弯曲情况定制材料，在现场翻转时借助外力实施弯头部翻转，实施修复。

开发了针对检查井的修复技术，按照检查井的构造和尺寸，设计加工内衬材料并灌浸树脂，运到工地后将其吊入需要修复的检查井内。然后利用空气压力将材料膨胀后紧贴于井内壁，采用温水循环加热系统使材料固化后，即在旧井内形成一个内胆，最后将管口部切开安装塑料爬梯后竣工。

修复中

修复后

本项目开发了紫外光固化修复技术，将用于管道修复的进口的玻纤树脂软管材料，采用小型卷扬机拉入待修复的陈旧管道后，用高压充气臌胀并紧贴于待修复的管道内壁，然后采用紫外光照射固化施工设备在CCTV的协助下实施照射进行固化，在管道内形成高强度内衬新的管道的修复技术。

技术优势：

• 与翻转法相比施工时间更短(固化速度0.5-1.0米/分)大幅缩短现场施工时间，节省临时排水开支；

• 采用气压膨胀，不使用消防水，节约水资源；

• 采用紫外光固化方式，不需要热水锅炉，节约能源。

修复前

修复后

技术特点：

• 维修圆形管道，变形脱节要求在5%左右，否则由于紫外灯架受限，影响施工效率和固化结果。可以修复函管道。

• 根据管道内径，长度进行材料定制，实施严格的质量管理。

项目针对热水/紫外光固化修复开发的新型内衬软管结构。

内衬软管结构依次设置为增压层、玻璃纤维加固层及防护层，玻璃纤维加固层绷带式缠绕于增压层，防护层包裹于玻璃纤维层，环向搭接部至少为双层材料叠加。这种结构解决了以往内衬修复后新管管壁出现褶皱或内衬新管与老管之间存在缝隙的现象，增加了管道的环刚度和抗荷载能力。

（5）构建了物联网监控-调蓄-过程自动清洗的现代化城镇排水管道管理和运行维护技术。解决了传统排水管道养护难度大、工作强度高、效率低下、养护不到位等问题，提升排水管道设施运行维护质量，实现了我国城镇排水管道技养护管理的技术革新。

城市排水管网越来越复杂，原有的管理模式效率低；建立排水管网地理信息系统，用现代化的技术手段对排水系统进行科学管理显得迫在眉睫。本项目开发了排水管网地理信息系统软件，可对排水户、污水管网、泵站、污水处理厂及尾水排放各个环节进行管网数据、水质、流量等进行监测和管理，该成果提高了城市排水管网信息现代化管理水平，保障城市排水系统高效率，高质量的运转。

排水管道运行过程中，不可避免会导致输送管道内底部产生淤积，管道长时间缺乏清疏和养护会导致排水管道的过水断面不断缩小，影响管道的排水功能，国内外一般采用高压水射流清洗技术对松散沉积物进行清除。

本项目研发了全新的锐刀机器人，可清除管道内的硬质结垢、水泥块、钢筋、树根等。

Part 3

创新点

（1）提出了排水管网问题排查及整治关键技术体系

 本项目完成的基于理论和实践的各项标准、规程和专著有机地整合在一起，形成了排水系统提质增效体系，体现了排水管网问题排查及整治的系统性、准确性和完整性。

（2）开发了一套现代化管道检测和修复技术装备

本项目突破了目前管道检测修复领域内的多项技术难题，通过机器人性能提升、视频高清化、声纳分析，管道数据化提升了管道检测的水平；通过开发翻转修复和内衬管结构提高了管道原位固化修复的质量。

（3）建立了管网系统信息化管理维护平台

本项目建立了排水管网地理信息系统，可对各个环节进行管网数据、水质、流量等进行监测和管理，提高了城市排水管网信息现代化管理水平，保障城市排水系统高效率，高质量的运转。

Part 4

应用情况和经济效益

本项目技术应用在上海、浙江、江苏、湖北、江西、广东、河南等省市城市黑臭水体整治、排水系统问题排查检测、修复工程及养护工程中，累计投资逾107亿元，近3年新增产值约3.1亿元，利润6319万元，税收1863万元。本项目发明装备及应用工程受到国家水专项专家验收组、多地排水管理部门的高度评价，取得显著的经济效益和社会效益。

浙江舟山

广东广州

上海

江苏常州

Part 5

主要完成单位及完成人

本项目以城镇排水系统提质增效为导向，在上海城市建设设计研究总院（集团）有限公司建立城镇排水系统提质增效的措施和方法体系的基础上，联合武汉中仪物联技术有限公司、上海管丽工程建设有限公司、上海誉帆环境科技有限公司以及常州市排水管理处开展技术研究与推广应用。上海城市建设设计研究总院（集团）有限公司确定城市排水管网提质增效的措施，制定了排水管道检测、修复和维护治理的技术规程。武汉中仪物联技术有限公司进行排水管网检测和评估设备、软件和配件等集成装备的开发。上海管丽建设工程有限公司和上海誉帆环境技术有限公司针对排水管网存在的结构性缺陷进行非开挖修复技术设备和施工方法的研发。常州市排水管理处以常州市区的排水管网系统为项目技术应用示范点进行排水管网修复、运行和维护管理的研究，包括管道沉积物污染的控制，雨水等外来水污染的控制。五家完成单位构建了紧密合作的研发设计和成果应用联合创新体系，高效地推动了技术的转化、推广和应用。

本项目的主要完成人及工作如下：

唐建国，教授级高工，上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司总工程师，《净水技术》杂志社编委，本项目总负责人，全面设计项目总体研究方案和技术路线，提出了排水口、排水管道和检查井的问题调查、检测、评估、修复和维护管理治理体系，协调了理论研究、技术开发及装备推广应用相关工作。

周传庭，高级工程师，上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司环境与交通设计院副总工程师，本项目主要完成人，参与设计项目总体研究方案和技术路线的制定，协调理论研究、技术开发及装备推广应用相关工作，提出了调蓄池控制排水管网溢流污染的关键技术。

许光明，教授级高工，常州市排水管理处党委书记、处长，本项目主要完成人，主持和参与多项城市雨水径流污染控制、排水管网综合整治科研项目，提出了城市黑臭水体综合治理的关键对策，制定了城市排水管道治理和维护方法，并开展了示范工程应用。

孙跃平，高级工程师，上海管丽建设工程有限公司董事长，本项目主要完成人，参与提出了城市排水管网整治的关键对策，制定了城市排水管道检查和治理多项技术规程，并开展了示范工程应用。

郑洪标，武汉中仪物联技术股份有限公司总经理，本项目主要完成人，主持排水管道机器人检测装备的研发项目，制定了城市排水管道检测和修复多项技术规程，并开展了示范工程应用。

李通，上海誉帆环境科技有限公司副总经理，本项目主要完成人，参与研发城市排水管网非开挖原位修复技术，并开展了示范工程应用。

陈俊，教授级高工，常州市排水管理处总工程师，本项目主要完成人，主持和参与多项城市雨水径流污染控制、排水管网综合整治科研项目，开发了城市排水管网检测、修复和运行维护的关键技术，并开展了示范工程应用。

赵国志，教授级高工，上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司环境与交通设计院总工程师，本项目主要完成人，参与提出城镇排水管网问题排查及整治的关键技术方案，参与研发雨水调蓄技术控制排水管网溢流污染。

张婉珈，武汉中仪物联技术股份有限公司研发工程师，本项目主要完成人，主持排水管道机器人检测装备的研发项目，制定了城市排水管道检测和修复多项技术规程，并开展了示范工程应用。

杨后军，上海管丽建设工程有限公司技术部经理，本项目主要完成人，参与研发城市排水管网非开挖修复技术，制定了城市排水管道检查和治理技术规程，并开展了示范工程应用。

梅晓洁，高级工程师，上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司设计研发人员，本项目主要完成人，参与国家《城镇污水处理提质增效三年行动方案》的编制及前期研究工作，参与提出城市排水管网问题排查和整治的关键对策。

赵刚，上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司博士后工作站站员，本项目主要完成人，参与提出城市排水管网问题排查和整治的关键对策，并开展城市黑臭水体整治和排水系统提质增效的研究。

供稿：本文由“排水管网问题排查及整治关键技术与应用”研究小组供稿

排版：西贝

校对：王佳