唐建國：對比德國排水管道建設，促進我國排水事業的發展

3月31日-4月1日，“2021(第十九屆)水業戰略論壇”在北京舉辦，上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司(以下簡稱“上海城建設計總院”)總工程師唐建國做了題為“德國排水系統管道情況介紹及若干問題討論”的報告。

　　德國排水管網情況

　　一、調查范圍

　　從1984-1985年起德國水協就開始對德國排水管網狀況進行定期調查（平均三~四年進行一次）。本次論壇所談內容是基于2018年的調查數據。本次調查對象是德國各地眾多的排水管網運營商，共隨機調查了423家排水管網運營商。涉及服務人口2860萬人，相當于德國總人口的34.7%。按照人口規模，此次調查將城鎮規模分為5級。從表中可以看出5萬人口以下城鎮其排水管網長度要占德國排水管網總長度的75%以上，可見德國小城鎮的排水管網十分完善。

　　本次調查的排水管網總長為126161km，約占德國排水管網總長的21.2%。其中G4級和G5級城鎮的代表性很強，但規模較小的城鎮代表性較低。各州排水管道調查情況詳見表2，柏林和不萊梅兩個城鎮調查比例數值很高。“柏林這個城市把管網全部做到100%，不萊梅作為一個直轄市，也能做到75%，很不容易?！碧平▏f道。

二、納管率

　　德國采用納管率污水的收集和處理情況，據聯邦統計局報告，德國城鎮排水系統納管率97.1%，與2013年相比，提高了0.2個百分點。本次調查的納管率為98.2%，其與此次調查G4級和G5級的小城鎮調查占比較高有關?！暗聡鬯{管率是按污水管網服務范圍的居民人口數計算，即納管人口數占總人口數的百分數。德國的戶口管理也是非常嚴格的，所以統計計算的納管率也是非常精準的。我國污水處理率的統計方法相對存在較多的不確定性?！碧平▏榻B得到。

　　德國污水納管率：用當量人口衡量是個好方法。準確、公平。

三、排水體制

　　德國基本上是北部以分流制為主，南部以合流制為主。合流制占比最高的是薩爾州，合流制占比92.1%，其次是巴登州80.8%。因原東德地區新建分流制較多，故排水體制全國排水體制分界線，德國人稱其為排水體制的“赤道線”逐步南移。

德國排水體制分布情況

　　四、排水管道長度

　　據聯邦統計局報告，德國2016年城鎮排水管網的總長度為59.43萬km。自1995年以來，城鎮排水管道長度增加了19.5萬km，即每年約增加9200km。

　　據2015年調查，合流管總長占排水管道總長42.2%，污水管道占35.8%，雨水管道占22%。按照居民人口計算，平均每人7.14m排水管道，平均40.23m一座檢查井。

五、管齡

　　德國的平均管齡為36.9年。按照各年齡段的長度比例，排水管道的平均管齡為45.3年。人口低于5萬的城鎮中，60%的排水管道的管齡在50年以下。人口超過25萬的大城鎮中，超過15%的排水管道年齡在100年以上。平均管齡為55.4年。

　　按照經驗分析，德國的這些管道平均可使用時間為80年，剩余使用年限平均為47.1年。調查認為，為了確保排水管道能夠實現應有的使用期限，在使用期內進行維修、修繕等整治是非常必要的。整治需求與管齡，或者使用年限沒有直接關系。唐建國說：“管齡不應該作為是否需要修復的指標，這對我國的管道評估很有意義?！?/p>

　　德國排水管道平均可使用時間及剩余時間一覽表（經驗）

六、管材

　　排水管道的管材分布幾乎沒有任何變化。陶土管和混凝土管的比例仍然在增加；塑料管在私人小區小口徑排水管道比較常見。

德國管材使用情況

　　七、管網缺陷狀況

　　通過數據顯示，德國目前49.9%的排水管道已進行過檢測，35.8%的排水管道做過多次檢測。尚未檢測的排水管道比例為14.3%，其中壓力管道居多。管網缺陷包括結構性缺陷和功能性缺陷兩個方面。德國將“入滲”和“外滲”作為功能性缺陷。

　　唐建國說：“影響排水管道結構安全的問題就是結構性缺陷，影響排水管道正常工作問題的就是功能性缺陷。支管和主管連接處損壞（27.3%）、裂縫（25.7%）等是結構性缺陷的主要問題，行道樹和粘附物（20.5%）等功能性缺陷對排水管道的影響也很大。德國把地下水入滲或者污水外滲作為結構性缺陷，我國作為功能性缺陷?！?/p>

八、檢查井缺陷狀況

　　排水檢查井的結爬梯損壞是檢查井最常見缺陷（19.6%）。而在上次調查中最常見的井蓋和井框的損壞則下降了6%。第三種最常見的檢查井結構損壞原因是連接處的突出或損壞（10.7%），爬梯究竟要設還是不設，是需要去思考。

九、排水管道修復

　　對于排水管道修復方面，德國與我國不同的是評價等級越低，修復迫切性越強。24.7%的排水管道狀態等級為0至2級，是需要在中短期內進行修復的。完整的排水管網管理體系，應包括修復計劃和策略。

　　歐盟標準的DIN EN752《建筑物外排水系統－第五部分：整治工藝分類》將整治措施分為三個類：

　　1）修理：局部小范圍的病害排除；

　　2）修繕：在完全或者部分利用包括其原始管渠材料的情況下，改善排水管道當前的狀態；CIPP在此類中。

　　3）更新：在原管位（內部）或者另外的位置實施新的排水管渠，替代原有排水管渠的功能。

　　管道修理呈增加趨勢，占51.1%，說明缺陷不嚴重。修繕中，非開挖內襯翻新的比例在幅增加。管道管材翻新則持續降低。在調查中，71.4%受訪者是結合幾種修復方式，進行綜合修復；28.6%受訪者是只采用一種修復方式。

十、管道修復費用

　　唐建國介紹道：“德國排水管道缺陷是可以通過修理的方法解決，說明大部分缺陷是局部的、微小的缺陷，另外通過修繕方法治理的缺陷，大部分采用的是CIPP這種方法。目前CIPP方法使用越來越多，技術改進、材料更新和公司間的競爭，使用內襯修復（翻新）的單位修復費用則逐年下降，該修復方式的改進、優化、使用頻率的提高，以及供應商之間競爭加劇等原因。但是管材翻新費用略有上升。”

　　十一、德國雨水池

　　在合流制溢流口處建設濕地設施，也是德國推行的措施。但是，這種設施沒有出水標準，也不對其進行監督考核。

　　雨水池已成為排水系統的重要組成部分。德國、日本將具有各種功能的這些構筑物統稱為“雨水池”。雨水池是對雨水、合流水截流，和/或者處理池子的綜合概念（如：雨水沉淀池、雨水截流池、雨水溢流池）德國工業標準DIN4045。我國則一律稱為“雨水調蓄池”。為什么我們加上“調蓄”二字？“調蓄”說明不了功能的內涵，也沒有與所應用場所相對應，更與對應的設計方法不協調?！暗聡F在的趨勢是溢流池越來越少，截流池越來越多，包括運行中的溢流池也在改造成截流池?！碧平▏榻B道。

　　唐建國說：“這張圖（下圖）可以很清楚的看出凈化雨水截流池和溢流池區別，最大的區別是前者沒有溢流，后者溢流水的得到沉淀的出水?！?/p>

雨水沉淀池

　　圖示是雨水截流池與溢流池合并的案例。該處排水口位于水源保護區，且排水區域（39hr）為工業區，采用分流制；雨天該分流制區域雨水先進綠地下部的截流池，再進入污水處理廠；超過截流池能力時，就進入雨水溢流池（圖中綠地），再從溢流口排出。

　　十二、地塊排水

　　德國發現了約有三分之二的排水管網的連接管有問題，這些問題主要出現在合流污水管中，或者是含有合流污水管在內的組合系統。唐建國說：“如為了解決地下室潮濕問題，居民抽排地下水至合流管網中。對污水處理系統運營商來說，這一問題會導致外來水的增加，導致相關污水處理廠的計費困難。”

　　13.4%的城鎮在現行法規中要求連接管道需經過批準，另外46.5%的城鎮只有在特殊情況下才批準連接管。地塊排水系統46.3%由當地城鎮主管當局進行驗收，21.7%地塊排水系統由市民提交相關證書進行驗收，32.0%地塊系統沒有進行驗收。78.4%的受訪者稱被要求提供相關證明、例如排水系統現狀、功能、防水測試等。

　　大約有同樣比例的地塊排水運營商被要求提供符合當地廢水法規的資質證明，以及符合RAL GZ968或RAL GZ961的專業公司認證。德國水協指出，今后，與公共部門通過選擇有質量保證的管道建設公司一樣，地塊建設的私營部門也應選擇有質量保證的管道建設公司。

　　德國排水管網背景下對我國發展的討論

　　對于管道的橡膠圈是預設還是后加？O型的橡膠圈合適嗎？

　　我國的管道使用壽命是50年，但如果橡膠圈出現問題，那管道壽命就不是50年。德國的管道橡膠圈都是預設的情況，但出廠時橡膠圈不是預設的狀態則導致部分沒有安裝橡膠圈，最后就會出現漏洞的狀態。O型橡膠圈安裝時會扭曲變形，扭曲變形后是不能使用的。

　　檢查井井距如何確定？

　　所有管道的順序一定是先做井、后安裝。

　　我國排水管道該用什么斷面形式？

　　旱天、雨天有不同的截面，保證不淤流速是排水管道暢通的前提，保證不淤流速是排水管道設計的核心。我國污水管、合流管，由于計算污水量往往是按照遠期水量，近期有流速嗎？如下圖2、5、6、7、8斷面就能夠適應近遠期。降雨大小、在地形平坦的地區，同樣上述斷面有較好的適用性。對于合流和雨水干管則宜采用9和4的斷面形式。帶有平底座的排水管道突出的優點是：可以很好地解決回填中45°區域不易填實的問題。

　　排水管道建設要注意什么？

　　如何把建設有功能、有質量和能發揮作用排水管道的理念貫穿到排水管道建設中，唐建國結合多年實踐經驗，總結了排水管道建設“六講”。“六講”簡單、明了，有道理，也是做好排水管道規劃、設計、施工和管理的基本要求。

　　第一講范圍：

　　道路排水管道工程的設計范圍與道路工程的設計范圍是不完全一致的。除了沿道路長度范圍就有可能不一致外，排水管道的設計范圍更要講道路紅線外的所要服務的范圍，目的就是要能夠把這些所服務范圍的污水、雨水有效接進來。相關規劃文件、設計文件在描述排水管道建設范圍時，一定要把道路兩側的服務范圍在文件上說清楚，在圖紙上畫清楚。這也是為今后排水戶排水納管管理提供重要依據。

　　第二講對象：

　　把服務范圍內的各類排水對象真正弄清楚，如居住小區、學校、醫院、工廠、機關、公園等。根據不同的對象確定相應的污水量、徑流系數，并統籌、合理考慮其依照規劃的發展變化。不分對象特征，采用綜合污水量、綜合徑流系數在一定程度上都是規劃、設計工作不深入、不扎實的具體表現。弄清服務范圍和服務對象是現場踏勘的重要工作，真不能“走馬觀花”。設計文件說不清服務對象，排水納管管理與運維管理可真就要“無所適從”了。

　　第三講出口：

　　排水管道建設一定是從末端向起端設計的，污水、雨水管道要與下游道路污水、雨水管相接、與泵站相接，雨水管甚至要直接接入水體。一定要搞清楚相接點基本設計要素，管徑、坡度、管底高程，更要對下游系統可否接入所設計管道的設計水量進行必要的驗算和復核，可不能夠把管子“一捅了之”。能否把大學排水工程課本里的“管頂平接”、“水面平接”應用到實際情景中，就是基本功的體現。雨水直接排入水體，就一定要說清楚所排入的水體基本情況，如常水位、多年平均高水位、最高水位等。保證“不淤流速”是排水管道設計的靈魂，一定要慎用“最小坡度”，特別是在按照遠期流量設計時，否則就要考慮沖淤措施。自流雨水排水口一定要露出來。雨水排水口露出來是保證雨水排水的暢通，是對污水混接治理工作有效性的檢驗。

　　Pforzheim市一條污水處理廠2200進水總管，過ENZ河。深度15米，總長500米。2013年建成，是全世界巴黎、蘇黎世、倫敦等城市第五個“壓力空氣墊”倒虹管。采用的方法是旱天向倒虹管“加注”壓力空氣，在倒虹管上部形成“壓力空氣墊層”，從而實現倒虹管內非滿流和高流速，避免了污泥淤積。該工程十分精細，反沖洗、壓力、水位等檢測齊全，旱流污水管和倒虹井底沖洗底防淤沖洗齊備；倒虹井設計精細巧妙。倒虹井井蓋與地表鋪裝一致，打開欄桿和防墜措施齊全完整、內部環境整潔有序。

第四講進口：

　　道路排水管道要為將服務范圍內排水對象的污水、雨水有效接入創造條件。自2006年，上海市政府實施第三輪環保行動計劃時，提出了二級管網（沿道路敷設，服務于道路兩側排水戶的排水管道）包括伸出道路紅線一米的支管和支管末端檢查井，以便于三級管網（街坊、小區、企事業單位內）排水管道的接入。現在看來，無疑是對實現污水全收集是正確和合理的做法。

　　另外為了應對雨水排水標準提高，有兩個做法，一是做“加法”，二是做“減法”?！凹臃ā辈粏问前凑招碌臉藴始哟蟮缆酚晁芄軓剑匾氖且凑招碌挠晁畼藴拾延晁髯雍瓦B管設置好，要讓雨水系統能夠做到(雨水口)“嘴巴喝得進”、(連管)“嗓子進得去”、(道路雨水管)“腸子不梗阻”、(雨水排口)“排口排得出”。

　　雨水口間距、數量、形式和連管口徑是根據其能夠保證將其收集范圍雨水。被有效“喝下去”確定的，還得做好雨水口周邊的“三個坡”，更不能被“堵了”。

　　脫離雨水收集口的雨水排水設計是不完整的雨水排水設計。“減法”就是做好LID，利用“海綿措施”把徑流量減下來，“減法”實際上也是對“進口”一種創新設計。將道路綠化隔離帶、人行道、小區內部、屋頂進行海綿化改造和設計，這就是創建“海綿城市”的具體行動，這就是城市工程海綿化。

圖中美國費城的“綠色英畝計劃”案例就證明，“減法”是雨水排水提標的重要手段。做好“減法”還會收到一個非常好的效果，那就是有效減少了“徑流污染”，這是實現城市水體“下雨不黑”的最有效措施?！皽p法”體現的是“綠、灰”相結合，體現的是“優先考慮更多利用自然力量排水”。一英畝地表改造后所減少的徑流量，不就是雨水標準提標要增加的雨量嗎?減的不就是灰色嗎?

　　在唐建國發表的《排水管道建設要做到“六講”》文章中，也談到了對廣州項目的介紹。廣州利用綠色措施實現“排水單元達標”就是對雨污混接改造工作的創造性發展。很多城市雨水排水規劃、設計文件為體現海綿城市創建和提標，不談綠色措施，而簡單地將“綜合徑流系數”調整0.6是不科學、不現實和不負責任的做法。

　　第五講系統

　　“講范圍、講對象、講出口、講進口”就是“講系統”的具體表現。在此基礎上，設計計算書還要包括：在最小水量時，如按照遠期水量設計的管道，近期最小流速不滿足要求的對策措施，包括倒虹管；在水體高水位時，排水管道高水位時，道路積水時等的排水條件的復核與驗算。當然，降雨前能夠實現城市水體低水位，是保證雨水安全排水的前提，這也是“藍色措施”?！八{色”措施是解決內澇最有效的手段之一。在新建排水管道的同時，不要忘了對“滿身是病”的現狀排水管道進行整治(這就是“管”的內容)。上海中心城區雨水排水規劃方案提出的“管、綠、藍、灰”有機結合的理念是支持排水標準與內澇標準提升和雨天出流污染削減多目標同時實現的基礎，是系統規劃的體現，也是正確的路徑。僅依靠按照若干毫米設計的所謂雨水調蓄池解決不了雨水排水提標，也解決不了城市水體“下雨就黑”。

　　上海中心城區雨水排水規劃方案提出的“管、綠、藍、灰”有機結合的理念是支持排水標準與內澇標準提升和雨天出流污染削減多目標同時實現的基礎，是系統規劃的體現，也是正確的路徑。

第六講質量：

　　“排水管道、排水管道”是指能夠發揮正常排水功能的管道，其質量是不可忽視的，沒有質量，就不能夠保證排水功能的發揮。49字箴言全面概括了對排水管道質量保證的要求。

　　管材質量要牢靠——管材現場一定要抽檢，特別是環柔度（撓曲性）

　　管道基礎要托底——基礎在承口處做槽，即托底，又限位

　　管道接口要到位——插口末端畫條線；先做井，后裝管

　　溝槽回填要密實——原土回填，重視密實度。實現“管土一體”

　　嚴密檢查要保證——提倡閉氣試驗，雨水管也要做

　　窨井質量要重視——窨井井體要與管道材質一致，也不能漏水

　　運維管理要扎實——巡視、清通、檢查、修理要跟上

　　如果還要提一個質量標準，那就是“兩張圖、兩句話”：污水管道非滿流、有濃度、水暢流；雨水管道：旱天無積泥、無水流。

　　唐建國在論壇上結合實際考察對德國一污水管道工地進行了介紹分析：

　　1、采用D400陶土管（3米節，每節約300歐元），注意插口橡膠圈是出廠前已被固定在上面了。

　　2、與用戶接口是直接連接的，德國允許直接連接；在現場用專門工具在管上開洞，并用專門連接件做好密封。

　　3、敷設好若干長度后采用“氣密法”進行嚴密性檢查，合格則開始回填。

　　4、回填采用“液態回填材料”；不需振動搗實，就可達到回填要求；沒有塵土、不要黃沙、沒有噪音、原土利用、基礎與管一體，且溝槽可很窄。

　　5、支座上有一用軟木“填塞”的縫，這就是用于管道安裝時高程誤差的調節。

　　6、為了防止地下水把木支座泡脹，影響管道高程，在使用前必須先把支座泡24小時。

　　7、綜合造價800歐元/米。

　　唐建國介紹道近期住房建設部發布的《2019年城市建設統計年鑒》，《2019年城市建設統計年鑒》中稱：我國城市排水管道總長約為74萬km。與德國排水管道總長近602萬km相比少很多。

　　無論是為解決污水管網全覆蓋、污水全收集、全處理，還是為提升雨水排水標準，解決城市內澇問題，排水管道建設一定是我國今后城市建設重中之重的任務。而且一定要把所建設的排水管道建成為：有相應功能、有質量、能正常發揮作用的排水管道。在演講的最后唐建國呼吁在做排水管網建設和維護時要講規矩、講科學、講道理、講質量！

編輯： 趙凡