小编按：如何对旱天污水管网高水位的成因进行定量化客观的分析？本文结合一个小片区的实际工作进行了研讨，从外水入侵、泵站抽排能力、管道坡度情况3个方面进行分析，科学确定了该片区高水位的主要原因，为下一步规划整治提供有力的参考。  

目前国内污水管网建设重点已从“管网建设”转向“建管运维”，但由于较多城市的污水管网长期处于高水位运行的状态，给管网的正常运维和养护工作带来了严峻的挑战。【小编：听某位行业专家发表过一个观点，深感认同。排水管网正常来讲就是合流制和分流制两种类型，但是在不正常运行的状况下就产生了憋流制、混流制等奇奇怪怪的类型。】水“憋”在管道中，不仅使得管道内部的状况难以直观了解，还可能导致管道结构性和功能性缺陷的加剧，严重影响污水管网的正常运行和污水收集效率，给排水系统带来不可估量的损失。【小编：憋流制同时也使得监测诊断的难度加大，因为在高水位运行情况下流速较慢、容易产生淤积，同时在看不到管顶的情况下如果进行流量计的安装，很难保证流量传感器安装到正确位置，从而导致监测数据的质量也是下降的。】

关于污水管网旱天高水位运行情况如何进行监测诊断分析？我们在某市C片区污水系统高水位诊断项目中进行了尝试和探索，也有了初步的成果，抛砖引玉，且看下文。

本项目位于某市C片区，区域面积大约为3平方公里，排水体制设计的是分流制区域，雨污水服务范围基本一致，污水集中收集后接入片区西南侧的污水泵站，片区污水管网约11.68km，雨水经过收集进入西北角的雨水泵站，管网长度约为12.95km。C片区存在污水管网高水位运行，且泵站满负荷运行后水位仍无法降低的现象。

一般而言，造成管网高水位的主要原因可能包括上游来水量大、下游排水能力不足以及管道设计缺陷等，基于本项目的实际情况，监测诊断工作主要从外水入侵、泵站抽排能力、管道坡度情况三个方面展开。   

图1 高水位诊断的思路分解分析图

2.1 外水入侵诊断

片区旱天水量的组成主要包括本分区产生的污水量和外水入侵量，其中外水入侵量又分为片区内的外水入流入渗量和片区外部来水量（本项目中主要是其他泵站片区汇入水量）。监测统计外水入侵量占片区水量的占比情况，分析外水入侵对管网高水位运行的影响情况。

2.2 片区污水泵站抽排能力

通过分析高水位管段的液位随泵站抽排的变化规律，可直观判断泵站抽排能力是否充足。若泵站抽排能力加大，上游管段液位降低且能够处于低水位运行状态，则泵站抽排能力充足；反之，若泵站抽排能力加大，上游管道水位仍然较高，则泵站抽排能力不足。

2.3 管道坡度分析   

根据真实可靠的管网资料分析管网坡度，是否存在逆坡，并根据各监测点液位标高分析逆坡对管网高水位运行的影响情况。

通过现场踏勘发现W3及W5-1的下游污水管网均为高水位管段，部分检查井液位较高甚至接近地面，结合管网拓扑资料，将C片区细化为6个分区，对分区出口布设水量水质在线监测点。

为了保证测量结果的可靠性，在本方案中对流量监测使用了采用断面扫描法原理的多普勒流量仪。值得一提的是，对于排水管网这样一个流场复杂分布的监测断面，监测表面流速或某个点的点流速，要想得到可靠的分析结论，将面临很大的决策数据风险。因此要进行全面的断面扫描，并且和流场匹配，才能保证流速和流量测量结果的可靠性。

4.1外水入侵情况分析

各分区汇入泵站的水量组成如下表所示。根据表中数据可以看出4#分区占泵站来水组成的比例最大为55%，其中分区外部来水（通过现场摸排及资料核实为雨水泵站截流泵）占到该分区的77%，占泵站来水组成比例第二大的1#分区占比为28%，其中外部来水（通过现场摸排及资料核实为附近片区a泵站和b泵站排入）占分区的77%~100%。整个泵站来水中旱天入流入渗量仅占7%，片区外部来水量占64%~70%，因此，片区外部来水量大是造成C片区管道高水位重要原因。   

表1 分区旱天排向污水泵站的水量组成表

4.2片区污水泵站抽排能力分析

片区污水系统在监测期间旱天主要监测到三种工况，工况①是雨水泵站截污泵开启，截污流量进入污水管网，污水泵站开1台污水泵抽污水；工况②是雨水泵站截污泵开启，污水泵站开2台污水泵抽污水；工况③是雨水泵站截流泵关闭，污水泵站开2台污水泵抽污水，三种工况下同时受雨水泵站截流泵和污水泵站影响的点位为W1、W2、W3、W6、W7、W8和W9监测点。各监测点在三种工况下变化下的液位曲线和各工况下最低液位值分别如下图所示。   

图 2 多监测点液位曲线图

表2 三种工况下各点位液位曲线变化图

对比分析三种工况下各点位液位曲线变化图可以发现，在工况③下，各点位的液位达到最低值后保持不变，但此时W6充满度为1.63，仍处于高水位运行状态，因此，污水泵站只开2台泵的时候泵站的抽排能力还是不足。

4.3管道坡度分析

管道逆坡也是造成片区高水位的原因之一，通过管道标高分析发现，W6下游污水管存在逆坡，管底高度抬升了0.74m，管底坡度如下图所示，图中标高均为绝对标高。

图 3 管道坡度图   

在监测过程中发现，在雨水泵站截流泵关闭，污水泵开2台的工况下，W6能达到的最低液位高度为0.87m，高于下游管道逆坡处管底最大标高0.24m，因此，此管段逆坡不是造成管道高水位的主要原因，外来水量大及泵站抽排能力才是造成管道高水位的主要原因，但如果只解决以上两个因素不解决逆坡管段，W6处的管道液位标高最低只能达到0.24m，此时对应水深为0.68m，充满度为0.62。

通过量化分析，C片区污水管网高水位运行的两个重要原因是外水入侵量大和污水泵站抽排能力不足，此外，W6监测点附近下游路段管网存在逆坡目前不是主要原因，但若不解决后续会有影响。

建议优先考虑减少外部来水量，观察管网液位是否下降，若不下降则需要进一步加强C片区污水泵站抽排能力。另外建议对W6下游污水管进行管道坡度进行改造。

排水管网水量水质在线监测以及基于实测数据的分析诊断，是管网高水位运行成因排查的重要定量手段之一，欢迎大家关注咨询。