精准“把脉”雨污管网:在线监测闭环管控破解混接改造验证难题(上篇)
1、痛点透视:雨污混接治理的"三无困境"与传统路径瓶颈
随着城市化进程加速,雨污混接引发的面源污染、管网超负荷运行及水体黑臭等问题已成为城市水环境治理的核心挑战,也是最难啃的“硬骨头”之一。近年来,全国范围内多个城市大规模的推进了雨污混接改造工程,虽在工程层面实现了管网分离,但其实际效果验证仍面临系统性瓶颈。【小编:花费巨额资金开展的工程到底实际效果怎么样?不是只看看竣工图纸、工程量就可以得到确切答案的。“不看苦劳看效果”才是科学开展改造工程的正确之道。如果没有科学有效的定量验证手段和方法,那么“花钱打水漂”的事情是可能会发生的……】由于通常在改造前,往往缺乏对排水管网运行状态的精细化本底数据,如旱天污水浓度基线、雨天径流污染特征、管网液位动态规律等;在改造后的效果评估往往陷入"无基准对比、无过程验证、无长效追踪"的困境,无法采取科学定量的方式进行闭环管理。现有检测中的传统技术手段主要依赖人工排查、周期性水质采样及经验性判断等方式,存在三大突出的矛盾:其一,混接点隐蔽性强,人工检查难以覆盖深埋管网及交叉节点,导致漏判率居高不下;其二,管网改造前,由于长期缺乏系统性的动态监测布局,改造区域存在显著的本底数据缺失问题,现状不清;其三,评估指标往往以"完成改造量"替代"实际效果",主观性判断替代科学量化,造成了"重工程轻实效"的治理偏差。【小编:目前,排水管网的整治工作已经进入深水区,不是简单翻翻井盖子、补充建设空白区域、划定区域挖了重埋等措施就可以应对的,如何在复杂联通的系统中找到关键问题区域,如何开展有效的“靶向治疗”和定量效果评估,是排水管网科学整治必须要探索的路径之一,那么在线监测是一项重要的、可用的、有效的分析方法,可以为精准施策提供可靠依据,本文视图给大家梳理整体技术体系和关键技术环节。】
2、体系革新:"雨污混接验证体系"三阶段路径——分区监测-效果验证-溯源闭环
在此背景下,建立基于在线监测的动态量化验证体系成为突破现有技术瓶颈的关键路径。清环技术团队提出了基于"分区监测-效果验证-溯源闭环"的雨污混接成效验证体系,通过多点分布式部署高精度、代表性强、可靠性高的在线流量+在线水质监测设备,对改造区域实施网格化动态分区持续监测,全面反映区域排水规律变化。具体而言:在雨水管网区,重点验证旱天管道液位是否稳定(判定污水混接是否消除)、是否存在污水接入雨水管网的持续排放、雨天峰值流量削减率(评估截流设施效能);在污水管网区,通过流量监测数据对旱天排污规律(判断旱天是否有外水入侵)及雨天降雨入流评估值(评估雨天雨水进入污水管网的定量程度)开展分析。基于监测数据构建量化评估模型,可实现两个核心目标:其一,建立工程改造前-中-后全周期的监测数据集,形成"目标-实际"的对比分析基础,摸清本底情况;其二,对持续存在异常数据的管段向上游溯源分析,精准定位未整改混接点或新增违法排水户,形成"监测-验证-治理-再监测"的闭环管控机制,确保雨污混接的改造效果定量达到预期。
3、案例起点:某改造工程评估短板与监测对应分析
某城市在前两间开展了雨污混接管网专项整改工程,但随着工程的持续推进,对修复效果的评估却存在显著短板,如:工程量统计仅停留在管网修复长度层面,对"污水回流量提升多少""雨天雨水入侵量减少多少"等核心效能指标缺乏定量评估。更关键的是,由于未采集改造前管网运行的本底数据(如旱天污水基流量、雨天混接流量等),政府部门难以对整改成效进行科学验证,形成"重施工轻验证"的治理盲区。管理者非常担心最后钱花了效果不知道会怎样,缺少可靠的监测数据来支持后续工程的进展及效果。
针对这一痛点,清环技术团队提出了"分区监测-效果验证-溯源闭环"的量化评估体系,采用"在线流量+在线水质"双参数同步监测的模式,依托管网拓扑关系将工程实施区域划分为若干独立监测分区,在每个分区内对改造后的管网实施精细化监测,精准识别不同区域的改造效果。具体实施中,通过旱天排污规律统计与雨天降雨入流分析实现定性验证,结合降雨入流评估值开展定量评估,构建"定性+定量"双重验证机制。
4、工程概况:典型居民区市政雨污分流改造实施路径
以某典型改造区域为例:该区域两条改造污水管段均位于污水系统上游,汇水区域以居民小区为主。改造前仅存在一根合流管道,雨污水通过该管道直排下游雨水管网,同时上游正常污水管网也接入此合流管,形成严重雨污混接,导致污水违规进入雨水系统。

图1 雨污混接改造后管网监测示意图
管理部门通过雨污分流改造工程,在合流管道旁并行敷设一条新污水管网,将原合流管道转为专用雨水管,实现雨污分流。
5、问题诊断:监测点2异常数据分析揭示雨水入侵实证
为验证改造效果,技术团队在改造后的污水管道1末端设置监测点1,在污水管道2末端设置监测点2,通过双点位流量与水质连续监测,对整条改造后污水管网进行诊断。这种布局既能验证单条管段的独立运行状态,又可交叉验证汇水区域整体雨污分流成效,为精准评估提供可靠充分的数据支撑。【小编:大家一定要记住,不是每一种流量仪都可以适用于排水管道!只有采用断面扫描式等方式的流量仪,全面获得复杂流场环境下具有代表性的可靠流速数据,才能为排水管网整治提供具有代表性、可靠性、准确可信的流量数据,否则如果数据本身就不可信,那么分析结论就很难站住脚啦。具体可参考:清环主编的《多普勒断面扫描式排水管道在线监测流量仪》T/CSGPC045-2025发布、排水管道流量仪高中低档如何选—智慧排水之乱弹(129)】

图2 雨污混接改造后管网监测示意图
在监测期内,监测点2旱天日均流量约为550m³/d,表征其上游所有污水管道每日收水550m³/d。
通过对监测2的每日流量监测数据进行多天数据的聚类分析,防止偶然数据导致的结论偏差,得到该点位的旱天排污规律。【小编:对于排水管网的判断,一定要注意时间代表性问题,单一时间点、单一天的监测都可能会有随机扰动偏差,要使用连续多日的数据来做聚类分析,可以大幅提供分析结论的可信度。】根据用水波峰波谷及流量判断,该点位虽然在夜间整体呈现波谷,但出现了几个流量突增点,因此该监测点位排水规律不符合居民生活用水规律,即可能存在外水入侵问题。

在监测期内,该监测点共记录了4场不同量级的降雨事件(涵盖大、中、小雨),对每场降雨开展了降雨入流曲线分析。【小编:这也说明了连续监测的重要性,要对多场次降雨进行分钟级的连续监测,才能更生动的刻画雨天对污水管网的影响程度和规律变化。】分析结果显示,当降雨量达到23mm(中雨级别)时,降雨入流量开始出现显著上升趋势。

图3 23mm降雨(中雨)监测点2入流曲线
根据《城镇污水管网入流入渗监测与评估标准》(T/CECS 1764-2024)【参见:清环参编团标《城镇污水管网入流入渗监测与评估标准》T/CECS 1764-2024发布】,定义降雨入流评估值为单位毫米降雨下单位管段内降雨入流量。
表1 监测点2不同降雨事件的降雨入流入渗评估值
序号 | 降雨日期 | 降雨量(mm) | 降雨入流入渗评估值m³/(km*mm) |
1 | 6.30 | 13 | 11.2 |
2 | 7.2-7.3 | 51 | 17.0 |
3 | 7.4 | 25 | 13.5 |
4 | 7.7 | 23 | 23.6 |
在监测期内,针对监测点2的汇水管网,计算了四场不同量级降雨事件(涵盖小、中、大雨)的降雨入流入渗评估值。结果显示:四场降雨事件下,该管网的降雨入流入渗评估值均高于规范标准限值10m³/(km·mm)。其中,最大值出现在7月7日的23mm中雨事件,评估值达23.6m³/(km·mm)。这一数据表明,该管网在小雨、中雨及大雨工况下,降雨入流量均未达到规范要求,存在明显的雨水入侵污水管网现象。结合评估结果可初步判断,其上游管网仍存在雨污混接问题。
6、阶段价值:"雨污混接验证体系"在效果量化与问题定位的意义
本案例通过构建“分区监测-效果验证-溯源闭环”动态量化体系,实现了雨污混接治理从经验驱动向科学驱动的范式转型。该体系通过全周期数据监测建立改造基准,结合空间分析精准识别改造效果差异区域,有效突破传统治理中“无基准对比、无过程验证”的瓶颈,推动治理模式从“重工程轻实效”向“效果导向”转变,为资源优化配置提供科学依据。
本阶段成果不仅验证了动态量化体系在效果量化、问题定位及长效追踪中的核心价值,更通过精准问题定位为下篇溯源闭环阶段奠定关键基础。下篇将基于问题管段向上游延伸溯源,结合管网拓扑与用水规律分析,精准定位混接点或违法排水户,实现“监测-验证-治理-再监测”的闭环跃升,推动治理资源从“广撒网”转向“精准狙击”,最终达成雨污混接长效根治与水环境质量持续改善的目标。