CN113356158A - 一种城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，包括以下步骤：(1)对暗涵进行检测和现场调查；(2)对检测后的暗涵进行结构性改造，并对暗涵内部的淤泥和垃圾进行清除；(3)对暗涵内部水质进行提升改造，其改造内容包含暗涵排水口调查及排口改造，暗涵结构性修复，暗涵生态补水，暗涵渠底硬化以及暗涵面源污染整治；(4)对水质提升改造后的暗涵进行结构性恢复；(5)对整治后的暗涵进行排水数据信息统计。(6)对整治后的暗涵进行监控。本发明的排水暗涵原位系统整治及监测管控方法，可为城市水环境改善，市政排水基础设施改造提供一种路径，并可以根据本次整治方法，应用于类似条件的排水系统改造中。

Description

一种城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法

技术领域

本发明涉及城市排水技术改造和水环境治理领域，尤其涉及到城市排水暗涵水质改善和功能性改造的技术集成方法。

背景技术

排水暗涵作为分布在城市中的重要市政基础设施，在城市行洪排涝方面有着十分重要的作用，但随着投入使用年限的不断增加，城市大规模的进行边界扩张，基础设施运维投入的不足，越来越多的排水暗涵失去原有的行洪功能，逐渐转变为污水排放，垃圾偷排偷倒的地下污水池。其不仅严重影响了城市正常的行洪排涝，也会对城市水环境质量造成极大的影响，降低周边居民的生活质量。

传统暗涵的整治方法通常较为简单，改造功能较为单一，通常是小范围的结构性修复，不重视对暗涵使用功能的整体恢复。这种情况使得暗涵整治往往不能一次整治到位，且整治完成后投入使用不久仍然会发生功能性退化和使用效率低下的情况。随着我国数字化领域的不断发展，暗涵作为重要的市政基础设施，利用数字化手段提高其运行效率对于提高城市基础设施管理水平有着重要意义。

另外在我国大部分城市暗涵使用过程中，其内部存在大量的污水和垃圾，对于暗涵内部水质进行提升，对于目前城市水环境质量的改善有着至关重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市排水暗涵原位系统整治及监测管控方法，恢复排水暗涵的使用功能性，便于排水暗涵监测管控。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)、对暗涵进行检测和现场调查，检测内容包括暗涵的平面位置、三维尺寸、结构类型以及汇水范围、汇水范围的位置等排水系统数据信息；

(2)、在步骤(1)的基础上，对于暗涵的结构进行改造，改造内容包含人员进出孔开设，设备进出孔开设；对暗涵内部的淤泥和垃圾进行清除；

(3)、在步骤(2)的基础上对暗涵内部水质进行提升改造。

(4)、在步骤(2)和步骤(3)的基础上对暗涵上部开设的人孔和检修孔进行封口恢复；

(5)、对暗涵排水的信息进行建档，建档内容包括暗涵排水口的位置，尺寸，结构类型以及汇水范围、汇水范围的位置等排水系统数据信息；

(6)、利用监测设备对暗涵运行情况进行监测管控。

对于步骤(2)，对于现状排水暗涵进行局部结构性改造，包括暗涵顶板开孔，检修通道设置，交通疏解标牌放置等。其中暗涵顶板开孔需要根据后续淤泥和垃圾清除方法设置满足施工要求的尺寸的进出孔，当暗涵尺寸较小时，可只开人员进出的通道孔；当暗涵尺寸较大，内部结构相对复杂时，根据实施需要开设备进出孔和人员进出通道孔；设备进出孔需要满足后续进出设备的放置要求；当满足后续施工要求的结构性改造实施完成后，对暗涵内淤泥和垃圾进行清除，其中淤泥清除方法包括但不限于人工清淤，吸污车清淤以及装载机等机械方法对淤泥进行清除；暗涵内的垃圾包括暗涵内的所有生活垃圾，固体结构物等与暗涵使用功能无关的杂物，清除方法可为人工或者机械清除。

对于步骤(3)，在步骤(2)的基础上对暗涵内进行水质提升技术改造，恢复其原有使用功能。

在步骤(3)进行之前，需要对上一步骤的结构改造，淤泥和垃圾清除等执行情况进行评估，决定是否执行步骤(3)。

在一些具体的实施方案中，步骤(3)所述的暗涵水质提升技术包括对暗涵排水口的调查及相关改造。暗涵排放口的识别包括人工对暗涵排放口全线进行初步测探其排放口的尺寸，污水排放情况，排口材质等基础排口信息，排口识别也可根据暗涵实际情况使用排查机器设备，测量内容包括排放口坐标尺寸等详细排口属性信息；待暗涵排放口识别完毕后需要对不同排放口类型进行分类改造。其中根据排口识别结果，对于合流制排水系统中的雨水排放口，需要进行溢流污染物控制改造，其中改造方法包括但不限于合流制排口截留式控制改造，合流污染物调蓄控制改造等溢流污染物控制方法；对于排口识别统计的污水排放口，在暗涵一侧进行封堵改造，确保污水排放口不能够进入暗涵中；对于雨污分流排水体制中的雨污混接排放口，需要对污染物进行溯源，在上游进行改造，以确保雨水排放口恢复其使用功能；对于识别判定的雨污分流排水体制中的雨水排放口，可结合实际应用条件，对雨水排放口末端进行拦污沉砂装置改造，将杂物，泥砂拦截在雨水排放口外部，最大程度的减小杂物，泥砂进入排水暗涵中。

在一些具体的实施方案中，步骤(3)暗涵水质提升技术还包括利用非河水等清洁水资源对暗涵进行生态补水及方法制定。其中暗涵补水水源包括利用城市中水等再生水、天然河道生态基流以及自然雨水等。当利用城市再生水补水时，引水形式可以是管渠，人工引水明渠等形式，其中引水时需要在进入暗涵末端加装手动控制启闭设施，以实现人工控制其开关。当使用天然河道生态基流对暗涵进行补水时需要在进入暗涵前设置人工控制的启闭设施，以确保人工可以控制生态水源的补充与否；当使用雨水作为水源对排水暗涵进行补水时，可以通过在暗涵上游建设调蓄储存设施，对降雨后期清洁的雨水进行临时储存，也可以利用在暗涵中加装翻版闸门，在不影响上游行洪排涝的基础上，储存一部分清洁水在暗涵中，待降雨过后或者静止一段时间后打开翻版闸门，将水冲刷如暗涵中，实现暗涵补水功能。

在一些具体的实施方案中，步骤(3)还包括对暗涵结构进行修复，其修复的方法需要结合暗涵内部结构性损坏情况进行判断。局部破损较为轻的区域可使用喷涂法等方法，对于暗涵结构性损坏较为严重的区域，可根据实际外部条件实施局部暗涵翻建的形式，其目的在于确保暗涵的结构性完整。

在一些具体的实施方案中，步骤(3)还包括对暗涵渠底进行硬化，其中暗涵渠底硬化主要应用于非硬质底部的暗涵，结合步骤(1)暗涵检测情况和步骤(2)暗涵淤泥清除情况，需要对暗涵底部进行高程复测，根据复测结果，当暗涵纵向坡度出现起伏超过一定误差允许范围时，对暗涵底部进行硬质化改造，通过起终点坡度控制，将暗涵坡底进行挖出或填高，确保暗涵中的水能够顺利排放出暗涵中，不在暗涵中积存积水。

在一些具体的实施方案中，步骤(3)还包括对暗涵上游的面源污染进行治理。将暗涵上游的面源污染分为汽修洗车类面源污染，餐饮类面源污染以及垃圾站面源污染，结合不同类型的面源污染形式，制定不同的改造策略；对于汽修洗车类面源污染，对汽修废水收集设施需要进行改造，改造方法包括对汽修洗车类排水设施下游加装沉砂隔油池，针对室外汽修类店面进行收集装置加装，确保洗车的废水不进入暗涵内部污染暗涵；对于餐饮类的面源污染，结合面源的数量和规模制定不同的收集改造方法；对于零星的餐饮面源污染，在出户口位置加装污水倾倒口等污水收集设施，将餐饮废水收集至市政污水管道中，不再进入暗涵内部；对于大型餐饮食街类面源污染，其面源污染的控制可以结合餐饮食街规模修建统一的废水收集设施和通道，也可在进入暗涵前设置雨水调蓄池等雨水储存设施，将漏排的废水或者冲刷餐饮食街后的雨水，收集到雨水调蓄设施内，以确保废水和污染的雨水不进入到暗涵内部；对于垃圾站类面源污染，可通过修建废水收集设施，将污水收集到市政管道中，不再进入暗涵内部。

对于步骤(4)，对暗涵上部开设的人孔和检修孔进行封口恢复，其恢复形式根据暗涵现状结构进行制定。可以是以盖板涵形式恢复，也可以是对混凝土结构暗涵进行整体恢复，恢复后上部每隔40米需要至少保留一个直径为700mm的检修进出人孔。

对于步骤(5)，对暗涵排水数据进行收集建档，其中暗涵排水数据主要包括暗涵平面位置，三维尺寸，结构类型。排水系统数据信息需要结合暗涵排水口的位置和上游汇水范围，制定每一个排水口的汇水范围类型档案。

对于步骤(6)，在步骤(4)和步骤(5)完成后，利用监测设备对暗涵运行情况进行监测管控，其中监测包括暗涵中加装的暗涵检测设备监测以及暗涵中水质，水量监测。

本发明提供的方法包含对暗涵的现场调查及相关检测，对暗涵进行结构性改造，淤泥和垃圾的清除，为暗涵整治提供前置条件。通过暗涵内部排水口调查和改造，暗涵结构性修复，暗涵生态补水，暗涵渠底硬化以及暗涵上游排水面源污染整治，实现对暗涵内部水质的提升，改造后的暗涵对其结构进行局部恢复并结合已改造内容对暗涵进行监测。与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明提出了一种排水暗涵的综合整治方法，为目前排水暗涵整治和水环境改造技术领域提供了综合性的改造措施。通过本发明的暗涵整治方法，可以系统化的对暗涵进行升级改造，为后续相关水环境改造提供可借鉴的系统方法，本发明的治理路线也可应用于相关新建暗涵的验收。

(2)本发明提出暗涵综合治理的前置改造条件，即对暗涵进行结构性改造，以确保暗涵主体结构能够满足后续相关要求。

(3)本发明提供了一种排水暗涵水质提升的整治方法，为暗涵内水质改善提供解决思路，并将暗涵排口整治与面源污染整治等控制外源污染的措施纳入到本发明的技术方法中，实现对污染物的隔离。

(4)本发明还进一步的提供了整治后暗涵恢复以及暗涵整治后的信息统计，为后续城市管理部门管理提供详实管理信息。

(5)本发明所提供的排水暗涵综合整治方法不局限于应用在暗涵整治中，对于城市排水系统改造中也可应用。

附图说明

图1是本发明排水暗涵综合整治的主流程图；

图2是本发明暗涵排口改造的示意图；

图3是本发明暗涵生态补水及方法的示意图；

图4是暗涵面源污染整治的示意图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1，本发明提供的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，主要包括以下步骤：

步骤S10：排水暗涵检测及现场调查。

排水暗涵检测包含对排水暗涵平面位置，埋深，三维尺寸，结构类型，汇水范围，行洪规模等信息进行获取，为排水暗涵综合整治的第一步工作，其相关数据获取形式包括但不限于资料调研，现场调查等。根据排水暗涵检测及现场调查的结果，初步判定是否对暗涵进行进一步整治，如暗涵使用功能等无较大问题时不再执行下一步骤。

步骤S20：排水暗涵结构改造，淤泥和垃圾清除

在上一步骤完成后，执行排水暗涵综合整治的后一步骤，即对排水暗涵进行结构改造以及对内部的淤泥和垃圾进行清除。

对暗涵的结构性改造主要是为了执行淤泥和垃圾清除，水质提升，监测系统改造等对暗涵原有结构进行局部改造的内容。针对淤泥和垃圾清除的改造可以是对暗涵顶板进行开孔，其开孔的尺寸和大小取决于暗涵淤泥和垃圾清除的方式，当暗涵中淤泥较少时，可间距一定距离开具小尺寸的人员通道孔，其间距满足逃生，通风的相关要求，以满足人员下暗涵作业的安全需求。当需要使用机械设备对暗涵淤泥和垃圾进行清除时，除满足人员逃生，通风的要求外，还应该满足设备进出的要求，淤泥清除方式包含但不限于人工清淤，吸污车，装载机等方式，垃圾清除主要是利用人工或机械对影响暗涵使用的建筑、生活垃圾进行外运。暗涵中的淤泥和垃圾清除后，应确保能够在暗涵中进行正常通行作业。

步骤S30：对暗涵水质进行提升。

在前述步骤满足要求后，执行暗涵水质提升，暗涵水质提升技术一共包含五项内容。暗涵排水口调查及排口改造为对汇入暗涵内的雨水进行系统控制，以解决其外源污染问题；暗涵结构性修复为结合步骤S10的结构检测结果所提出的暗涵修复措施。暗涵修复主要包括对暗涵的表面进行修复处理，局部暗涵的结构性加固处理，局部暗涵破损比较严重的区域可以对暗涵局部段进行翻建。本步骤执行的暗涵结构性修复主要是恢复原有暗涵的结构性功能，不与S20步骤中的暗涵结构改造冲突。本步骤还包含对暗涵进行生态补水，其主要方法为利用外部水源对暗涵进行定时冲刷，将局部存在的污染物或少量异物冲刷出暗涵中，以方便后续在对暗涵维护中减少暗涵清淤的次数。本步骤还包含对暗涵内地进行硬化的改造，主要适用于原有暗涵无硬质化底部而采取的措施，通过暗涵纵坡改造使得暗涵起点和终点坡度一致，确保暗涵底部不被水流冲刷，也可以使得暗涵内部水能够顺利排放，不存积在暗涵底部。

本步骤还包含对暗涵汇水范围内的面源污染进行整治，对面源污染的整治首先将面源污染的类型进行了分类，并根据面源污染的类型设定不同种类的整治措施方案，目的是减少降雨时受污染的雨水进入暗涵内部，对暗涵进行污染整治。

步骤S40：暗涵的结构性恢复。

暗涵结构性恢复主要是指在步骤S20中对暗涵进行结构改造后，将检修人孔或者设备进出孔进行修复封口，以确保结构性修复后暗涵顶板能够恢复原有的使用功能。其具体恢复形式可以使盖板涵开孔或者是整体恢复，但要保留检修进出孔。

步骤S50：暗涵排水数据信息建档。

本步骤主要为对暗涵排水汇水范围内的地域进行数据信息建档，数据信息建档的第一步是根据暗涵内排水口的分布及汇水范围，对暗涵排水口进行初始登记，登记信息包括排水口编号，排水口管径，排水口位置，高程数据，材质等信息。待排口信息登记完成后，对每个排水口的汇水范围进行数据登记，登记内容包含汇水面积，汇水地理坐标位置，汇水范围的用地属性，汇水范围的高程信息等。

步骤S60：暗涵监测管控。

本步骤主要为对整治后的暗涵及其监测设备进行管控。整治后的暗涵管控主要利用加装的水质，水量，水位等数据采集装置，对暗涵运行情况进行监控。当发生降雨时，结合降雨强度等信息，对暗涵运行情况，水量和水位改变情况进行统计。当降雨强度，降雨时长等雨情信息与水量水位改变情况出现异常时，可对暗涵汇水范围内上游雨水管进行排查，结合不同位置监测探头组合，可缩小上游雨水管排查范围，以提高排水系统的监控水平。不降雨时，当暗涵中检测到异常水质时，可结合不同位置监控探头，缩小异常汇水范围内的污水排放情况，便于后续提高污水系统的运行监控水平。对于暗涵中监测探头，结合改造后的暗涵检修人孔，定期对其进行清障维护，当监测探头发生损坏需要进行维修时，可利用人孔或设备检修孔进行更换。

如图2本发明的步骤S30包含暗涵排水口改造的相关方法。根据上述暗涵检测及相关改造，淤泥和垃圾清除后，能够满足暗涵内部人员的正常通行后，对暗涵排水口进行相关识别，识别方法包括但不限于人工排查和常规的测量手段，也可以是利用影像数据收集车或者是三维激光扫描仪等。其结果是将暗涵内排口全部统计出详细的数据信息。待排口全部识别并排查出后，对暗涵的排口类型进行分类。对于排放口可分为合流制排放口和雨污分流排放口；对于合流制排放口的改造，主要是对合流制排放口的溢流污染物进行控制，可采取的方法包括但不限于截留式改造以及溢流污染控制调蓄池的建设等。对于雨污分流制排放口主要分为三类，第一类为雨污分流制排放口的污水排放口，这一类排口在暗涵中将末端排口进行封堵，第二类为雨污分流制的雨水排放口，针对这一类排放口主要为设置拦污装置减少雨水冲刷进入到暗涵中的污染物，第三类为雨污分流制中的混流排放口，混流排放口的改造可以是建设截流井，也可以是在上游对污染物进行溯源等。

如图3本发明的步骤S30还包含相应的暗涵生态补水及方法。暗涵补水水源本次按照来源不同分为三类，即再生水，生态基流和雨水。暗涵中补水水源确定后，通过建设重力或压力管道，自然管渠等方式将水源引入暗涵起点，并且通过暗涵源头加装阀门或者控制闸门，对水源进行控制，其控制方法可以是手动控制开关，也可以是远程控制开关。暗涵补水的方法在旱季时定期开启补水水源，对暗涵内部污染物进行迅速扩散。当发生降雨时将暗涵上游的开关关闭，确保暗涵能够正常的发挥行洪排涝功能。

如图4本发明的步骤S30还包含暗涵面源污染控制的分类改造方法。将暗涵上游的面源污染分为汽修洗车，餐饮和垃圾站三大类。针对汽修洗车类主要改造方法是将汽修洗车废水下游加装隔油沉砂池，并通过污水收集管道将隔油沉砂池导入污水收集系统中。确保废水不会进入到暗涵中。对于室外的洗车类型通过将室外洗车收集范围内的地块加装废水收集篦子，将冲刷的废水收集进污水收集系统中；对于垃圾站将垃圾站出入口位置加装废水收集篦子，将雨水冲刷后的污染物收集进入污水管道中。对于餐饮类面源污染物，可根据其餐饮规模分为两类，对于零星的面源污染，在其店面位置处加装污水篦子来收集店面废水；对于大面积的餐饮类，通过新建废水收集篦子以及调蓄池来收集餐饮面源废水。

下面以具体实施案例对本发明的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法进行讲解。

本次例举的实力方案为某南方城市水污染整治类工程实际应用的暗涵整治类项目。

在项目前期对某暗涵进行了相关测量和检测，获取了暗涵的平面位置，尺寸等详细的数据信息。数据获取后对暗涵上不进行了结构改造，间隔60～80米开设了检修孔和设备孔。通过改造后的进出孔，通过人工和机械设备对暗涵内部进行了淤泥和垃圾的清除。暗涵清淤和垃圾清除后，对暗涵中的排放口利用三维激光扫描设备进行详细测量，根据测量结果将排水口进行了统计分析，分析后将污水排放口进行了封堵，对于分流制中的雨污混接排放口，对污染物进行了溯源，结合溯源成果对上游排水范围内的污水混接进行修正；对于暗涵两侧雨水排口通过加装限流截污装置，将局部受污染的雨水收集进入到污水管中。通过对暗涵内部进行检测，对暗涵内部中破损的部分进行了修复，由于暗涵内部为非硬质化底部，对暗涵底部进行了渠底加固。通过对上游汇水范围进行调查，暗涵汇水区域内有不同数量的汽修站，垃圾站以及餐饮商铺。对于餐饮类商铺通过在商铺门口新建污水篦子来对餐饮废水进行收集；对于垃圾站和汽修类面源污染源，通过新建废水收集篦子对降雨冲刷后的污染雨水进行收集，并通过市政污水管收集到污水处理厂进行处理。通过新建再生水补水管道对暗涵上游进行了补水。

水质提升改造后，对初始的人孔及检修孔进行了恢复，恢复后的检修孔或人孔可根据需要开启，方便后续运维。通过在暗涵上游加装在线水质水量检测设备对暗涵内的雨水进行监测。结合前述检测及现场调研结果，对暗涵排口，汇水等数据信息建设相关暗涵档案。

另外应该说明的是：以上示例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管对前述的实施案例进行了说明，本领域的普通技术人员应当理解：其可以对前述实例所记载的方案进行修改，或局部替换：这些修改或者替换，并不是技术方案脱离本发明实例技术方案的范围。

Claims (7)

1.城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、对暗涵进行检测和现场调查，检测内容包括暗涵的平面位置、三维尺寸、结构类型以及汇水范围、汇水范围的位置；

(2)、在步骤(1)的基础上，对于暗涵的结构进行改造，改造内容包含人员进出孔开设，设备进出孔开设；对暗涵内部的淤泥和垃圾进行清除；

(3)、在步骤(2)的基础上对暗涵内部水质进行提升改造；

(4)、在步骤(2)和步骤(3)的基础上对暗涵上部开设的人孔和检修孔进行封口恢复；

(5)、对暗涵排水的信息进行建档，建档内容包括暗涵排水口的位置，尺寸，结构类型以及汇水范围、汇水范围的位置；

(6)、利用监测设备对暗涵运行情况进行监测管控。

2.根据权利要求1所述的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于，步骤(1)中，对于暗涵检进行测及现场调查，包括对待整治排水暗涵进行平面位置定位，三维尺寸测量以及结构类型判定。

3.根据权利要求1所述的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于步骤(2)中，对于暗涵结构改造，淤泥和垃圾清除，包括对暗涵顶盖进行人工检修和设备进出开孔，开孔尺寸和间距取决于淤泥和垃圾清除方法，开孔后需要对淤泥和垃圾进行清除。

4.根据权利要求1所述的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用的暗涵水质提升技术，包括暗涵排水口调查及排口改造，暗涵结构性修复，暗涵生态补水，暗涵渠底硬化以及暗涵面源污染整治五个处理技术。

5.根据权利要求4所述的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于所述的暗涵排水口调查及排口改造，需要对暗涵排口进行识别，根据识别的相关结果，将暗涵排水口分为合流制溢流控制改造，污水排放排口改造，雨水排口污水混接改造，雨水排口改造四个类型，并根据四类排放口的不同类型，制定不同的排口改造策略。

6.根据权利要求4所述的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于所述的暗涵生态补水包括对暗涵进行多水源补水，补水水源包括再生水，天然生态基流以及雨水。

7.根据权利要求4所述的城市排水暗涵原位系统整治及其监测管控方法，其特征在于所述的暗涵面源污染整治，包括对暗涵上游汇水范围内的面源污染进行整治，将其分为汽修洗车类，餐饮类以及垃圾站三类，其中餐饮类又分为零星餐饮污染以及大型餐饮食街类污染；根据所述分类制定不同的改造策略以控制面源污染。

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