巴黎百年下水道的清洗养护及其启示

2005年9月CHINAWATER&WASTEWATERSep.2005

述评与讨论

巴黎百年下水道的清洗养护及其启示

朱　燕,　李　田

(同济大学环境科学与工程学院,上海200092)

　　摘　要:　介绍了巴黎下水道的现状及其清淤防淤措施。在总结其养护管理特点的基础上,结合上海市的下水道清淤管理现状,提出了改善国内城市排水管道管理的建议。　　关键词:　下水道;　清洗;　防淤

中图分类号:TU992　　文献标识码:B　　文章编号:1000-4602(2005)09-0022-03

CleaningandMaintenanceofSewerNetwithExperienceofHundredYearsinParisandRelatedSuggestionZHUYan,　LITian(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,

China)　　Abstract:　ThecurrentstatusofsewernetinParisandthemeasuresfordesiltingwereintroduced.BasedonthesummarizationoftheirmaintenanceandmanagementandincombinationwiththecurrentmanagementofsewernetinShanghai,thesuggestionontheimprovementofurbanseweragemanagementinChinawaspresented.

　　Keywords:　sewer;　cleaning;　desilting1　巴黎下水道现状

巴黎的下水道具有150多年历史,由人员可进入的大管网系统收集生活污水和雨水,利用重力将之排除,是典型的合流制管道系统。目前,这种大截面的步入式管道系统还发挥着庇护给水管网、电话线缆、压缩气等管线的类似共同沟的作用。

目前,巴黎下水道的服务面积为8500hm,收集360万居民的生活污水和雨水径流;管网全长>2400km,其中主干管为40km,干管为140km,支

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雨水口;市内干管和支管的养护工作由巴黎下水道

局(SAP)承担。

150年以来,巴黎下水道局在沿袭E.Belgrand

所提出的水力冲洗设施的基础上,经过改革创新,发明了一些简单实用、效果显著、费用不高的工具和设备,每年可清除管道沉淀物1×10m,确保了役龄超长的管道一直处于良好的工作状态。

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清淤防淤措施2　

211　人工清扫

管为1430km,此外还有35km的溢流管道、105km的蓄水渠道及670km的附属工事。主干管和干管均可进人,支管为非进入管。有6座提升泵站,9条倒虹管承担了污水穿越塞纳河的任务。97座沉砂池控制管内泥砂沉积。45个溢流井把多余雨水溢流入塞纳河。共设置31000余个检查井、18500个

养护人员在配备安全防护措施的情况下,借助阀门车(valvecar)、双球车(twin2ballcar)等机械清扫工具,进入管道内部进行清淤工作。阀门车前进时迫使上游水流从底部的阀门口流出,增加下游流速;双球车利用球体滚动来产生较大流速,冲刷管内沉积的沉淀物。这些设备均出现于19世纪60年

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第9期　　　　　　　　　　　　　朱　燕,等:巴黎百年下水道的清洗养护及其启示　　　　　　　　　　　　第21卷

代,并在实践过程中得到改进,克服了原来只能在流量较大的状态下工作的局限,提高了冲洗效果及工作效率,目前仍被巴黎下水道局广泛使用。但这些设备需要养护人员进入管道,并且只适用于人员可进入的主干管和干管的直管清淤。212　水力清通2.2.1　自动水力冲刷门

Sycora于1989年发明了HYDRASS(自动水力冲刷门)系统(见图1)。采用具有偏心水平轴的阀门(通常轴心控制在门板1/3的位置),用于储存上游旱季污水。当储水所造成的水压力使轴上部压力大于轴下部压力时则阀门发生翻转,释放所存储的水以冲刷管道内的沉淀物。在自重和水压的作用下阀门自动恢复垂直状态,重新开始储水。实践证明,该方式投资少、效果好。

滚动以防止积淤(见图2)。

图2　清淤球

Fig.2　Cleaningball

球体在虹吸和水流的双重推动下,缓慢滚动并

推着管内淤泥走。因球体直径略小于管道直径,故水流在球体与管底的空隙间形成一股激流,能够冲走管道底部的泥砂杂物。清淤球可有效防止管内沉积物的形成,具有良好的经济效益和可靠性,且其适用范围广,可用于直径为500～3000mm的管段。213　冲洗—吸泥清扫车一些淤泥因长年积于管段内而变得又硬又厚,很难用简单的水力清通设备去除,因此可采用具有泥水分离功能的冲洗吸泥车对堵塞严重的管段进行冲洗。冲洗车的高压水沿高压胶管流至流线形喷嘴,水流从喷嘴强力喷出,推动喷头向反方向运动,带动胶管在管内前进;强力水柱冲动管内沉积物,使之成为泥浆并随水流流至下游检查井。车载吸泥设备可将泥浆吸出,经过水力旋流器分离泥水,分离后的水重新用于管道冲洗,脱水后的泥砂集中处置。自动冲洗车效果显著且无需养护人员下井,主要适合于小口径管段的清洗或堵塞严重的管段清淤,其运行费用较高。214　其他措施

管段的清淤防淤措施还体现在管段的设计、修复以及与其他养护部门的结合上:①采用蛋形管道,设计自净流速。蛋形管道在流量、流速和承受荷载方面均高于圆形或矩形管道,管段在设计时要满足自净流速。②修复易积泥管段。在坡度较小、管壁磨损易于积泥处做内衬,采用非开挖技术及内衬糙率值较小的材料[如HDPE(高密度聚乙烯)]。③改合流制为分流制。把泥砂易沉积的管段改成分流制,把原有排水干管分成两部分,旱季污水和屋檐雨水排入粗糙度较小的PVC管,街道冲洗水和雨水径

图1　HYDRASS系统

Fig.1　HYDRASSsystem

利用逼高上游污水水位、瞬间释放以冲洗管道中的沉淀物的运行原理与在管道内设置插板、立板闸或堵头的工作原理相同,不同点是闸门、堵头等需人工启闭,而自动冲洗阀门有自动性和连续性,使得管道能在无养护人员作业情况下得到定期清洗,大大减少了管内积聚的沉淀物。但是这种自动翻转装置有可能因污水中所含的杂物而引起堵塞,因此除需专人定期检查清理外,还要做好上游去除杂质的工作,这就要求加强雨水口、检查井的清通工作。2.2.2　清淤球

清淤球因其效果显著、操作简单、费用低廉而被广泛采用,塞纳河下9条倒虹管的清淤防淤工作都是通过清淤球完成的。由于倒虹管一旦堵塞,其清通难度远远大于一般的管道,因此日常的养护非常重要。巴黎下水道局采用清淤球每天对倒虹管进行

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第9期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　　　　　　　第21卷

流排入铺设在PVC管道上的排水渠(见图3)。④合理安排街道冲洗。利用街道的冲洗水增加旱季管道中的水量,对管道的沉淀物有一定的冲刷作[1]

用。对巴黎Marais区进行重组街道冲洗试验后发现,流入管道内的流量为平常旱季污水的2倍,对管道内的有机物有明显的冲刷作用。

控制容易发生积泥管段的淤积。

④　倒虹管的清通工作一直以来都是众多专家研究的对象,在污水流量不能满足冲刷速度时,建议引用江水来提高倒虹管内流量以保证足够的流速冲刷泥砂,但所需水量较大,会增加污水处理厂的负荷与引水的能耗,还需附设相关管道。可综合运用上述方法,通过控制泵站的启闭来控制流速,运用清淤球来加强清淤效果,并在前端检查井内设置沉泥槽,减少上游带来的泥砂。312　合理筹措经费,提高养护水平

巴黎下水道局隶属于城市环保局,负责巴黎市

[1]

内管道的日常管理、维修与改造。其2003年养护费用的来源见表1。由表1可知,法国在水费分配、雨水处理费拨款、赏罚制度及第三产业创收等方面,都为下水道局的养护工作提供了足够的资金。值得一提的是,由巴黎市政府组织、巴黎下水道局管理的下水道博物馆,除了在养护宣传上提高了广大市民对下水道的环保意识外,同样也是管道维修的资金来源之一。表1　2003年巴黎下水道局养护经费来源Tab.1　MaintenancefinancesourceofParisSewer

Agencyin2003项目

水费城市水务下水道第三下水其他各的雨水局补占用服务道博种资金11%管理费助金租金行业物馆来源

6607.9

82.725.1295.91.00.33.5

图3　分流制管道

Fig.3　Separatedsewage

3　巴黎下水道养护管理特点及启示311　因地制宜,选用合理的清淤设备随着科技的迅猛发展,发达国家纷纷采用功能强大的自动冲洗车。巴黎下水道局同样也引进了一些冲洗车,但至今还是以水力冲洗设施为主。运行经验证明这些老式方法具有经济性和可靠性。国内上海等城市排水系统同样存在管道役龄长、管内沉积严重等现象,其排水管道的养护管理宜因地制宜,采用先进实用的技术。为此有以下建议:

①　自动水力冲刷门冲洗效果好、费用低、操作简单,适合于多种重力流管道,建议国内城市试用。

②　上海的城市排水系统绝大多数依靠水泵强制排水,可以考虑利用泵站的启闭来控制水位与管道流速以增强对沉积物的冲刷。晴天通过停泵抬高管道内水位,最大程度地利用上游管道的蓄水能力;而后按下游管道的最大输水能力同时启动多台水泵,增强对管道沉积物的冲刷。新的截流泵站设计应尽可能采用雨水泵、污水泵合用出口高位井的方式,以借助雨水泵增加旱流期间的快速排空能力加强对管道沉积物的冲刷。这样通过对排水系统内的泵站进行合理的调度,有可能达到较好的冲洗效果。

③　对于淤泥较多的管段,可尝试利用冲洗球,在闸门放水前或水泵开启前将其放入管道,加强水力冲洗效果。在有条件的情况下,结合水力冲洗车

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资金/万欧元50401560710

比例/%60.218.68.5

　　相比之下,因经费缺乏,上海市的下水道管理工作有重建轻管现象。许多管段多年没有清洗养护,沉积情况严重,因此提高养护经费、制定合理的管道清洗计划是上海市下水道管理当务之急。建议采用以下措施:①提高水价中的排污费,确定一部分用于管道维修;②征收雨水管理费用;③改革管理体制,采用合同制管理以提高经费利用效率;④加强预防性维护,据统计,预防性维护所需费用是反应性维护费用的1/10;⑤对管道进行普查,探索和确定不同管道的养护周期、养护计划。参考文献:

[1]　Jean-LucBK.Sewersedimentandmanagement:some

historicalaspectsofegg-shapesewersandflushingtanks[J].WaterScienceandTechnology,2003,47(4):109-122.

E-mail:echojuly112480@yahoo.com.cn收稿日期:2005-05-17