顾瑞
上海城投水务（集团）有限公司供水分公司 上海 200002
[摘要]：随着中心城区高危供水管网材质不佳、陈旧老化、漏损严重、爆管、水质二次污染等问题的日益凸显，供水企业积极贯彻上海市政府的统一部署和要求，制定高危供水管网改造计划，并实施改造，以保障供水水质，提高供水安全性。在此背景下，梳理供水分公司近几年改造里程、改造进度和改造瓶颈；运用GIS对冗余管线进行排摸，通过梳理优化原则进行管网优化和废除；最后总结典型改造技术保障措施，如：非开挖技术、施工过程信息化管理等；为上海市高危供水管网改造提供对策建议。
[关键词]：中心城区 高危供水管网改造 管网优化废除
中图分类号：TU992 文献标识码：B
1 背景
根据《国务院关于上海市城市总体规划的批复》的要求，要提升各类基础设施对城市运行的保障能力和服务能力，确保城市生命线稳定运行。根据国务院《水污染防治行动计划》的要求，对使用超过50年和材质落后的供水管网进行更新改造，到2017年，全国公共供水管网漏损率控制在12%以内；到2020年，控制在10%以内。根据《上海市水资源管理若干规定》要求，供水企业应当根据供水管网漏损、供水管道材质和使用年限等情况，制定供水管网改造计划，并定期向水务行政管理部门报送改造实施情况，市、区人民政府给予必要的财政补贴等支持。根据《生活饮用水水质标准（草案）》的要求，加强市政供水管网的更新改造和水质调控功能，保障末端供水水质安全。
根据以上相关政策要求，可见改造高危供水管网的必要性。首先，高危供水管网的改造，能提高供水安全性。随着城市发展，地下空间的不断开发利用，原先埋地的供水管道，不同程度地受到挤压、变形。而一些高危供水管网，由于其材质本身的属性，例如遇到地形不均匀沉降后，其应力不能得到释放，容易形成爆管、漏水。因此更换这些高危管道，是城市安全运行的一个重要手段。
其次，高危供水管网的改造，可提高供水水质。尽管目前管网水水质可达到国家饮用水106项标准，但由于高危供水管网内壁结垢严重，当遇到水流变向较剧烈的情况后，容易造成局部的水质问题。因此更新改造供水旧管网，可提高供水水质。
2 高危管网改造历程和进度
1、高危管网改造历程
2016年底高危供水管网合计为130公里。2017年更新改造23项合计14.8公里，当年底尚剩余115.2公里。2018年更新改造43项合计25.5公里，已优化废除24项合计11.3公里，两项合计36.8公里，当年底尚余78.4公里尚未改造。2019年更新改造61项合计31.1公里，已优化废除11项合计2.2公里，两项合计33.3公里，当年底尚余45.1公里尚未改造。
2、高危管网改造进度
截止2019年底，剩余高危供水管网45.1公里。在水务局和集团的大力支持下，供水分公司2020年已开工12.4公里，其中完工4公里，非开挖修复1.5公里。剩余管网，供水分公司通过与各区建交委、交警部门积极对接，尽可能结合道路大中修工程、积水点改造、架空线入地等工程同步推进改造。经协调，已落实23公里高危管网待开工，其中4项拟采用非开挖技术进行修复，合计5公里；拟废除的管网5.7公里。目前2020年无法实施的项目合计9.7公里，其中规划优化3.7公里预计于2021年实施。
3、直埋改造无法实施情况
在实施改造计划过程中，遇到直埋改造无法实施情况。如：
（1）杨树浦路（大连路-通北路）DN625，为1898年敷设的灰口铸铁管，需结合杨树浦路拓宽工程实施，约定2020年底-2021年实施。
（2）新港路（四平路-大连路）DN300，为1967年敷设灰口铸铁管，需结合新港路拓宽工程实施，同路段DN1500落后管网一并更新改造，约定2021年实施。
（3）长江西路（西新桥-逸仙路）DN1000、DN300，为1988年敷设水泥混凝土管，需结合长江快速路工程实施，预计约定2021-2022年实施。
3 管网优化废除
现状供水管网存在管径偏大、管线过多、流速过慢等不利情况，2019年合计进行测流658条管段，其中250条管段无流速（流速低于仪器精度0.15米/秒），管网复杂一定程度上影响供水水质并增加管网漏失风险。
因此，通过以下梳理优化原则进行管网优化和废除：
（1）运用GIS对冗余管线进行排摸。积极利用GIS空间位置叠加分析功能，对道路上冗余管线进行叠加分析，初步梳理出明显冗余管线，进而由各所根据实际情况，现场进行排摸。针对一些老城区及水厂出厂管进行梳理，利用GIS的空间分析功能，配合规划、调度进行主干管冗余管线的细致梳理。
（2）根据用水需求、设计原则指导小口径管网优化。根据用水需求实际情况，针对小口径配水管道进行优化，在确保消防用水和用户安全供水的要求下，逐步去除冗余小口径配水管。
（3）运用流量数据、水力模型指导大口径管网优化。结合集团逐步开展的供水管网水力模型建设，结合整体管网的流量、压力数据，首先对整体管网的运行进行评估。根据计算结果进行分析，评估出高效运行管段及非高效运行管段。在此基础上，结合规划、调度等其它工作，提出对大口径管网的优化工作，使整体管网从安全、能耗等方面都处于高效状态。
通过管网梳理，供水分公司拟计划废除27条高危管段，共计10.1公里，其中大口径管道共6.9公里，小口径管道共3.2公里。而大口径中约3.7公里因涉及三个大型规划方案无法实施改造，基本已明确于2021年实施。
4 改造技术保障
1、非开挖试点
目前供水管网改造基本采用传统的开槽埋管法，即通过开槽、下管、回填等工序来敷设地下管道。但此方式受到繁忙的城市交通、地下管线、环境保护等各种复杂地理环境因素的影响，导致道路及交通主管部门对于部分路段不予批准开挖施工或者开挖施工代价高昂。非开挖施工技术是指可在地面不开挖沟槽的情况下，对老旧供水管网进行更新修复。非开挖并非完全不开挖路面，而是指在路面破坏相对较少或仅进行点状开挖的情况下进行管道施工。
供水分公司目前已选定6段高危非开挖路段兰州路、霍山路、江苏路、富民路、长乐路、丽园路合计6.5公里，兰州路已经施工完毕，霍山路已开工，其余四条路段已进行现场踏勘，已通过sahara内检测、CCTV等手段完成了管道内部影像资料的收集。今年我单位将密切跟踪管网改造进度，及时排摸大规模掘路施工困难的管段，逐一进行技术研究，尝试各类非开挖修复技术，力争消除高危管网。
管道非开挖技术是未来的大势所趋。目前，城投水务集团对部分开挖施工困难的管网实施新型非开挖技术修复。
（1）CIPP蒸汽（水）反转固化工艺
2005年四平路老旧管网改造所采用的CIPP蒸汽（水）反转固化工艺：通过蒸汽（水）加热使树脂内衬固化，形成一层紧贴旧管内壁的具有防腐、防渗功能的坚硬衬里，固化前树脂管的柔性和内部压力可使其充填裂隙，树脂固化后，软衬管形成形状与原管一致、内径比原管稍小的新管。适应直径200-1800mm，并可适应各种形状，长度可达400余米，且可适应多角度弯头折叠。
（2）CIPP拉入法内衬修复(紫外线+蒸汽二元固化)
2019年龙吴路老旧管网改造所采用的非开挖技术为CIPP拉入法内衬修复(紫外线+蒸汽二元固化) ，作为原位固化法（CIPP）中的一种，它采用的是拉入法，此系统集成了UV及蒸汽固化两种工艺，为了满足带压水管的承压性要求，将玻纤管送入老管，采用UV固化系统进行固化，然后将涂有环氧树脂的PE层送入玻纤管道，采用蒸汽固化系统进行固化。这些工艺都确保了两层管道紧密黏结，切实保证了饮用水的食品安全。
（3）CIPP拉入法内衬修复(紫外线固化)工艺
2020年兰州路高危管网改造采用的CIPP拉入法内衬修复(紫外线固化)工艺，作为原位固化法（CIPP）中的一种，它采用的是拉入法，把浸渍好树脂的玻璃纤维软管拉入待修的旧管道中，采用紫外线（UV）固化，省去了传统翻转式热水固化施工工艺：“现场搭架、现场用水翻转和二次排放废水等环节”，依据不同管径，紫外线UV灯架平均以1米/分钟 的巡航速度固化。
（4）CIPP原位常温固化法
2020年鲁班路高危管网改造所采用的非开挖技术为CIPP原位常温固化法，是将一种符合饮用水卫生标准的复合材料，采用气压翻转内衬的方式将内衬翻转至待修复的管道之中，经填入压缩空气膨胀将内衬材料紧密贴附在管壁上，完全与母管表面百分之百的黏合，达成内衬与母管一体化，其优势在于与一般日常管网的养护无缝对接，在原有支管和三通上无需使用特殊配件即可适应原有的养护需求。与传统CIPP工艺相对比，该工艺最大的特点是常温固化，减少了传统上应需要透过热水、蒸汽加热的固化方式所配置的锅炉设备。在管道预处理方面，该工艺使用高压水射流清洗技术进行管道清洗，其原理是由高压泵产生的高压射流从喷嘴喷出，将其压力转化成流体动能，冲击被清洗件的表面，从而使附著在管壁上的结垢剥离下来。后续使用喷砂清洗技术，采用压缩空气为动力原理，以形成高速喷射束将喷料喷射到需要处理的管壁表面，使管壁表面糙化并露出铁灰色金属光泽，清理等级不低于Sa2级标准。透过两道管道预处理步续，进一步提升管道预处理水平，使得内衬与母管的黏合度更高。该技术不仅符合国内卫生部生活饮用水卫生规范，其内衬材料和黏合剂均通过了上海市疾控中心的测试，符合饮用水材料指标。不仅如此，该技术也通过欧美技术认证体系的认证，其内衬材料与树脂黏合剂均符合德国KTW饮用水行业认证建议的卫生标准。同时也符合德国用水及天然气专业协会DVGW的W270和W330规范，据实验证实可延长管道50年以上的使用寿命。
2、施工过程信息化管理
供水分公司已上线监理管理系统，采用信息化手段，通过GPS定位、工程现场照片等方式监控管网改造工程的全过程，确保管网改造工程管理精细化。
3、管网安全保障措施
由于客观原因，2020年高危管网无法改造优化的管网约9.7公里。针对无法实施改造的大口径高危管网，供水分公司计划加装Permanet+检测设备，每200米加装1台设备。对于全部高危管网，增加管网巡检频次，保障供水运行安全。
5 结语
上海市中心城区高危供水管网改造根据相应改造计划和现状情况逐年实施，并运用GIS对冗余管线进行排摸，通过梳理优化原则进行管网优化和废除。在改造过程中，对现状无法开挖直埋或无敷设空间的的路段，可结合道路拓宽工程同步实施、结合相应规划方案同步实施、或通过其余道路重新敷设实现连接，废除原管段；对有条件管段，也可通过非开挖技术进行原管修复，针对无法实施改造的大口径高危管网，加装Permanet+检测设备。对于全部高危管网，应增加管网巡检频次，保障供水运行安全。
参考文献
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