城镇河道污染源实地调查及动态管理研究

钱正伟，孙雪梅，薛武军

(常州市测绘院，江苏 常州 213002)

1 引 言

城镇雨污水管道合流排放及雨污水管道串联现象，生活、实验、餐饮等各种污水沿雨水管道排入河流中，造成河流中有机碳、有机氮污染物以及含磷化合物负荷不断加大，河道水环境污染也日益严重。水环境污染源普查是环境保护的基础性工作，掌握各类污染源的数量、行业和分布情况，了解污染源的产生、排放和处理情况，建立健全的污染源档案、污染源信息数据库和环境统计平台，是当前生态文明建设的重要工作。“智慧城市”“263”“333”专项行动等项目的推进，均要求各级政府将河道污染治理纳入重要工作议程，对河道污染源进行专项调查，掌握各类污染源的数量、行业和地区分布，建立河道重点污染源档案和各级污染源信息数据库，促进污染源信息共享机制的建立，为污染源的管理奠定基础，为制定社会经济发展和环境保护政策、规划提供依据。本文结合常州市武进城区河道污染源调查工作，分析城镇河道污染源形成原因及分类，探讨河道污染源实地调查方法，并提出利用GIS可视化技术对河道污染源进行持续性监测管理，使得河道污染源普查效用最大化。

2 城区河道污染源形成原因及分类

城镇河道水质污染多来自雨水管网内外来水的输入：①地下水，主要通过管道或者附属设施缝隙、缺陷处流入，往往比地面径流雨水迟缓地流入管道；②雨水外的其他水源流入，主要是指直接从地面随机累积的水源，以及错误流入分流制系统的水源，或雨污水管道混接；③合流制排水管道在暴雨或融雪情况下，流量超过污水处理厂或污水系统设计能力时，该部分排放水以溢流的形式排放到河道水体。这三类排放水均会造成河流中有机碳污染物、有机氮污染物以及含磷化合物负荷不断加大，对河道水质产生了很大的影响。因此河道污染源排查需要从点源排放污染、溢流污染、管道损坏引起的污染几方面着手排查。

常州市武进区城区河道周边主要以工厂企业、居民住宅、商铺、学校、医院、机关事业单位为主，点源污染源一般分为：

(1)生活污水：包括阳台洗涤水、空调水排放水、澡堂排放水、拖把池排放水、食堂排放水、洗衣水等，直接排放至雨水管道；

(2)雨污串联：雨污水管互通现象；

(3)露天污染：包括生活垃圾的堆放、露天排放等；

(4)实验废水：实验室的废水、废料通过管道排放至雨水管道。

溢流污染与城市污水处理厂处理容量相关，污染治理与点源污染有所区别，本文主要分析点源污染源、雨污串联及管道破损污染的追踪和排查。

3 河道污染源实地调查

点源污染源、雨污串联及管道破损污染而进入的污水均是通过雨水管道通过排口排入河道水体中，因此城市河道污染源调查，需要从雨水管道、雨水排口着手，探明河道沿线排口及周边雨水管线敷设情况，利用CCTV、QV等检测设备评估排水管道状况，查明测区内雨水管道排放情况和污染源信息。整体技术流程如图1所示：

图1 河道污染源实地调查流程图

3.1 雨水管线探测

雨水管线探测需要探明雨水管道管径、材质、流向、埋深等信息，满足《城市地下管线探测规程》技术要求。在常规雨水管线探测的基础上，还需要针对雨水井、雨水篦有无污染源进行分类，满足后续河道污染溯源的需求。雨水井、雨水篦需要查明是否存在污染源、是否私接支管情况，同时需要查明检查井、溢流井位置，为后续排污溢流监控奠定数据基础。实地测绘时测区内部分井盖锈死、个别井盖被埋，给管线探测带来不小的难度。为配合管线探测工作，利用视频检测仪器、雷达探测技术或井盖探测仪对被埋井进行查找。

3.2 排口调查

排口调查考虑采用内外业结合的形式完成排口调查。基于GIS可视化技术将河流域雨水管道进行一张图展示，由于城市雨水管道多利用排口形式直接排入河道，因此可利用缓冲分析技术将城市河流与雨水管道进行缓冲分析，管道与河道交点或缓冲区内及目标排口位置，从而可以快速判定哪些地方缺少排口资料，从而进行针对性探查。

实际探查时，需要对排口进行编号、拍照，采集排放口的管径、材质、埋深、平面位置和高程等信息，记录排口是否有污水排入，形成完整的排口资料。位于河道水面以下排口必要时按计划分段由水利主管部门对区域河道进行下闸开泵的形式或临时围堰后降水或有针对性地利用潜水员摸查。排口实地调查时，可以依据需要为关键排口安装水浸传感器及视频监控，对排口排水状态进行监测，监测数据传输至监控平台分析，实时监测排口排污状态。后续排口巡查时，也可以考虑采用垂直起降多旋翼无人机进行定期巡查，提高巡查效率。

3.3 污染源排查

利用现场踏勘、河流水质监测等手段可以快速建立河道污染排口档案及雨水管线，基于GIS的连通性分析功能，可以快速获取与排口相连的雨水管网线路，根据联通的雨水管网，利用GIS缓冲区分析功能，配合兴趣点信息，可以在图上标明可能污染源，为污染源溯源提供初步数据参考。

现场排查时，以各排放口为源头，沿联通的雨水管道从下游往上游逐井详查雨水管网现况，逐井拍照及视频摄影，观察并记录排放物情况(流量、水质等)。将排放口分两类进行，非雨天有流水和无流水两类，判断有无流水需多次、分时段实地取证。非雨天流水排口为污染源重点调查对象，调查排水口上游对应的雨水井、雨水篦及管段，首先对雨水井、雨水篦内私接管道进行排查，其次利用QV对管段内部初查，对疑似污染源管段用CCTV进行详查确认，期间部分水位或淤泥较高的需要清淤疏通和气囊封堵配合，从而确认管道上是否有支管或暗管，及排放物来源走向。个别暗管污染源源头较难查找，无法准确判断污染源的来源，结合现场条件，利用CCTV和探地雷达技术相结合的方法，对污染源进行定位，从而判断污染源源头。通过排口-管道-井-管道溯源式调查，最终可查找到污染源，对其进行精确定位，形成污染源排查报告。对于判断为非雨天无流水排放口，往上游对雨水井、雨水篦和管段进行精确定位即可，最终形成雨水管网一张图。

CCTV视频检测前的管道封堵需要根据实际管道情况和管道内水流强度，选用潜水封堵或橡胶气囊辅助封堵，依据先上游、交汇井入水口原则进行封堵。一般运营中的主管段采用潜水封堵，施工阶段或支管可选用相交气囊辅助封堵。测区内管道内垃圾较多，为满足视频检测和污染源调查的要求，还需要对管道先进行疏通、清淤，确保视频检测和污染源调查工作顺利进行。

3.4 管道视频检测

管道封堵后利用QV、CCTV进行管道检测，除了可以查明排污来源，还可以对管道内部破损及缺陷进行检测，探明是否有因管道破损引起的污染渗入，同时为后续管道修复提供数据基础。视频检测依据《城镇排水管道检测与评估技术规程》执行，依据照片、视频进行判读，确定管道的缺陷类型及缺陷等级，同时给出管道修复建议。管道缺陷分为结构性缺陷和功能性缺陷两类，结构性缺陷分为破裂、变形、接口问题、渗透、暗接、腐蚀、井体问题、轴线问题及标高问题；功能性缺陷则指管道内部障碍导致的水流受阻。管道破裂、变形视频如图2所示。

图2 管道破裂、变形视频

3.5 污染源实地调查成果资料

实地调查成果分为：雨水管线探测成果、排口调查成果、污染源调查成果、视频检测成果。其中雨水管线、排口、污染源成网状联通，视频检测成果与相应雨水管线一一对应。

4 基于GIS可视化技术的河道污染源动态管理

通过现场踏勘、探查完成的河道污染源溯源调查，形成了现势的雨水管线、排口、暗管、排污点成果数据，为实现河道污染源的动态管理，可考虑采用信息化手段，将上述实地调查成果进行建库，建立河道污染一张图，利用GIS可视化技术辅助后续河道污染源动态管理。

基于WebGIS技术研发轻量化的排水综合应用系统(图3)，以电子地图等地理空间数据为基础，将雨污水管道、排口、点状污染源等信息集中在一张图，提供数据填报、编辑接口，更新排污点、排口、检查井、溢流井等关键节点信息，同时还可以融合黑臭河流、排水片区等治水数据，按管道空间位置接入CCTV视频检测数据、在线监测视频、水质指标信息等物联网接口，在线、动态监管排水基础设施运维情况及城市治水业务进展信息，实现排水设施、综合治水一站式管理，使得河道污染源实地调查的效用最大化。

图3 排水综合应用系统

基于移动GIS技术研发掌上排水系统(图4)，通过移动、在线、现场办公形式，改变了传统人员现场勘查、手动更新模式，打通不同作业流程通道，使得日常巡查、问题督办、责任落实业务一个平台完成，提高排口、河道巡查办公效率。水质物联网监测信息的接入，并按月汇总生成水质报表，形成河道整治一览表，方便跟踪河道治理进展。

图4 掌上排水系统

排水综合应用系统同时也为前期河道污染源实地调查提供技术支撑(图5)，利用空间分析功能获取直通河流的排口信息，基于GIS的连通性分析功能，可以快速获取与排口相连的雨水管网线路，根据联通的雨水管网，再利用缓冲区分析功能，可以在图上高亮显示可能污染源，从而可以加快污染源普查效率。通过污染源普查工作，可以明确河道污染源分布及污染种类，在排水一张图上添加与排口动态相关的污染源实体信息，以排口、污染源地理空间实体为图形化基础，串联后期污染源治理计划，建立城市污染源治理一览图，动态监管跟踪各污染源治理进展。

图5 信息系统辅助河道污染源实地调查

5 结 语

本文结合常州市武进城区河道污染源调查工作，根据武进区城镇河道污染源形成原因及分类，探讨河道污染源实地调查的流程和技术路线，并提出利用GIS可视化技术实现雨水管线、排口、河道污染源等调查资料一张图展示，服务于河道污染源持续性监测管理，也为前期河道污染源实地调查提供技术支持。为使得河道污染源普查效用最大化，还需要建立河道污染源巡查、监测制度，利用无人机航飞、移动端等技术辅助河道、排口移动巡查；考虑结合视频监控、排口浸润传感器、水质监测等物联网设备实现河道、排口、排污的动态监测。