农村污水管网运维成本研究——以北京市密云区污水管网为例

刘凯

（北京中铁生态环境设计院有限公司，北京 100101）

1 引言

污水管网是输送污水的重要设施，随着我国乡镇经济发展，农民的生活水平提高，农村生活污水的排放量不断增加，但农村住户居住较为分散，如果没有完善的污水收集系统，将直接导致农村地区及其周边水环境的恶化［1］。各地政府主管部门在加大对城市生活污水处理投入的同时也将目光转移到农村，增加了对农村污水处理的投入。

在美丽乡村的建设中，污水管网的建设和正常运行对于改善农村人居环境，提高村民生活质量具有非常重要的意义。如果不重视农村污水管网的运维管理，污水管网在缺少运行维护的情况下，会使得管网恶化加快，造成地下水污染、溢流污染、地面沉降等问题，美丽乡村的“面貌”难以维持［2］。

比起事后应急处理，从设计环节上降低农村污水管网运维成本是一劳永逸的解决方式，合理而高效的设计能从源头上降低运维成本，确保污水管网的长效运行。本文以北京市密云区污水管网运维成本为切入点，针对性地提出建议与对策。

2 农村污水管网问题研究及分析

2.1 存在的问题

农村污水管网面临的问题通常可以分为以下5 类。

2.1.1 管材选取问题

通常农村污水管网设计所使用的管材多为塑料管，管材环刚度较低，运行时间长容易出现变形、断裂等现象。

设计管道基础很多采用原土回填，长时间运营容易导致管道荷载不够，以致出现管道沉陷、脱节等现象。

2.1.2 设计坡度偏小而产生淤积的现象

设计过程中，由于未全面考虑现场地形情况，管道坡度设计过多考虑规范标准中的最小坡度，并未完全按照项目现场实际情况设计，从而使整体管网坡度偏小，管网流速偏低，造成管网容易产生淤积、堵塞现象。

2.1.3 检查井数量偏多

在污水管网运维成本中，检查井维护成本占比较高，而检查井的间距直接影响检查井的数量。检查井数量偏多，会造成运维成本明显增加。且相应的投资成本也会增加。需要结合GB 50014—2021《室外排水设计标准》要求进行设计，满足条件的地点可以适当加大检查井间距，同时结合业主需求，根据管网长度，在可研批复的基础上，适当调整检查井间距，以进一步满足运维需求。

2.1.4 现状环境造成的堵塞问题

施工中清理不净，接口处有砂浆挤入下水道，造成下水道的沉积和淤积，久而久之会发生堵塞；建筑垃圾和生活垃圾等进入下水道，卡死管道而造成堵塞；大量含有脂肪的污水排入管道，使排水断面减小而堵塞；绿化中一些植物的须根深入管道，以及菌类在管道中的生长，也会形成管道堵塞。

2.1.5 管网运维自动化程度低

管网运维自动化程度低会造成管网发生堵塞或变形等问题时，未能及时处理，从而使得问题愈发严重［3］。

2.2 问题分析

上述问题经过实地调查及理论分析，得出结果见表1。

表1 管网运维问题分析

通过对表1 结果逐条进行分析，确认影响农村污水管网运维成本的因素中，3 项是非主要原因，分别是管材选取问题、现状环境造成的堵塞问题、管网自动化程度低。

其余2 项是影响管网运维成本偏高的主要原因，分别为：（1）设计坡度偏小。当设计坡度偏小时，在同样的设计流量下，会导致管道水流流速不足，当流速小于不淤流速时，极易出现管道淤积现象。（2）检查井数量偏多。影响检查井数量的关键因素是井间距的设定。新版GB 50014—2021《室外排水设计标准》相较已经作废的GB 50014—2006《室外排水设计规范》对于污水检查井的间距作出相应调整，加大了井间距的上限值。但受到农村地形复杂及现状环境影响，设计师对于规范标准理解不一致，从而造成在设计过程中对于井间距设置做不到最优化布局，导致检查井数量偏多，最终造成维护节点增加，运维成本随之相应增加。

3 管网运维成本分析研究

本文以作者参与实施的密云污水管网项目为例展开分析。该污水管网项目一期已完成竣工验收，目前处于运营阶段，密云三期项目前正在设计阶段。密云污水管网项目一期运维成本见表2。

表2 密云一期运维成本占比分析

该运维成本表是通过咨询密云一期管网运营单位得出的数据。根据表2 可知，管道维护和污水井维护占总维护费用比例最高，是设计优化的重点。

其中，污水井维护成本的高低取决于检查井数量的多少，在相同管长情况下，井间距的取值是决定检查井数量的关键因素［4］。管道维护成本的高低取决于管道疏通频率。管道淤堵的原因往往是管道流速偏低，而影响管道流速的原因主要为管道坡度的设置［5］。

4 降低管网运维成本的相关措施

针对上文所述的影响管网运维的两条主要原因，制定相关的措施。

4.1 检查井数量偏多问题

检查井的间距设置既要满足规范，又不能生搬硬套。在工作中经常见到一些排水设计文件，不论管径大小，检查井间距一律按照20 m 或30 m 设置，没有体现设计的灵活性。检查井的间距除了要考虑管道交汇、转弯、管径、坡度改变等常规因素外，还应根据路幅的宽度、道路的坡度、管径大小、当地养护技术等因素，灵活设置，否则势必造成投资及后期运维成本浪费［6］，因此需要制定相关措施优化检查井布局。设计过程参考规范标准，结合现场调研，灵活设置检查井，减少检查井数量。经优化后，密云项目的检查井数量由优化前的60 座减少为优化后的32 座。

4.2 设计坡度偏小问题

根据国家标准要求，自流排水管路坡度不低于1%，但是我国排水管网设计受地方投资限制或地形控制等因素影响，设计坡度不足或不均是一个普遍存在的问题。

另外，管道堵塞是排水工程施工验收过程常见的问题之一。首先排水管道管径设计过小，污水杂质无法顺利排出，就会导致管道排水不通畅，从而出现管道堵塞问题。其次，设计过程中过于依赖规范中的管道最小坡度设计以及受到投资影响，最终出现排水水平坡度不足甚至平坡的现象，从而造成后期管道运维频次增加，资源浪费。

如图1 所示，在不影响施工的前提下，结合农村现状地形，适当增大管道坡度，增大流速，从而减少管道淤堵的可能性，可以有效降低管网维护的工作量。

图1 管道坡度优化效果示意

5 管网运维成本降低成效

密云三期项目可研已批复，在管道长度和密云一期项目不同的情况下，设计通过纵向对比，优化检查井间距及管道坡度降低运维成本单价。最终通过密云三期污水管网项目图纸设计，得出管网运维成本为15.08 元/延米，每延米运维成本降低了3.24元。具体测算结果见表3。

表3 密云三期项目运维成本核算

上述管网运维成本单价的变化即是通过对污水检查井间距的调整以及管道坡度的优化得到的。其中，管道维护单价的变化是通过增加管道坡度，从而降低管道疏通频次后折合计算得到。

具体而言，在污水井维护方面进行了污水检查井间距的优化。由于密云一期和三期项目管道长度不同，需要在固定单一变量的情况下通过调整检查井间距，优化检查井布局，最终设计图纸中污水井的数量由原设计中的10 777 座减少为6 840 座，使得污水井维护费用总价减少了41.93 万元/a，平均每延米的管网运维成本得到了有效降低。管道维护方面，设计时适当增大管道坡度，在同一流量情况下，管道流速相应增加，管道不易出现淤堵，从而降低管道疏通频次，使得管道维护的成本单价由8.50元/m 降低到了7.20 元/m，管道维护总价减少了28.67 万元/a。以上管道维护成本单价的制定是参照密云一期实际运维数据，同时参考《城镇排水设施养护维修年度维修定额》相关数据。

通过以上优化措施的制定，密云三期工程总维护成本单价降低至15.08 元/m，总维护成本节约了70.60 万元/a。

6 结论

本文通过对农村污水管网运维现状问题的分析研究，得出影响农村污水管网运维成本的主要原因为检查井数量偏多和设计坡度偏小，并根据主要原因制定了相应的对策，降低了管网运维成本。后期将会根据项目现场实际运维情况进行进一步验证。

本次研究将对管网运维相关各方面产生影响，包括技术效益方面，提升了设计与施工运维相结合的能力；经济效益方面，维护成本降低，从而使财政资金得到有效利用；社会效益方面，有效助力密云农村污水管网项目落地，同时践行了保护首都饮用水水质的重要举措。