导 读

本文以中国江西省九江市某区的污水管道诊断项目为例，先使用CCTV检测该片区的全部污水管道并进行评级，寻找到适合当地情况的水质特征因子并分别使用常规水质指标和特征因子计算了地下水入渗量，对比计算结果并与CCTV检测的结果相比较，发现基于水质特征因子的污水管道地下水入渗检测准确率较高，有助于显著减少CCTV检测的工作量，提高检测效率。

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项目背景

项目区域为江西省九江市某片区，该项目区域为老城区、新城区、城乡结合部并存，老城区早期建设的排水管网采用合流制，新城区随道路建设已按分流制要求埋设雨污水管网系统。区域总面积19.5 km2，存在新建的分流制污水管道32.8 km和待修复的合流制排水管道17.3 km。城区大部分现状合流管通过截流干管进入污水处理厂，但老城区还有部分地区的合流管未进入截流干管。管道入渗入流严重，案例区内的污水处理厂全年平均进水COD浓度不足100 mg/L，晴天COD平均浓度也只有100~120 mg/L，远低于200 mg/L左右的设计进水浓度，说明管道内存在入渗流量。

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检测方法

2.1 CCTV检测

对项目区所有干管、主干管和支管进行检测并记录所有破损点。根据检测影像判断管道中实际是否存在破损入渗，并对破损程度进行评级。

2.2 特征因子法原理介绍

由于不同来源水的水质不同，可以用水质指标来区分生活污水和地下水，因此可以采用表征不同水源类型的水质指标来定性、定量地判断管网旱天水量来源及不同源水的比例。

首先需在项目区选取本底水质检测点，得到能够代表该区域生活污水和地下水的水质，并且选取合适的离子作为特征因子。特征因子要求在污水和地下水中浓度差异较大且性质稳定不易变化。

2.3 水质检测及水量监测

水质监测指标：COD、NH3-N、TN、TP、特征因子（锰离子）。

在污水主干管、干管交汇节点前后及主干管上下游设置监测节点，对监测节点同步进行流量和水质监测。监测节点分布位置如图1所示。

图1 监测节点分布

2.4 本底水质指标选取

在案例区内采取均匀分布的原则分别布设地下水本底水质取样点和生活污水本底水质预实验取样点，取样点布设位置如图2所示。

图2 本底水质预实验取样点

在选择特征因子时，需要满足以下要求: 物质的稳定性较好，不同水源的水质浓度差异显著，具有较好的可重复性、灵敏度和检出限。

由表1数据可以看出，由于生活污水中的锰离子浓度与地下水中的锰离子浓度相差一个数量级，并且锰离子稳定性较好，在生活污水中不常见，因此选择锰离子作为表征地下水的特征因子。地下水的本底水质选取预实验中的结果，特征因子浓度为0.31 mg/L。

表1 本底水质预实验检测结果

注：W表示生活污水，D表示地下水。

对诊断范围内的干管与主干管进行CCTV检测后，找到所有CCTV检测视频显示存在入渗的点位并记录。为解决生活污水本底取样点数量不足问题，选取CCTV检测显示无地下水入渗的点作为补充的生活污水本底取样点。

CCTV检测显示无地下水入渗的点位有：2D8、D22、DG1、D16、D8、2D12，分析这些点位的特征因子、COD、NH3-N、TN、TP浓度，找到这些指标浓度的合适范围，确定生活污水本底水质指标值，见表2。

表2 CCTV显示无入渗点位的水质水量数据

由以上计算结果，确定生活污水本底水质各个指标的取值见表3。

表3 生活污水本底水质

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结果与讨论

3.1 不同指标对应地下水入渗情况

由于部分计算得出的地下水入渗量超过了当时监测的瞬时流量或出现负值，不符合实际情况，因此对计算值进行修正，将瞬时流量设为入渗量上限，计算结果超出瞬时流量的修正为瞬时流量，计算结果为负的可能是由于该监测点所在排水区域的生活污水浓度较高或取样时恰好浓度较高，将计算结果修正为0。

由2.5节中介绍的方法得到不同指标对应的地下水入渗量见表4。

表4 不同指标对应的地下水入渗量

3.2 水质监测与CCTV检测结果对比

根据检测结果，将以上监测节点中CCTV检测显示有入渗的节点单独筛选出来，观察该监测节点上游管段全部的CCTV检测结果。

将监测节点根据不同水质指标计算出的入渗量按照CCTV监测入渗量由大到小的顺序排列，见表5。

表5 不同水质指标计算得出的地下水入渗量

由以上结果可以看出，不同指标计算地下水入渗量的准确率如下：同时考虑地下水与污水中的特征因子＞仅考虑地下水中的特征因子=NH3-N＞COD=TN＞TP。

表6 各个指标计算地下水入渗量的准确率

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结论与建议

（1）对比特征因子与常规水质指标的入渗量计算结果，依据特征因子得出的地下水入渗情况更为可靠准确，选取恰当的指标作为特征因子，则基于特征因子的地下水入渗检测方法是可行且具有更高可信度的。

（2）基于水质特征因子的检测方法可以有效减少CCTV检测的工作量，在本项目中能够减少83%的CCTV检测量。

（3）特征因子并不是固定的，应根据研究区域的实际情况，通过本底水质检测确定。

（4）布设本底水质监测点时应遵循均匀分布的原则，在诊断范围内均匀布设适当个数的取样点位，应考虑到当地的水质特征和地质特征。

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知识点：特征因子法