農村污水管網運維成本研究
——以北京市密云區污水管網為例

劉凱

（北京中鐵生態環境設計院有限公司，北京 100101）

1 引言

污水管網是輸送污水的重要設施，隨著我國鄉鎮經濟發展，農民的生活水平提高，農村生活污水的排放量不斷增加，但農村住戶居住較為分散，如果沒有完善的污水收集系統，將直接導致農村地區及其周邊水環境的惡化［1］。各地政府主管部門在加大對城市生活污水處理投入的同時也將目光轉移到農村，增加了對農村污水處理的投入。

在美麗鄉村的建設中，污水管網的建設和正常運行對于改善農村人居環境，提高村民生活質量具有非常重要的意義。如果不重視農村污水管網的運維管理，污水管網在缺少運行維護的情況下，會使得管網惡化加快，造成地下水污染、溢流污染、地面沉降等問題，美麗鄉村的“面貌”難以維持［2］。

比起事后應急處理，從設計環節上降低農村污水管網運維成本是一勞永逸的解決方式，合理而高效的設計能從源頭上降低運維成本，確保污水管網的長效運行。本文以北京市密云區污水管網運維成本為切入點，針對性地提出建議與對策。

2 農村污水管網問題研究及分析

2.1 存在的問題

農村污水管網面臨的問題通常可以分為以下5 類。

2.1.1 管材選取問題

通常農村污水管網設計所使用的管材多為塑料管，管材環剛度較低，運行時間長容易出現變形、斷裂等現象。

設計管道基礎很多采用原土回填，長時間運營容易導致管道荷載不夠，以致出現管道沉陷、脫節等現象。

2.1.2 設計坡度偏小而產生淤積的現象

設計過程中，由于未全面考慮現場地形情況，管道坡度設計過多考慮規范標準中的最小坡度，并未完全按照項目現場實際情況設計，從而使整體管網坡度偏小，管網流速偏低，造成管網容易產生淤積、堵塞現象。

2.1.3 檢查井數量偏多

在污水管網運維成本中，檢查井維護成本占比較高，而檢查井的間距直接影響檢查井的數量。檢查井數量偏多，會造成運維成本明顯增加。且相應的投資成本也會增加。需要結合GB 50014—2021《室外排水設計標準》要求進行設計，滿足條件的地點可以適當加大檢查井間距，同時結合業主需求，根據管網長度，在可研批復的基礎上，適當調整檢查井間距，以進一步滿足運維需求。

2.1.4 現狀環境造成的堵塞問題

施工中清理不凈，接口處有砂漿擠入下水道，造成下水道的沉積和淤積，久而久之會發生堵塞；建筑垃圾和生活垃圾等進入下水道，卡死管道而造成堵塞；大量含有脂肪的污水排入管道，使排水斷面減小而堵塞；綠化中一些植物的須根深入管道，以及菌類在管道中的生長，也會形成管道堵塞。

2.1.5 管網運維自動化程度低

管網運維自動化程度低會造成管網發生堵塞或變形等問題時，未能及時處理，從而使得問題愈發嚴重［3］。

2.2 問題分析

上述問題經過實地調查及理論分析，得出結果見表1。

表1 管網運維問題分析

通過對表1 結果逐條進行分析，確認影響農村污水管網運維成本的因素中，3 項是非主要原因，分別是管材選取問題、現狀環境造成的堵塞問題、管網自動化程度低。

其余2 項是影響管網運維成本偏高的主要原因，分別為：（1）設計坡度偏小。當設計坡度偏小時，在同樣的設計流量下，會導致管道水流流速不足，當流速小于不淤流速時，極易出現管道淤積現象。（2）檢查井數量偏多。影響檢查井數量的關鍵因素是井間距的設定。新版GB 50014—2021《室外排水設計標準》相較已經作廢的GB 50014—2006《室外排水設計規范》對于污水檢查井的間距作出相應調整，加大了井間距的上限值。但受到農村地形復雜及現狀環境影響，設計師對于規范標準理解不一致，從而造成在設計過程中對于井間距設置做不到最優化布局，導致檢查井數量偏多，最終造成維護節點增加，運維成本隨之相應增加。

3 管網運維成本分析研究

本文以作者參與實施的密云污水管網項目為例展開分析。該污水管網項目一期已完成竣工驗收，目前處于運營階段，密云三期項目前正在設計階段。密云污水管網項目一期運維成本見表2。

表2 密云一期運維成本占比分析

該運維成本表是通過咨詢密云一期管網運營單位得出的數據。根據表2 可知，管道維護和污水井維護占總維護費用比例最高，是設計優化的重點。

其中，污水井維護成本的高低取決于檢查井數量的多少，在相同管長情況下，井間距的取值是決定檢查井數量的關鍵因素［4］。管道維護成本的高低取決于管道疏通頻率。管道淤堵的原因往往是管道流速偏低，而影響管道流速的原因主要為管道坡度的設置［5］。

4 降低管網運維成本的相關措施

針對上文所述的影響管網運維的兩條主要原因，制定相關的措施。

4.1 檢查井數量偏多問題

檢查井的間距設置既要滿足規范，又不能生搬硬套。在工作中經常見到一些排水設計文件，不論管徑大小，檢查井間距一律按照20 m 或30 m 設置，沒有體現設計的靈活性。檢查井的間距除了要考慮管道交匯、轉彎、管徑、坡度改變等常規因素外，還應根據路幅的寬度、道路的坡度、管徑大小、當地養護技術等因素，靈活設置，否則勢必造成投資及后期運維成本浪費［6］，因此需要制定相關措施優化檢查井布局。設計過程參考規范標準，結合現場調研，靈活設置檢查井，減少檢查井數量。經優化后，密云項目的檢查井數量由優化前的60 座減少為優化后的32 座。

4.2 設計坡度偏小問題

根據國家標準要求，自流排水管路坡度不低于1%，但是我國排水管網設計受地方投資限制或地形控制等因素影響，設計坡度不足或不均是一個普遍存在的問題。

另外，管道堵塞是排水工程施工驗收過程常見的問題之一。首先排水管道管徑設計過小，污水雜質無法順利排出，就會導致管道排水不通暢，從而出現管道堵塞問題。其次，設計過程中過于依賴規范中的管道最小坡度設計以及受到投資影響，最終出現排水水平坡度不足甚至平坡的現象，從而造成后期管道運維頻次增加，資源浪費。

如圖1 所示，在不影響施工的前提下，結合農村現狀地形，適當增大管道坡度，增大流速，從而減少管道淤堵的可能性，可以有效降低管網維護的工作量。

圖1 管道坡度優化效果示意

5 管網運維成本降低成效

密云三期項目可研已批復，在管道長度和密云一期項目不同的情況下，設計通過縱向對比，優化檢查井間距及管道坡度降低運維成本單價。最終通過密云三期污水管網項目圖紙設計，得出管網運維成本為15.08 元/延米，每延米運維成本降低了3.24元。具體測算結果見表3。

表3 密云三期項目運維成本核算

上述管網運維成本單價的變化即是通過對污水檢查井間距的調整以及管道坡度的優化得到的。其中，管道維護單價的變化是通過增加管道坡度，從而降低管道疏通頻次后折合計算得到。

具體而言，在污水井維護方面進行了污水檢查井間距的優化。由于密云一期和三期項目管道長度不同，需要在固定單一變量的情況下通過調整檢查井間距，優化檢查井布局，最終設計圖紙中污水井的數量由原設計中的10 777 座減少為6 840 座，使得污水井維護費用總價減少了41.93 萬元/a，平均每延米的管網運維成本得到了有效降低。管道維護方面，設計時適當增大管道坡度，在同一流量情況下，管道流速相應增加，管道不易出現淤堵，從而降低管道疏通頻次，使得管道維護的成本單價由8.50元/m 降低到了7.20 元/m，管道維護總價減少了28.67 萬元/a。以上管道維護成本單價的制定是參照密云一期實際運維數據，同時參考《城鎮排水設施養護維修年度維修定額》相關數據。

通過以上優化措施的制定，密云三期工程總維護成本單價降低至15.08 元/m，總維護成本節約了70.60 萬元/a。

6 結論

本文通過對農村污水管網運維現狀問題的分析研究，得出影響農村污水管網運維成本的主要原因為檢查井數量偏多和設計坡度偏小，并根據主要原因制定了相應的對策，降低了管網運維成本。后期將會根據項目現場實際運維情況進行進一步驗證。

本次研究將對管網運維相關各方面產生影響，包括技術效益方面，提升了設計與施工運維相結合的能力；經濟效益方面，維護成本降低，從而使財政資金得到有效利用；社會效益方面，有效助力密云農村污水管網項目落地，同時踐行了保護首都飲用水水質的重要舉措。