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        德國“排水系統現狀調查,規劃,建設,運營,修復的創新工藝,方法,技術”一文介紹

        發布日期:2023-03-28 來源: 城建水業


        1引言

        為紀念德國水協DWA成立75周年,DWA下屬的排水系統主委員會(Hauptausschusses Entw?sserungssysteme)在德國水協刊物《Korrespondenz Abwasser Abfall》(污水與垃圾專業雜志)(20231月刊)發表了題為“Innovative Verfahren, Prozesse, Technologien bei Zustandserfassung, Planung, Bau, Betrieb und Sanierung von Entw?sserungssystemen”排水系統現狀調查,規劃,建設,運營,修復的創新工藝,方法,技術)的文章。

        現將其主要要點分享給我國同行學習、借鑒和討論。并向德國水協(DWA)和排水主委員會(DWA-Hauptausschusses Entw?sserungssyseme)致以誠摯的謝意!

        2借鑒與思考

        1)在近十多年里,治水的哲學思想發生了變化,越來越多的雨水直接在源頭被回收、再利用。

        2)人們對現代城市雨水收集方式的反思也日益增多,故對排水系統進行改造的勢在必行。

        3)需要與所有規劃進行跨學科的對話。

        4)設計、建造和運行可以儲存、下滲、排放的雨水設施是不久將來的重要任務。

        5)未來的一個重要任務是優化現有系統。

        6)補充(豐富)以藍、綠色為基礎設施的排水系統。

        7)由于排水系統具有特殊的耐用性,以及對環境保護和居民健康永久保護的重要性,必須確保排水系統的最高質量。8)公共和私人排水系統共同構成一個完整的系統,只有當系統的兩個部分協調一致并相互作用,才能夠保證排水系統的正確。

        9)缺乏排水系統的改造規劃,原因還在于規劃人員的知識不足。

        10)排水系統的運行在未來面臨著巨大的挑戰,需要在有限的人力和財力資源的背景下完成任務,這對運營過程的透明度和資源消耗的合理性的要求越來越高。

        11)城鎮排水必須同時跨領域與城市、交通和綠地規劃合作,尋找新的方式,以盡量減少損害,單一擴大現有條件解決極端降雨并不是一個解決問題的普遍辦法。

        12)將現有的合流系統轉換為分流系統并不緊迫,而且在實踐中難以實施。通常,在建成和與交通相關的住宅街道中,幾乎沒有任何空間用于額外的管渠。

        13)排水系統運營方的基本目標是創造和維護耐用和高質量的資產。

        14)按照需要進行運行維護,并在充分掌握排水系統現狀的情況下,進行有針對性的排水系統治理,才更加有助于資源、能源和原材料節約。

        15)必須批判性地看待公眾經常需要省錢的問題,因為短期的省錢效應可能對一般壽命很長的排水基礎設施的長期成本會產生不利的影響。

        16)與氣候變化相適應的排水系統,將會強制使用推動城市和社區水敏感發展的新設施和結構。

        17)認真對待建筑材料的使用和材料的選擇,挖掘材料的再利用,例如液態土壤回填(國內稱為自密實)和適當的土地管理將發揮越來越重要的作用。

        18)除了適當的規劃外,高質量的維修、翻新和新建管網工作也是必不可少的。

        19)所有未來的挑戰都只能由合格和積極的人才來應對。

        3文章摘錄

        德國排水系統至今已有180多年的歷史,1842年在漢堡建造了第一條排水管道。后來為了應對暴雨帶來的影響,德國各地陸續建設了各種雨水池。在近十多年里,治水的哲學思想發生了變化,越來越多的雨水直接在源頭被回收、再利用。污水收集率從199592.2%提高到2019年的97.2%。城鎮排水管道長度也從1995年的399,202 km提高到2019年的608,052 km,平均每年增加8,700 km。

        .面臨的形勢

        1)排水系統改造勢在必行。隨著數字化在排水系統規劃、設計、管理、維護中發揮著越來越大的作用,人們對現代城市雨水收集方式的反思也日益增多,故對排水系統進行改造勢在必行。

        2)需要與所有規劃進行跨學科的對話。

        設計、建造和運行可以儲存、下滲、排放的雨水設施是不久將來的重要任務。按照需要進行運行維護,并在充分掌握排水系統現狀,進行有針對性的排水系統治理更有,才助于資源、能源和原材料節約。

        3)需要與氣候變化相適應。不斷加劇的氣候變化要求排水系統既要適用于旱季,也適用于局部強降雨。下轄8個專業委員會和55個工作組的排水系統主委員會也在研究如何將水意識與包括CO2e平衡、資源負荷、城市的各種不同的使用需求(例如多功能空間)與城市發展更好地協調一致。

        . 面臨的基本問題

        1)排水系統信息與BIM的結合。BIM旨在盡可能地在更長的生命周期中提供所需的建筑信息。在排水系統領域,德國排水信息系統已經建立數十年,并且可以很好地適應特定需求和任務設置。目前正在形成一套規則,以確保排水系統信息系統能夠滿足各種需求。目前除了屬性數據和運營數據之外,還將更加關注數字化在規劃中的應用。

        2)未來的一個重要任務是優化現有系統。系統收集和評估現有的運營信息是必要的,除了定量測量(例如流量、水位)之外,水質的測定將變得越來越重要,以便更好地評估現有系統的排放情況,對測量信息進行系統性管理,并從中得出最佳結論。大數據分析或人工智能(AI)方法可以幫助系統的優化。另外目前還沒有引起足夠重視的議題是:排水系統的外來物質(微塑料、建筑產品或表面處理中的微量物質)可能會對排水系統的運行產生重大影響,由此產生的污染負荷將是未來需要面對的問題。此外,由于氣候變化、人口統計、技術或政策目標對現有排水系統造成新的適應壓力。

        .行動需求

        1)補充(豐富)以藍、綠色為基礎設施的排水系統,其除了有利于水資源管理、防洪和水環境保護外,還有助于改善城市供水狀況;

        2)將雨水綜合管理活動協調納入未來定居點水意識發展中;

        3)提高對排水系統中廢物的產生和殘留影響的認知;

        4)將監測作為質量控制的關鍵;

        5)進一步開發模擬模型,以提高對洪澇和物質傳輸的預測能力;

        6)加強社區間的溝通,將居民區的排水需求納入各級區域和市政發展規劃中。

        .發展現狀與排水系統狀態評估

        2020年,成立了一個新的DWA專家委員會ES-4,負責評估排水系統狀況,并開始制定一整套的DWA評估標準。目標是建立一個統一的實質性理解判斷和發展標準的方法,來確定排水管道和構筑物質類別。物質分區應納入渠道管理的上級過程,并用于各種目的。從這個意義上說,物質分配應該成為一個全面的狀態事件的一部分,并在理想情況下,有助于制定重建戰略和相關的財務計劃。

        .排水系統建設的未來挑戰

        由于排水系統具有特殊的耐用性,以及對環境保護和居民健康永久保護的重要性,必須確保排水系統的最高質量。由于建設成本往往高昂——排水系統通常是城市中有最高的資產價值的基礎設施之一——所有質量保證要求都是經濟要素的特別重點。

        .土地排水領域的創新和未來挑戰

        公共和私人排水系統共同構成一個完整的系統。只有當系統的兩個部分協調一致并相互作用,才能夠保證排水系統的正確。故避免出現私人地塊的排水錯誤,優化和進一步發展私人地塊排水,有助于整個系統功能的提升。如何依法治水、如何在收費技術上評估引入定價模型、排水費、如何確定排水量、有哪些替代排水方法則是必須及早研究的重要事項。

        .排水系統未來運營挑戰

        排水系統的運行在未來面臨著巨大的挑戰,其需要在有限的人力和財力資源的背景下完成任務。對運營過程的透明度和資源消耗的合理性的要求越來越高。這也是許多運營商采用運營管理系統的原因之一。與氣候變化相適應的排水系統,將會強制使用推動城市和社區水敏感發展的新設施和結構。

        .排水管道治理的新發展和前景

        排水工程的重點是排水基礎設施的維護。根據最新的DWA調查,在道路下,公共排水系統有相當大的設施資產。但是有幾乎五分之一的管道顯示損壞,中長期內要進行修復。管網的維護與所有公共基礎設施一樣,是未來永無止境的任務。這意味著付費者將繼續支付大量費用來維修、翻新和更新管網,并且費用將上漲。在德國51.1%的管道已進行了修理和24.7%的進行了更新,其中大約四分之三的排水管的修復是通過內部非開挖修復。但是仍然缺乏排水系統的改造規劃,原因還在于規劃人員的知識不足。排水管道維護所取得的成就和進一步發展的關鍵是對管道修復治理所有人的培訓,特別是對于管網運營商來說,因為它們對專業規劃的質量做出指導性決定,最終也是修復程序的決定方。

        .從運維方的角度來看排水系統

        排水系統的運維商目前正在面對由于氣候變化以及相關聯的強降雨事件、日益頻繁的干旱時期所帶來的各種影響。它們直接影響到居住區的公民。防止強降雨破壞的一種方法是將降雨區域與排水系統分離并進行管理。城鎮排水必須同時跨領域與城市、交通和綠地規劃合作,尋找新的方式,以盡量減少損害。單一擴大現有條件解決極端降雨并不是一個解決問題的普遍辦法。因為在罕見的強降水事件期間需要管理的水量會很快達到地下系統排放的極限,但是地表排水行泄通道則是跨領域的結果。在私有財產排水設施方面,還需要重新思考。公共和私人排水系統應被視為一個整體。私人土地上的被動防洪措施也發揮著重要作用。運營方應為業主提供廣泛的咨詢服務。

        除了重要的未來任務外,運營方還負責不斷減少來自公共管網的外來水。原則上,地下水、施工降水都不屬于排水管網系統。由于運營商的復雜性,將現有的合流系統轉換為分流系統并不緊迫,而且在實踐中難以實施。通常,在建成和與交通相關的住宅街道中,幾乎沒有任何空間用于額外的管渠。當今地下基礎設施的路線規劃為每個人提供了信息。從稅費和經濟方面來看,現狀管網的連續改變難以呈現。同時,城內區域的現狀建筑也導致土地排水系統的轉換將很難合理,將降水區域與現有合流系統解耦是更好的解決方案。

        排水系統運營方的基本目標是創造和維護耐用和高質量的資產。在這方面,必須批判性地看待公眾經常需要省錢的問題,因為短期的省錢效應可能對一般壽命很長的排水基礎設施的長期成本產生不利影響。在這種背景下,運營商必須進行長期戰略思考和規劃。除了適當的規劃外,高質量的維修、翻新和新建管網工作也是必不可少的。因此,承包商和客戶方面的專業能力是必不可少的。

        展望未來,需要新的方法來實現持續和一致的循環經濟、再利用需求。如果認真對待,建筑材料的使用和材料的選擇,挖掘材料的再利用,例如液態土壤回填(國內稱為“自密實”)和適當的土地管理將發揮越來越重要的作用。

        最終,所有未來的挑戰都只能由合格和積極的人才來應對。因此,技能和工作安排變得至關重要。必須比以往更加積極地制定戰略和措施,將長期定位為有吸引力的雇主。


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