德国排水管网现状情况介绍

　　德国水协DWA的专业刊物《Korrespondenz Abwasser·Abfall》（污水与垃圾）2020年第12期刊载了由德国水协DWA的调查成果《Zustand der Kanalisation in Deutschland》“德国排水管网状况”，现摘录部分数据，供学习、讨论、参考。

　　报告作者：Christian Berger(Hennef) Christian Falk (Dortmunt) Fiedrich Hetzel (Hennef) Johannes Pinnekamp (Aachen) Jan Ruppelt (Aachen/Essen) Peter Schleifer(Aachen) Jonnas Schmitt (Hennef)

　　从1984/85年起，德国水协就开始对德国排水管网状况进行定期调查（基本上是三年一次）。本文基于2018年的调查数据，也是第八次调查。主要情况为：

　　1 调查范围

　　本次调查对象是全德国各地众多的排水管网运营商，考虑到各运营商服务区域的居民人数、排水管网长度、排水户纳管率等因素，本次共调查了423家排水管网运营商。涉及服务人口2860万人，相当于德国总人口的34.7%。

　　按照人口规模，此次调查将城镇规模分为5级，相关情况详见表1。本次调查5万人口以下城镇的调查数量占调查总数的78.3%，其排水管网长度要占德国排水管网总长度的75%以上，可见德国小城镇的排水管网十分完善。

　　本次调查的排水管网总长为126161km，约占德国排水管网总长的21.2%。本次调查的代表样本并不是依据城镇规模均匀分布的，其中G4级和G5级城镇的代表性很强，但规模较小的城镇代表性较低。各州排水管道调查情况详见表2，显然柏林和不来梅两个城镇调查比例数值很高。

　　表1 调查范围概况一览表

　　注：德国人口和排水管网km数来源于联邦统计局的现有数据。

　　表2 各州（市）排水管道调查长度占比（%）

　　2 纳管率

　　据联邦统计局报告，德国城镇排水系统纳管率为97.1%，与2013年相比，提高了0.2个百分点。本次调查的纳管率为98.2%（n=423；Σ=126161km），其与G4级和G5级城镇调查占比较高有关。

　　3 排水管道长度

　　据联邦统计局报告，德国城镇排水管网的总长度从2013年的575580 km增加到2016年的594334 km，增长了3.3%。总体而言，自1995年以来，城镇排水管道长度增加了195132 km，即每年约增加9200 km，详见图1。其中，合流制污水管网增长了33208 km，分流制污水管网增长了104908 km，分流制雨水管网增长了57016 km。压力管道约占城镇排水管网总长度的8%。现有的压力管道大部分都在分流制污水管道区域，所占的比例约为21%（n=230；∑=78351 km）。排水管道增加的主要原因为：

　　依据规划发展计划，对现有的合流排水系统和分流排水系统扩大；

　　将现有的合流排水系统改造为分流排水系统；

　　在不断调查排水系统状况的过程中，将一些排水管道纳入城镇排水管道范畴。

　　图1 德国排水管道历年变化图

　　4 管龄

　　按照联邦统计局的数据进行管龄推算，平均管龄为36.9年。考虑到各年龄段的长度比例，排水管道的平均管龄为45.3年，详见图2。管龄差异在于不同城镇规模等级的影响，较小的城镇，其排水管道年龄要年轻的多，对管龄推测的影响更大。

　　图2 德国城镇规模与管龄关系图

　　在人口低于5万的城镇中，60%的排水管道的管龄在50年以下，而随着城镇规模的扩大，排水管道的平均管龄也在上升。在人口超过25万的大城镇中，超过15%的排水管道年龄在100年以上。该规模城镇的排水管道平均年龄为55.4年。在人口超过10万的城镇中，管龄不明的排水管道比例低于5%，但在人口低于5万的城镇中，管龄不明的排水管道比例增加了3倍。此外，在5万至10万人口的城镇中，管龄不明的排水管道比例为20%。

　　德国特别提醒：管龄不应作为是否需要修复的指标，例如100年以上的砖石结构排水管道往往仍处于非常良好的状态。

　　5 管材

　　与上次调查相比，排水管道的管材分布几乎没有任何变化。但明显可以看出，随着城镇规模的扩大，陶土管和混凝土管的比例也在增加，塑料管的情况则相反。一方面可能是管龄结构和管材分布有关系，因为小城镇排水管道一般较年轻，而塑料管材的使用是近几十年才增加的。另一方面，在小区里比较常见的小口径排水管道，多采用塑料材质。在25万人口以上的大城镇中，砖砌体管材的比例最高（4.2%）。这些砖石结构的排水管道在该规模城镇的排水管道管龄分布中占比很高，这和该规模城镇排水管道管龄较高，管径较大一致。详见图3。

　　图3 管材与城镇规模关系情况一览表

　　6 管网耗电量

　　在气候变化大背景下，电能消费和节约资源变得越来越重要。对污水的收集、转输、净化和对饮用水的获取、处理、分配是水资源可持续利用的重要部分。因此，本次调查除污水处理厂及其进水泵站外，还调查了排水管网用电情况。

　　排水管网单位耗电量的中位数为4.45 kwh/人·年（n=263，Σ=89912 km）。相当于污水处理厂单位耗电量的7.1%至14.9%。

　　7 管网缺陷状况

　　就德国整体而言，49.9%的排水管道已进行过检测，35.8%的排水管道做过多次检测。尚未检测的排水管道比例为14.3%（n=277；Σ=99122km），其中压力管道居多。按照长度加权管道结构性缺陷比例结果如图4所示。

　　图4 德国排水管道各类结构性缺陷占比情况

　　最常见的损坏类型是“连接管处损坏或突出”（27.3%），其次是“裂缝”（25.7%），紧随其后的是“密封缺陷（橡胶圈扭曲、脱落）”（18.6%）、“表面缺陷”（13.1%）和“管道破裂/塌陷”（4.3%）。

　　按照长度加权管道功能性缺陷比例结果如图5所示。有三分之一是由植物根系生长造成的，其次是粘附物（20.5%）和入渗（17.7%）。

　　德国排水管网状况由运营商自身检测评估的占60.2%，其余39.8%委托第三方服务商进行。人口在5万以下的城镇，管网现状评估主要由第三方服务商进行，而人口在25万以上的大城镇主要由运营商自身进行。

　　图5 德国排水管道各类功能性缺陷占比情况

　　8 检查井缺陷状况

　　排水检查井的结构和功能性缺陷如图6所示。爬梯损坏是检查井最常见缺陷（19.6%），而在上次调查中最常见的井盖和井框的损坏则下降了6%。第三种最常见的检查井结构损坏原因是连接处的突出或损坏（10.7%）。在本次调查中，对检查井检测覆盖率和了解程度低于管道。

　　图6 德国排水检查井各类缺陷占比情况

　　9 排水管道修复

　　一个完整的排水管网管理体系包括修复计划和策略，在此方面德国有健全的相关标准体系。表3是德国排水管道状态评价等级情况。排水管道状态等级为0至2级，是需要在中短期内进行修复的（注：德国评价等级越低，修复迫切性越强），此次调查比例为24.7%。推断整个德国这一比例是18.7%，较2013年19.4%略有下降。

　　表3 德国排水管道状态评价等级情况

　　2014~2018年德国已修复的排水管网总长占比为5.3%（n=212；Σ=87184km）。这意味着，德国每年平均约有1%的排水管道得到整治（修复）。但是，排水系统的使用寿命为100年，这就意味着，现阶段只能维持现状排水系统功能，并不能改善排水系统。故预计中短期内需要修复的排水管道比例会进一步增加。主要原因是还有部分排水管道没有经过调查检测、排水管道不完善和其他多种因素造成的。

　　10 管道整治（修复）方式

　　管道整治（修复）是指通过各种技术手段的处理，消除存在的缺陷，改善或者使得其达到预先规定的状态，满足排水管道运行要求。已上升为欧盟标准的DIN EN752《建筑物外排水系统－第五部分：整治工艺分类》将整治措施分为三个类：

　　修理：局部小范围的病害排除；

　　修缮：在完全或者部分利用包括其原始管渠材料的情况下，改善排水管道当前的状态；

　　更新：在原管位（内部）或者另外的位置实施新的排水管渠，替代原有排水管渠的功能。

　　满足上述三类整治措施要求的工艺技术是很多的，表4德国是各种整治工艺技术在历年的使用情况。在以往的调查中，管道修理呈增加趋势，管道管材翻新则持续降低。管道修理仍是最常用的方式，占51.1%。通过非开挖内衬翻新的比例大幅增加。在调查中， 71.4%受访者是结合几种修复方式，进行综合修复；28.6%受访者是只采用一种修复方式。

　　11 管道整治（修复）费用

　　与以往调查一样，本次也调查了管道整治（修复）和新建管道的费用。表5详细列出了过去15年的结果和对未来5年的预测。

　　60.0%受访者认为有必要增加财政支出以满足管网修复的需求。58.1%的运营商认为，政策决定者已经意识到这一事实，并对未来的污水基础设施投资有足够的认识。

　　从表5首先可以看出，德国管网运营商重视大力投资改造管网。其次是从具体的修复费用对比可以看出，管道修理的单位修复费用（以米计）没有太大的改变；而使用内衬修复（翻新）的单位修复费用则逐年下降，发生这一现象可能原因是该修复方式的改进、优化、使用频率的提高，以及供应商之间竞争加剧等原因。近年来，管道管材翻新费用略有上升。

　　表4 德国管道整治修复技术应用历年情况

　　德国测算排水管网的剩余价值为367欧元/米，排水管网的重建价值，即不考虑价格上涨因素，为754欧元/米（n=78；Σ=43718km）。

　　部分人认为，考虑到相关法规的限制，以及在确定损害后到实施修复措施前的必要优先顺序，一定程度的管道损害也是可以实现管道功能的。只有在根据DWA-M 143-14确定了补救措施之后，才能对费用做出可靠的说明。所以任何关于具体费用的说明都会有较大的不确定性，要量化每项损害或每米损害长度的修复费用，专业规划是必不可少的。

　　表5 德国排水管道整治（修复）费用一览表

　　12 地块排水

　　德国加大了对地块排水系统的检查力度，发现了大量与城镇排水系统相连接的地块排水系统存在很多技术和经济上的问题，且需要认真对待和解决。约有三分之二的排水管网的连接管有问题，这些问题主要发生在合流污水管中，或者是含有合流污水管在内的组合系统。对污水处理系统运营商来说，这一问题会导致外来水的增加，导致相关污水处理厂的处理效果变差与计费困难。此外，受纳排水管超负荷运转，不能保证无倒流的连接也是重要的问题。

　　目前，13.4%的城镇在现行法规中要求连接管道需经过批准，另外46.5%的城镇只有在特殊情况下才批准连接管。

　　13 地块排水验收

　　在本次调查中，首次询问了新建设施后，对（私人）地块排水设施进行验收的主体。大部分地块排水系统（46.3%由当地城镇主管当局进行验收，21.7%地块排水系统由市民提交相关证书进行验收，32.0%地块系统没有进行验收。78.4%的受访者称被要求提供相关证明、例如排水系统现状、功能、防水测试等。大约有同样比例的地块排水运营商被要求提供符合当地废水法规的资质证明，以及符合RAL GZ968或RAL GZ961的专业公司认证。还有较少的运营商被要求提供SüwVO NRW的专业证明。

　　德国水协指出，今后，与公共部门通过选择有质量保证的管道建设公司一样，地块建设的私营部门也应选择有质量保证的管道建设公司。

　　14 结论

　　1）在本次调查中，对423家排水管网运营商进行了调查，这些运营商服务于德国2860万人口，排水管网总长度126161km，占总人口的34.7%，约占排水系统总长度的21%；

　　2）排水管网系统的平均管龄为36.9年（推测），考虑到各年龄段的长度比例，排水管道的平均管龄为45.3年；德国水协特别提醒：管龄不应作为是否需要修复的指标，例如100年以上的砖石结构排水管道往往仍处于非常良好的状态。

　　3）德国49.9%的排水管道已进行过检测，35.8%的排水管道做过多次检测。尚未检测的排水管道比例为14.3%，最常见的原因是管网信息不全；

　　4）德国约有不到五分之一的系统需要在中短期内进行修复，为了长期改善德国排水管网的状况，必须加大排水管道的修复力度；

　　5）60%的受访者认为有必要增加管网系统的财政支出；

　　6）管道管材翻新和管道修复的比例在下降，而内衬修复（翻新）的比例上升了6.3个百分点，上升幅度最大，内衬修复费用逐年下降；

　　7）排水管网养护人员拥有足够的专业技能，德国水协指出，今后，与公共部门通过选择有质量保证的管道建设公司一样，地块建设的私营部门也应选择有质量保证的管道建设公司；

　　8）混凝土和陶土仍是排水管网中最常使用的管材，塑料管的比例在持续增加；

　　9）排水管网的单位用电量中位数为4.45 kWh/（人·年）。