上海市自來水市南有限公司
艾志平

一、供水管網現狀：

　　上海市城市市政供水已有117年歷史了，自1883年創業以來，供水規模日益增大，據一九九九年年底統計，上海城市擁有13家凈水廠和56座增壓泵站和水庫泵站，供水覆蓋面積924.08平方公里，供水能力730萬立方米，最大日供水量達651萬立方米，供水管網∮75mm～∮2000mm,長度達7167.8公里，向全市279.6萬只水表用戶供水服務。
　　1881年8月在上海楊樹浦動工建造水廠，鋪設供水管道，并于1883年8月通過∮500毫米灰口鑄鐵管輸水管。向“洋涇浜”地區（今黃浦區西藏中路以東部分地區）供水，此后，法商滬南水廠、商辦內地水廠、商辦閘北水廠及浦東水廠相繼開辦，排設了大量輸水管和配水管。
　　1883年～1949年，供水規模發展較慢，供水管道長度只有841公里，最大水管道口徑為1000毫米。所用的管道的材質，絕大多數是灰口鑄鐵管，少量采用鋼管。
　　1949年以來，特別是二十多年改革開放，上海的城市供水事業發展很快，鋪設了大量的各類材質的管道，以排設管道長度計算，主要還是以灰口鑄鐵管為主。
　　1963年初，對長橋水廠1＃∮1200出廠輸水管道9.8公里（通水投產僅9個月，n系數已高達.0.023）被迫全線進行分段人工刮管除垢，涂瀝青防腐層。
　　1964年開始試排∮100～∮300毫米滑入式膠圈接口的灰口鑄鐵管。
　　在六十年代末，供水管道∮500毫米（含∮500毫米）以上改為膠圈膨脹水泥和膠圈石棉水泥封口。
　　1967年7月起，∮100（含∮100）以上新排管的內壁開始涂水泥砂漿襯，不涂襯，不排管。
　　七十年代起，逐步開始采用少量預應力鋼筋混凝土管。1973年上海第一根∮2000鋼管施工敷設，這是上海城市最大的供水清水管道。在新港路、四平路鋪設∮1500毫米連續澆注的灰口鑄鐵管。
　　八十年代初，由于市區灰口鑄鐵管的爆管頻率明顯增加，對社會帶來一定程度的危害。原上水公司于1986年開始明確∮1000毫米（含∮1000毫米）以上不再使用連續澆注灰口鑄鐵管。
　　1987年4月在蘊藻南路開始試排上海鑄鐵管廠生產的∮300毫米（英制）橡膠圈球墨鑄鐵管。
　　1987年對四平路（新港路－臨平路）∮1500連續灰鐵管更新改造為鋼管，原水管曾爆管三次，造成周邊較大的損失。
　　八十年代后期～1990年，對連續爆管已達63次的長橋水廠1＃∮1200出廠管，開始更新，改排為鋼管，消除了爆管隱患。
　　1988年在四平路排設∮1000毫米鑄態球墨鑄鐵管。
　　1990年在龍吳路試排∮500毫米玻璃纖維增強復合管（玻璃鋼管）。
　　1990年在三泉住宅小區內，開始試排∮100毫米～∮200毫米UPVC塑料管。
　　1991年在街坊內改善困難用水方面，采用塑料內襯的鍍鋅鋼管。
　　1992年在淮海中路配合地鐵工程中，試排∮300SMJ機械柔性接口的球墨鑄鐵管。
　　1993年，在閔行水廠的渾水管中，采用薄壁鋼混凝土管。
　　1997年初，原上水公司決定在道路規劃紅線外的住宅小區內，全面推行≤∮50毫米UPVC塑料管，得到建設部和市建委的肯定。
　　這些年來，我們不斷探索適應上海地區的新型管材和接口， 最大限度保證供水的安全可靠性。一百多年來，具有材質質脆、韌性差、抗強度低、爆管頻率高的灰口鑄鐵管已陸續埋設地下， 對上海供水事業作出積極貢獻。但在優質服務供應、抗震防災等方面存在一定的隱患，為加速供水管道的改造，制定供水管道的更新改造規劃（重點舊管道改造規劃）是十分必要的。

二、供水管網的更新改造規劃

　　（一）供水管網的更新改造規劃的目標
　　上海城市供水管網現正處在于更新改造與發展的新時期，合理的供水管網更新改造與發展結合起來，以最低的費用來保證供水管網連續不斷地向用戶提供良好的水質、水壓和水量。這就是供水管網更新改造規劃的目標。
　　要實現這一目標，首先取決于合理的投資獲得較大的社會效益和經濟效益；其次，取決于技術經濟的合理性，采取何種適應本地區更新改造的方法，來確保供水安全可靠性。
　　1999年，上海城市自來水行業進行改革，將原上水公司裂變成四家具有獨立法人的區域性供水企業，立足了全市管網規劃一張管網網絡，但又要具有獨立供水區域管網，雖對管網規劃帶來有一定的難點，也帶來良好發展機遇。
　　（二）編制供水管網發展規劃
　　供水管網發展規劃應走在城市經濟建設的面前，而在編制供水管網發展規劃時，必須將供水管網更新改造放在首位。否則不僅要影響經濟建設，而且使老用戶的用水得不到保證。
　　編制供水管網發展規劃的幾點考慮：
　　1、結合供水低壓區或低壓區的改造，更新改造供水管道
　　1989年夏，全市出現12塊低壓區和準低壓區，面積為5.125平方公里。1990年全市出現8塊準壓區，面積為5.2平方公里，造成這些低壓區或準低壓區主要原因，供水管道內部結垢嚴重，n值增大，輸水能力下降，周邊用戶需求增大，經過幾年的供水管網的更新改造，供需矛盾趨于緩解，例：1994年南京東路（外灘～西藏中路）排設∮500毫米，實行夜間一體化施工，既滿足南京東路商業大樓消防用水，又改變了長期以來低壓供水狀態。
　　2、結合市政道路建設與改造，更新改造供水管道
　　結合上海市中心的市政道路改造。原上水公司根據原先供水管道輸水能力，管道材質的情況，結合供水管網發展規劃，按規劃重新鋪設水管，共和新路（中山北路～蘇州河）鋪設了∮1000毫米水管，九七年六月通水后，提高了共和新路沿線供水能力，居民用水得到明顯改善。
　　3、結合供水配套，更新改造供水管道
　　這幾年來，上海城市中心建造了大量商業、住宅大樓。在制定供水配套方案，重點考慮在役供水管道的輸水能力和滿足老用戶的用水。結合供水配套需求，統一規劃，一次性實施。四川北路原先管道是在1909年（清朝光緒年代）排設的，1995年鋪設∮500毫米水管后，不僅解決了供水配套，而且使沿線居民用水質量得到了提高。
　　4、結合供水小區規劃，更新改造供水管道
　　原上水公司先后對市中心黃浦區閘北區的的供水小區進行規劃，在編制供水小區規劃時，重點調查供水區域現狀（供水管道輸水能力、腐蝕程度爆管和漏水頻率），結合城市發展新建居住區、商業區、工業區、舊區改造等規劃。規劃管理部門，在編制規劃時，在保證和提高老用戶用水質量前提下，滿足新用戶的發展，并運用計算機對供水管網的技術經濟的合理性，進行眾多方案的比較，從而選擇最佳方案，這樣有利供水管道的更新改造工作進一步開展。
　　（三）供水舊管道改造規劃
　　1996年初，原上水公司組織專業工程技術人員對全市供水區域內舊管道改造規劃進行編制，1997年4月底已完成。
　　１、舊管道改造規劃的立題理由
　　供水管道運行到一定年限，管道的內外壁發生腐蝕（特別是1967年7月以前鋪設的水管，內壁無水泥砂漿涂襯），結垢嚴重，粗糙系數n值增大，漏水或爆管頻率高，供水安全可靠性較差，這樣供水服務供應承擔較大的風險。
　　2、舊管道改造規劃的界定
　　舊管道改造是城市供水管網更新改造規劃的一個重要組成部分，有別于供水管網發展規劃。舊管道改造規劃界定：主要研究在舊城區里，對已投入運行的供水管道進行輸水能力、漏水頻率、管材材質、腐蝕程度等狀況綜合分析，結合供水管網發展規劃，提出舊管道改造的方法、編制舊管道改造規劃實施計劃。
　　3、舊管道改造規劃的前期準備
　　（1）舊管道改造規劃分成十二個供水小區（原則上行政區為主），摸清每一個小區內水廠出廠管、增壓和水庫泵站進出水管網節點。
　　（2）收集五年來各供水管道的運行情況，主要內容：供水管道的爆管、漏水頻率、腐蝕程度、輸水能力、供水壓力、管材材質和接口以及用戶的投訴。
　　（3）根據1995年全市管網普查資料，重點整理和分析管齡50年以上的（1945年以前排設的）；∮350mm(含∮350mm)以下供水管道內壁無涂襯的。
　　（4）整理和分析已運行“非標”口徑供水管道，如：∮175mm、∮225mm、∮275mm、∮450mm等。
　　（5）近三年的夏季供水時期，舊城區出現的準低區（供水壓力10米－15米）的供水分析資料。
　　（6）整理和分析五年全市測流測壓資料。主要是全市壓力分布圖、輸水管道流向圖及技術分析資料。
　　（7）整理∮375mm（含∮375mm）以上閥門現狀（調度關閉、半開半關的故障閥門等）。
　　（8）收集公司已編制水廠、泵站、供水管網發展規劃。
　　4、舊管道改造規劃解決主要的對象：
　　∮375mm（含∮375mm）以上供水管道；
　　（1）爆管、漏水頻率高、腐蝕嚴重、輸水能力差、n值大、供水壓力偏低、沿線用戶投訴較多的供水管道。
　　（2）由于歷史的原因，排設了“非標”供水管道，對運行的“非標”供水管道的修理，需加工特殊配件，貽誤修理的時間，對修理和供水服務帶來不便，對這“非標”供水管道逐一進行技術經濟合理性分析，酌情考慮予以更新改造。
　　（3）對供水管道老化、管齡在50年以上的，酌情予以更新改造。
　　∮350mm以下的供水管道；
　　（1）爆管、漏水頻率高、腐蝕嚴重、輸水能力差、粗糙系數n值偏大，供水壓力偏低，沿線用戶投訴較多的供水管道。
　　（2）“非標”供水管道予以更新改造
　　（3）市政道路上沒有供水管道，需填空的擬鋪設供水管道，提高供水安全可靠性。
　　（4）供水管道內壁無涂襯的。
　　（5）供水管道管齡在50年以上的。
　　5、供水管道現狀工況的分析
　　（1）現狀資料的分析
　　根據舊管道改造前的前期準備收集到舊管道現狀工況的資料，進行分析。首先列出舊管道改造規劃要解決的對象的清單，根據不同對象，采取不同調查方法和內容，調查內容：供水管道漏水、爆管頻率、測流測壓、測定管段阻力系數、供水管網節點的合理性、使用年限、有無涂襯、管材材質與接口形式。
　　（2）供水舊管道的工況分析：
　　對收集的供水舊管道作管道負荷、水流方向、供水流量（含節點流量）、24小時連續水壓分布、管材材質等工況分析、這是更新改造必要的條件，初步提出更新改造的設想和方案。
　　（3）參照了國內給水有關文獻資料，結合自己的工作對供水舊管道更新改造，初步方案進行技術經濟合理性分析。
　　以管道中水流建設Vi作為技術指標，當Vimin≤Vi≤Vimax時，管道運行合理。Vi≥Vimax時，為超負荷運行，管道內水頭損失較大，耗能，易發生漏水或爆管事故。Vi≤Vimin時低負荷運行，不經濟。根據假設新供水管道的口徑、新舊管道的節點，周邊供水管網供水壓力，流量的分布，反復進行管網水力計算，最后選定更新改造的新水管的口徑和供水管網節點。
　　6、編制舊管道改造實施計劃
　　供水舊管道改造規劃提出需要更新改造的∮300毫米（含∮300毫米）以上管道長度為192146米，實施改造已有三年，當初實施計劃準備在五年內陸續付諸實施，由于受到市政掘路和經費的限制，難以如期完成，2000年四家供水企業正在加大改造管道力度，結合“十五”規劃的實施，預計在今后的3～5年內基本完成改造任務。

　　對于∮900毫米（含∮900毫米）以上的舊管道改造，主要采用管中管、刮管涂料，更新調換的方法。
　　以上計劃更新和大規劃鋪設的管道統計，約25％已得到改造，目前四家供水企業，結合所管轄的供水區域的特點，正在加以調整和完善。

三、供水管道的震害預測與對策

　　（一）供水管道的震害與對策的立題
　　國內外震害資料表明：一旦發生較強地震，供水管道系統易發生不同程度的破壞，引起自來水供應中斷，將嚴重影響人民的正常生活和生產活動，例如：1906年的美國舊金山地震，1976年中國唐山地震、1995年日本阪神地震，這些地震都造成了供水管道系統嚴重損壞，上海也發生過的地震，雖然沒有直接造成地下水管損壞，這足夠引起市府高度的重視。在市府、市建委的關心下，我和同事一起參與了震害預測與對策的課題研究，這為供水管道的更新改造規劃提供了依據。
　　（二）供水管道的震害分析與預測
　　原上水公司和同濟大學等單位共同參與公用管線（自來水、煤氣）震害預測與對策的課題研究。
　　上海地區的地理位置處于西歐板塊和太平洋板塊的交接帶連綿，地殼活動不穩定，屬地震活動帶，這地震帶內孕育著發生中強地震的主要發震條件和構造條件，目前上海地震防范標準為裂度7度。
　　地下供水管道與地面上構筑物的地震反應特征不同，地面上的構筑物主要遭受水平加速度的慣性力的作用，其次是受上下錯動的地殼作用力。而地下供水管道受周圍土壤的約束，它的震害主要是由于地面斷裂、滑坡、震陷、土壤液化等場地震害以及地震被傳播產生的土層振動變動所致。國內外震害表明：場地震害直接造成供水管道的破壞是相當嚴重的，而地震波傳播造成的震害較輕，但其影響較廣。
　　上海城市供水管道主要是承插式灰口鑄鐵管，屬剛性接口，埋設于褐黃色粉質粘土中，受到地震作用下的接口損壞為主要破壞模式，供水管道接口變形及供水能力影響。
　　（三）供水管道震害預防的對策
　　1、新排管工程的管材，主要推薦球墨鑄鐵管，接口為柔性膠圈接頭。
　　2、長距離大口徑輸水管，適當位置上加設柔性活絡接頭。
　　3、對在役的灰口鑄鐵管的更新改造工程量非常大，根據輕重緩急，安排計劃，加快更新改造的速度，進一步提高供水安全可靠性。

四、今后的打算與建議

　　1、我們的工作重點：建議四家供水企業不斷完善供水舊管更新改造規劃，加快實施進度。
　　2、在實施供水發展規劃同時，推動舊管的更新改造工作。
　　3、進一步研究震害對地下管道損壞的預防和對策，細化供水管網改造規劃，加大更新改造舊管道的力度。
　　4、加強新排管的質量管理，市政道路上使用柔性接口的球墨鑄鐵管，街坊內推行UPVC塑料管。
　　5、對管材和閥門的供貨商進行有針對性的選擇，組織專家對產品的質量、使用、價格和售后服務等方面綜合評價，選擇幾家工廠商，作為定點供貨單位，確保工程質量。綜合評價擬每二年進行一次。

二OOO年九月

注：1、本文初稿寫于1997年，這次稍作修改。
　　2、本文參考了國內外行業有關文獻資料。