一、引言

城市排水管网是城市基础设施的重要组成部分，它承担着收集、输送城市污水和雨水的重要任务。然而，随着城市的快速发展和人口的不断增加，城市排水管网的污染源种类繁多且难以辨析，如工业废水、生活污水、地表径流等的非法排放和雨污混接等问题，给城市水环境带来了严重的污染。在未明确污染源的前提下进行污染控制，往往缺乏针对性，导致治理效果不佳。因此，城市排水管网溯源技术显得尤为重要，它能够准确识别污染源的位置、类型和排放强度，为污染治理提供科学依据。

二、城市排水管网溯源技术分类及解析

（一）物理排查法

物理排查法是最基本的溯源方法，它通过人工对排水管网进行实地勘察、检测和分析，来确定污染源的位置和类型。常见的物理排查方法包括 CCTV 检测技术、声呐成像技术、三维激光扫描技术等。

CCTV 检测技术：利用管道机器人携带摄像头进入排水管道内部，对管道的内部状况进行实时拍摄和记录，能够清晰地观察到管道的结构性缺陷（如破裂、变形、腐蚀等）和功能性缺陷（如堵塞、淤积等），从而确定污染源可能存在的位置。

声呐成像技术：通过发射超声波并接收反射信号，来生成管道内部的图像，适用于检测水下管道的异物堆积、破损等情况。

三维激光扫描技术：可以快速获取管道的三维空间信息，精准识别管道的结构性错位、树根入侵等深层诱因。

物理排查法的优点是直观、准确，能够直接获取管道内部的实际情况；缺点是效率较低，劳动强度大，对于一些复杂的管网系统，可能需要花费大量的时间和人力进行排查。

（二）特征因子法

特征因子法是通过分析排水管网中污水的特征污染物成分和浓度，来追溯污染源的类型和来源。每种污染源都有其独特的特征污染物，例如，工业废水中可能含有特定的重金属、有机物等，生活污水中则含有较高的氨氮、生化需氧量（BOD）等。

原理：首先确定与特定污染源相关的特征因子，然后通过对管网中不同位置的污水进行采样分析，检测特征因子的浓度和分布情况，从而推断污染源的可能位置和类型。

应用场景：该方法适用于对已知特征污染物的工业污染源和生活污染源的溯源。例如，在一个工业园区内，如果已知某企业排放的废水中含有某种特定的有机物，那么通过检测管网中该有机物的浓度分布，就可以大致确定该企业的污水排放口位置。

特征因子法的优点是能够快速、有效地识别污染源的类型，为后续的污染治理提供针对性的建议；缺点是需要对污染源的特征因子有充分的了解，对于一些未知的或复杂的污染源，可能难以准确确定特征因子。

（三）水纹识别法

水纹识别法是基于水力学原理，通过分析排水管网中的水流运动特征和水质变化规律，来追溯污染源的位置和排放强度。

原理：当污染源排放污水进入排水管网后，会引起管网中水流的速度、流量、水位等水力学参数的变化，同时也会导致水质的变化。通过在管网中设置多个监测点，实时监测水力学参数和水质指标的变化，利用数值模拟和数据分析方法，建立水纹模型，从而推断污染源的位置和排放情况。

应用场景：水纹识别法适用于对较大范围的排水管网进行污染源溯源，特别是对于一些复杂的管网系统和难以直接到达的区域。例如，在城市的中心区域，排水管网错综复杂，通过水纹识别法可以快速确定污染源的大致范围，然后再结合其他方法进行精准定位。

水纹识别法的优点是能够实时、动态地监测污染源的排放情况，具有较高的效率和准确性；缺点是需要建立精确的水纹模型，对监测数据的质量和数量要求较高，而且模型的参数校准和验证也比较复杂。

（四）其他技术

除了上述三种主要的溯源技术外，还有一些其他的技术也在城市排水管网溯源中得到了应用，如稳定同位素法、遥感技术等。稳定同位素法是通过分析污水中稳定同位素的组成和比例，来追溯污染物的来源和转化过程；遥感技术则是利用卫星或无人机等遥感平台，对排水管网的地表情况进行监测，辅助识别可能的污染源位置。

三、城市排水管网溯源技术的应用案例

（一）成都智慧排水系统

成都环境创新科技有限公司与成都兴蓉市政设施管理有限公司联合开发了智慧排水系统，在雨水管网内安装智能感知设备。当河道排口出现污水时，系统能够通过分析智能感知设备记录的数据和模型运算，在一分钟内迅速从河道排口沿着管道 “逆流而上” 找到排污位置，大大提高了溯源效率。

（二）浙江某市雨污混接排查溯源项目

杭州石炭纪环保科技有限公司基于三维荧光和人工智能技术，建立了水质指纹数据库，并引入人工智能推理模型，对浙江某市的雨污混接进行排查溯源。该项目查明了该片区污水混入量约为 12000m³/d，明确了 7 个主要点位混入 80% 以上的外水总量，同时实现了液位控制、污染减排和清污分流等显著提升。

四、结论与展望

城市排水管网溯源技术是城市水环境治理的关键技术之一，它对于准确识别污染源、制定有效的污染治理措施具有重要意义。目前，物理排查法、特征因子法、水纹识别法等多种溯源技术已经在城市排水管网溯源中得到了广泛应用，每种技术都有其独特的优势和适用场景。

未来，城市排水管网溯源技术将朝着智能化、精准化、多元化的方向发展。一方面，随着传感器技术、物联网技术、大数据技术和人工智能技术的不断进步，溯源技术将更加智能化，能够实现对排水管网的实时、动态监测和自动分析。另一方面，多种溯源技术的融合应用将成为趋势，通过不同技术之间的优势互补，能够提高溯源的准确性和效率。此外，还需要加强对排水管网溯源技术的标准化和规范化建设，制定统一的技术标准和操作流程，为溯源技术的推广和应用提供保障。