（企业管理专业论文）石家庄市塑料排水管应用现状及发展对策研究.pdf

i 摘 要 近几年来，塑料排水管材开始在石家庄市得到应用，正处于一个探索发展阶 段。基于因循传统管材及施工方法的思维和对新技术、新材料的认识不足，以及 塑料排水管材在施工中存在的问题，塑料管在排水管道上的应用还没有获得广泛 的认可。因此对其进行系统的分析和研究非常有必要，特提出了本课题的研究。 本课题研究目的主要是通过对排水管道建设形势的分析、塑料管与传统管材 的性能对比等明确塑料管应用于排水管道的可能性；通过计算、实例等方法解决 应用中的难题和疑问。明确推广应用塑料管给国家和人民生活带来的巨大效益， 克服传统观念的影响，提高对塑料管材的科学认识，消除发展应用中的阻力，展 现发展前景，以加快推广应用的进程。 目前我国的大多数文献对塑料排水管应用的研究仅是从它的技术、性能、生 产或使用中的某一方面进行论述，缺乏系统的研究，对塑料排水管进行全面分析， 有助于消除应用中的阻力，加强信息的交流，为正确使用和广泛推广提供正确指 导，这也是本课题研究的意义。 论文采用的研究方法包括：理论综述法、系统分析法、数学分析法等。即查 阅大量有关理论以及现有研究成果进行综述，作为论文的立论点；系统分析排水 行业的内外环境及塑料排水管的各项性能，从技术、经济和社会效益的角度分析 对比，说明应用的可能性；通过对应用实例数据收集的基础上，进行分析对比， 展现塑料管材的优良性能。 论文从宏观角度介绍了排水管网的现状及发展机遇，指出排水管网建设前景 远大。 论文对不同结构、不同材质的塑料排水管的性能进行了分析对比，得出对于 市政排水管，使用实壁管不及使用结构壁管经济。根据塑料排水管的不同材质、 不同结构和制造的经济性确定了各自的适用范围，并且又开发出新的使用途径， 比如非开挖牵引顶进技术的使用填补了市政排水工程不能顶 dn700mm 以下管径 的空白。 论文从技术性能、经济分析等方面将塑料排水管与传统管材进行了全面比 较，发现塑料排水管道较传统管材有六点优越性能，从而阐述了其替代传统管材 的优越性。并通过塑料排水管是柔性管的理论，提出市政排水管网选用新型塑料 排水管可满足使用要求。以石家庄市的应用实例进行经济分析，得出塑料排水管 特别适用于旧城改造和抢险工程。 论文具体分析了石家庄市应用塑料排水管面临的阻力和难点，并针对此提出 了相应的发展对策。 通过对塑料排水管的技术、经济性能和在石家庄市的应用分析，得出应用塑 料排水管可以产生巨大的经济、社会和环境效益，具备了在石家庄市广泛应用的 条件，塑料排水管逐步取代传统管材已成为不可抗拒的趋势。在“十一五”期间， 随着石家庄市的发展，塑料排水管在石家庄市的应用必将拥有良好的发展前景。 关键词关键词 石家庄市 塑料排水管 传统管材 现状 对策 i abstract currently the application of plastic drainage pipe in shijiazhuang is in developing processing, the reason why it is not widely in application is that the people are in short aware of the plastic drainage pipeline on its material and technology due to the thoughts about the traditional material and constructions methods, therefore it is essential to study the topic in system analysis as the target of herein studying. the main target of the studying is to find out the possibility of the application of the plastic pipeline in drainage system by means of the analysis on circumstance, comparison of traditional pipeline and the plastic pipeline; to resolve the problems in practical application by calculating and analysis the actual cases. for the promotion of the application of the pipeline it is important to let people be aware the potential benefit of the pipeline and overcome the traditional thoughts, improve the understanding on plastic pipeline and remove the resistance to the development of the application. in most files about the plastic drainage pipeline there are only discussions on some aspects of technology, specifications, production or application, but in short of the systematic analysis in china currently, so that the target of the research is also on the instruction of the application as well as for strengthening the communication on this issue. the research methods used in the thesis include theoretically comprehensive discussion, systematical analysis, and mathematical analysis. that is to look up plenty of theory and existing research resolution to support the points; to find out the possibility of the application by comparing the social benefit and the economic benefit of plastic pipeline as well as its technology in conjunction with its application circumstance and specifications; to work out the solution of that the perfect specification of plastic pipeline on the basis of actual practical data and analysis of the data. the preset situation of the drainage network and the opportunity of development are discussed in the paper on the macroscopical view and the great future of the construction of the drainage network is also addressed. in the paper it is pointed out that the structural hollow wall pipeline are more less costly than the solid wall pipe by comparing their specifications, structure and material. different material, structure and its application cost leads to different application field, besides above the new technology such as dragging jacking without excavation for pipeline less than dn700mm also is developed for the drainage pipeline construction. in the paper the detail comparisons on technical and economic analysis of the plastic pipeline and tradition pipeline are addressed and six advantages are found for replacing the traditional pipe .in addition to the above the flexibility of plastic pipeline also support the application of plastic pipeline. taking the actual examples in shijiazhuang for the economic analysis, we work out the conclusion of the analysis that the plastic pipeline suitable for the renovation of older district and emergency works. besides above the development plan for overcoming the resistance on ii popularization of plastic pipeline in shijiazhuang drainage network is also presented. a conclusion of the enormous economic benefit, social benefit and environmental benefit to be generated by introducing the plastic pipeline in drainage network are worked out by comparing the technical and economic specification of plastic pipeline, and the circumstance of popularizing plastic pipeline for replacing the traditional drainage network are ready and the trend is formed and unstoppable . in the national 11th five-year plan the plastic pipeline will take one great role in the drainage network of shijiazhuang and one bright future along with the citys development. keywords shijiazhuang city；plastic drainage pipeline；traditional pipeline； present situation；countermeasures 南京工业大学学位论文独创性声明及使用授权的声明南京工业大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 一、学位论文独创性声明一、学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京工业大学或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 日 期： 二、关于学位论文使用授权的声明二、关于学位论文使用授权的声明 南京工业大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光 盘版）电子杂志社及清华同方光盘股份有限公司有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电 子文档的内容和纸质论文的内容相一致。允许论文被查阅和借阅，可以公布（包 括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京工业大学 研究生部办理。 研究生签名： 导师签名： 日 期： 硕士学位论文 1 绪 论 0.1 论文研究的背景和重要意义论文研究的背景和重要意义 十多年来，本人一直从事市政排水管道的施工及维护管理工作。近几年塑料 排水管材开始在石家庄市得到应用，正处于一个探索发展阶段。基于因循传统管 材及施工方法的思维和对新技术、新材料的认识不足，以及塑料排水管材在施工 中存在的问题，塑料管在排水管道上的应用还没有获得广泛的认可。有鉴于此， 本人认为对其进行系统的分析和研究非常有必要。论文选题的背景及意义主要基 于以下几方面的考虑： 0.1.1 排水管网现状及城市水资源可持续发展的新要求 过去由于我国的环保意识不强，对城市排水管道建设投资不够重视，加上考 虑到原材料较易获得、价格较低、制作简单方便等原因，使得绝大多数城市排水 管材是用价格低廉的传统材料制作，主要是混凝土管、铸铁管、陶土管以及用砖 石砌成的暗渠，管道质量和施工质量较差。在现在运行的城市排水管道中，70% 以上都是上世纪 80 年代以前铺设的，使用年限已达 20 年以上。由于长期承受管 材内外压力、土壤中微生物、地下水中有害物质如氢化物、硫化物等的侵蚀以及 由地面传来的各种荷载等的综合作用，大部分排水管已年久失修，造成管道腐蚀、 接头渗漏极为严重，管道破损、坍塌、堵塞时有发生，维护成本大大增加。排水 管网的渗漏对城市环境和城市地下水的污染极为严重，已成为城市地下水质不合 格的最大污染源之一，被称之为“城市杀手” 1，因此对城市旧排水管网的更新 改造任务十分艰巨。 另一方面，随着我国经济的快速发展，城区不断扩大，人口不断增加，过去 那种设计管径普遍较小的城市排水管网已显然不能满足排水要求，城市的可持续 性发展已成为国民经济生活中的一件大事。今后若干年，为了使我国国民经济将 以较快的速度持续稳定增长，城镇基础设施建设已提到议事日程上来。近年来， 我国政府加大了对市政基础设施建设的投入，市政工程管网建设得到了前所未有 的重视。 我国是一个水资源严重短缺的国家，十分有限的水资源已经受到严重的污 染，造成了阻碍经济和社会发展的水危机,其中城市缺水问题尤为突出。很多城市 生产和生活用水困难，城市供水安全受到严重威胁。与此同时，由于水污染控制 相对滞后，使得受污染的水体逐年增加，又加剧了水资源的短缺。据统计，2002 年我国城市污水排放量已达 338亿 m3，大部分未经有效处理而排入江河湖海2。 在北方，不少城市受到资源型缺水和水质型缺水的双重困扰。水资源短缺和 水污染严重已经成为制约城市可持续发展的重要因素，有的地方的水资源短缺甚 至成为制约城市发展的最主要因素。加强水资源保护、实现水资源的可持续利用， 是保障和支持城市可持续发展的必然选择，是实现可持续发展战略的重要举措。 随着我国经济与社会建设的日益发展，污水资源化已提到议事日程上来，有 关部门已制定了明确的标准，以尽快提高污水处理率，使污水“资源化” 。实施 污水资源化策略是保持可持续发展的一项基本政策。目前，我国城市污水再生利 用工作已经启动，污水回用率成为节水型城市的考核指标3。国家和地方都开展 了相关的科学研究和工程实践。一些城市和地区正全面规划和实施污水再生利用 工程，有的已经取得较好的成效2。 污水再生利用作为城市补充水源，是缓解城市水资源短缺，保障供水安全的 绪论 2 重要措施。我国城市污水再生利用日益受到重视，但总体进展缓慢，存在着污水 处理率低，城市污水处理设施不完善，污水收集管网不配套，能力不足，污水再 生利用缺乏必要的条件等问题。当务之急是加快建设的步伐，加快污水收集管网 的配套能力，为污水资源化创造必要的条件。国家已经要求全面落实污水收费政 策，加快城镇污水处理设施建设， “十五”期间，所有设市城市都必须建设污水 处理设施。 国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知 （2000）第 36 号文指出：2005 年 50 万以上人口城市污水处理率要达到 50%，2010 年所有城 市的污水处理率应不低于 60%，直辖市、省会城市、计划单列市以及重点风景旅 游城市的污水处理率不低于 70%。温家宝总理 2006 年在十届全国人大四次会议 上作的政府工作报告中着重指出： “要加大环境保护力度，坚持预防为主、综 合治理，尽快改善重点流域、重点区域和重点城市的环境质量。特别要加强水污 染防治，加强城市污水处理设施建设，全面开征污水处理费，到 2010 年城市污 水处理率不低于 70%。 ”这就从国家宏观经济发展为今后市政排水、排污和治污 工程提供了发展空间，所以今后很多年排污水管都会有旺盛的市场需求。 此外，输送雨水的排雨水管也有广阔的市场。雨水是宝贵的资源，中国需要 学习先进国家的经验，建设起把雨水很好地收集起来输送到江、河、水库中去和 通过集蓄-回灌系统补入地下水的雨水管道体系。实行雨污分流，这也可以避免雨 水汇入污水，增加污水处理成本。 近年来，我国各地出现投资建设排水管道系统的热潮。石家庄市近几年排水 设施发展迅速，为了解决雨水排放的出路问题，需增加设施；交通项目完善排水、 世行贷款污水治理项目等都为塑料管材的使用提供了机遇。 0.1.2 塑料管完全符合排水管道的性能要求 作为排水管材，必须符合一定的性能：一是要有足够的强度，以承受外部埋 设土压力、车辆压力、内部水压力以及在运输过程中的动荷载。二是不渗水，以 防污水渗出管道污染地下水及附近地表水体，或破坏附近房屋基础，并防止地下 水渗入管渠使管渠排水能力下降以及污水泵站和污水负荷增大。三是水力性能 好，表面光滑，以减少水流阻力，使水流畅通。四是耐磨抗腐，能抵抗污水中杂 质的冲刷磨损作用，并抵抗污水和地下水的侵蚀作用。五是价格低廉，易于加工， 可以就地取材，以降低工程造价。 我国市政排水管道过去主要使用混凝土管，因为它刚性好，环刚度较高，具 有良好的力学性能和耐久性。但混凝土管材有很多自身不可克服的缺点：上游环 节水泥工业对环境造成的污染十分严重，生产加工能耗高，浪费资源；运输不便， 效率低下；连接质量差、易泄漏，污染地下水；光滑度较差，输水能耗大；抗腐 蚀性差，抗震性和抗变形性能差，寿命短。 与传统的水泥混凝土管、铸铁管、缸瓦管等相比，塑料管不仅完全符合排水 管材的要求，而且更具有优良的物理和化学性能：重量轻，抗冲击和抗拉强度高， 耐腐蚀性能较好；内表面摩擦系数小，输水能耗小，泄漏少，综合节能性好；具 有一定的柔韧性，运输方便，安装简单；使用寿命长；施工简单，易于维护。后 期维护周期长、费用低。并且对任何地基都有很好的适应性。对于管沟和基础的 要求较低。塑料管在市政排水管道更新改造中也有很大潜力。使用塑料管可以节 约工期，尤其适于城区的管道改造工程，最大限度地解决施工扰民的问题。 除此之外，制造塑料管节约能源，综合造价低。若按材料体积计算能耗，生 产塑料的能源消耗仅是钢材的 41.7%4。虽然塑料埋地排水管材的价格要比混凝 土管材高，但是国内外的实践表明，在正确的设计和施工下，采用塑料排水管的 硕士学位论文 3 总工程造价可以低于传统混凝土排水管。而且，与传统混凝土排水管相比，塑料 排水管不会造成二次污染，不会因渗漏而污染地下水源，具有良好的社会效益。 0.1.3 塑料排水管的广泛应用是市政排水行业发展的必然趋势 我国塑料市政排水管是到 1998 年后才逐步推广开的。近年来，随着化学建 材行业的迅速发展，塑料已经和水泥、钢材、木材一起被列入四大建筑材料。大 口径塑料管制造技术的日益成熟，逐步出现了众多类型的塑料管道。由于塑料排 水管的独到优越性和政府的支持和鼓励，它在城市排水管道的市场在迅速扩展。 国家将城市污水资源化当作国民经济发展的战略问题来抓，因而开发和优先 使用无渗漏、寿命长的排水管已成为当务之急。市政排水、排污工程推广使用塑 料管提到了议事日程，建设部于 2001 年下半年开始制订大口径塑料排水管行业 标准，设计施工技术规范和工程验收方法。为进一步推动塑料管产业发展，国家 出台了国家化学建材产业“十五”计划和 2010 年发展规划纲要 。在纲要 中明确指出：2010 年我国城市排水管道中，塑料管的使用量要达到 30%。塑料管 的推广应用主要以 upvc 和 pe 塑料管为主，并大力发展其它新型塑料管，塑料 管道在全国各类管道中市场占有率达到 50%以上。因此，随着塑料管原料合成生 产，管材制造设备和生产技术设计理论、施工技术等方面的不断发展和成熟，在 市政工程中塑料排水管取代传统材料制作的排水管将成为势不可挡的必然趋势。 从目前实际需要和自身条件来看，塑料管作为市政排水管材都具备了条件。 但人们受传统观念的制约，使用传统材料制作的管材已有几十年的历史，已成习 惯而不想改变。加之人们对塑料管的性能缺乏正确的认识，认为塑料制品软、强 度低、易老化，甚至仅以塑料的机械强度与传统材料进行简单的对比，忽视塑料 所特有的、传统材料无法比拟的优越性能。这些都阻碍了塑料管在城市排水管网 中的应用。相当一部分人，尤其是项目的决策者，对应用塑料管方面还存在疑虑， 包括是否使用、如何使用以及在众多的品种中如何选择、使用塑料管材的造价如 何等；在使用过程中，还有一些技术难题困扰着人们，需要进行专门的研究和大 量的试应用，来增加推广应用的力度。 本课题的研究目的主要是通过对排水管道建设形势的分析以及塑料管与传统 管材的性能对比等明确塑料管应用于排水管道的可能性；通过计算、实例等方法 解决应用中的难题和疑问。明确推广应用塑料管给国家和人民生活带来的巨大效 益，克服传统观念的影响，提高对塑料管材的科学认识，消除发展应用中的阻力， 展现发展前景，以加快推广应用的进程。 0.2 相关的理论及文献综述相关的理论及文献综述 0.2.1 理论依据 本论文以可持续发展理论、项目管理理论和系统工程理论作为主要理论依 据。 （1） 可持续发展理论 可持续发展理论来源于第二次世界大战后，全球的人口激增，资源短缺和环 境污染严重，对人类的生存和发展构成了严重的威胁。一直以来的经济高速发展 在为人类带来大量财富的同时也在破坏地球的生态环境。 随着人类赖以生存和发展的环境和资源日益遭到严重的破坏，人类已经不同 程度上尝到了环境遭受破坏的恶果，这一情况迫使人们开始对环境问题的深刻反 思和密切关注。人们为了寻求一种建立在环境和自然可承受基础上的长期发展模 式，进行了广泛的探索，先后提出了“有机增长” 、 “全面发展” 、 “同步发展”和 绪论 4 “协调发展”等发展理论。随着人们对“公平” （包括代际公平和代内公平）这 一社会发展目标的认识的加深以及对影响更为广泛、解决更加困难的一些全球性 环境问题的认识开始，可持续发展理论开始萌芽。20 世纪 60 年代末，美国鲍尔 丁提出的“宇宙飞船经济理论”可以说是代表了可持续发展理论的早期萌芽。1972 年，以麦多斯为首的学者发表了著作增长的极限 ，该书运用了世界上不少国 家和地区的资料，阐述了由于经济快速增长所引发的环境问题，力图唤醒人们对 生态环境的高度重视。同年，联合国在瑞典召开了人类环境会议，通过了人类 环境宣言 ，提出了“只有一个地球”的口号，要求人们为子孙后代保护好当今 的地球，从而提出了可持续发展理论中“代际公平”的初步思想。 1980 年，由国际自然资源保护联合会、联合国环境规划署和世界自然基金会 共同发表了世界自然保护大纲 ，该书首次提出了可持续发展理论。理论指出： 要使生物圈既能满足当代人的最大持续利益，又能保持其满足后代人需求与欲望 的能力。1987 年，世界环境与发展委员会的一个专题报告中，挪威首相布伦特兰 夫人以我们共同的未来为题，系统论述了可持续发展的涵义、原则和实践问 题。该报告提出了目前已为全世界所公认的可持续发展概念：既能满足当代人的 需求，又不损害后代人满足其需求之能力的发展。从这个概念的提出开始，可持 续发展开始从理论走向实践的崭新的发展阶段，1988 年，美国、加拿大开始实行 环境标志制度；1989 年，日本开始实行“生态标志”计划，同年丹麦、芬兰、冰 岛、挪威、瑞典开始实施世界生态标志方案；1991 年 4 月，国际商会(icc)通过 了可持续发展商务宪章 ，对企业规定了 16 条环境管理要求，在国际上产生了 重要影响。1992 年 1 月，联合国在巴西里约热内卢召开环境与发展大会，通过了 里约热内卢环境与发展宣言 、 21 世纪议程两个纲领性文件。这次会议大大 丰富了可持续发展理论，而且提出了落实可持续发展战略的行动方案，以此为契 机，可持续发展逐渐得到了各国政府的重视，并作为一种全球性的纲领掀起了对 其研究的高潮。 1992 年，联合国环境与发展大会通过了全球的21 世纪议程后，引起了我 国政府对可持续发展问题的重视，之后不久我国开始着手编制中国 21 世纪议 程并在全国贯彻实施，同时要求可持续发展的观点要在“九五”计划以及 2010 年远景发展目标中予以体现。我国从此也进入了对可持续发展研究的高潮阶段。 我国是水资源短缺的国家，城市缺水问题非常严重。因此加强水资源保护、 实现水资源的可持续利用，是保障和支持城市可持续发展的必然选择，是实现可 持续发展战略的重要举措。而实施污水资源化策略是保持可持续发展的一项基本 政策。 本文拟在可持续发展理论的指导下，从分析排水管网的发展机遇入手，进一 步阐明塑料排水管的应用现状及发展前景。 （2） 项目管理理论 项目管理的历史源远流长，但是作为一门学科，却是在第二次世界大战后开 始形成并发展起来的。在 21 世纪的新经济时代，项目管理将成为企业组织和管 理的一种主要形式。发达国家正在努力强化项目管理。美国学者 david cleland 认 为：在应付全球化的市场变动中，战略管理和项目管理将起到关键性作用。 项目管理是一种科学的管理方式，项目管理贯穿于项目实施的全过程，项目 管理关键内容是进度、费用和质量的相互协调、相互制约、相互适应，同时项目 管理的组织和领导又是项目成败的关键。目前，越来越多的企业逐步认识到项目 管理的重要性。 硕士学位论文 5 目前在西方国家政府部门和企业机构中，项目管理已被广泛应用。项目管理 广泛的流行和应用，大大推动了项目管理学术研究的发展。以计算机技术、价值 工程和行为科学等理论在项目管理中的应用，极大地丰富了项目管理的内容，使 项目管理在理论和方法上得到了更加全面的深入，发展成为一门完整的独立学 科。项目管理的发展，也得益于欧洲和美国项目管理学会等国际性的组织的推动 工作。 项目管理从经验走向科学的过程，应该说经历了漫长的历程，原始潜意识的 项目管理萌芽经过大量的项目时间之后才逐渐形成了现代项目管理的理念，这一 过程大致经历了如下四个阶段： （1）潜意识的项目管理； （2）传统项目管理的形 成； （3）项目管理的传播和现代化； （4）现代项目管理的发展5。 当前，项目管理的发展有了新的突破，其特点是面向市场，迎接竞争；项目 管理除了计划和协调外，对采购、合同、进度、费用、质量、风险等给予了更多 的重视，并形成了现代项目管理的框架。 每一项市政排水工程都是一个独立的项目，都要涉及项目管理。再好的创意、 设计，最后靠项目实施来完成，理论的推算靠实际来验证。项目管理过程中的进 度、费用和质量的控制水平的高低，决定着项目的成败，尤其是对于塑料排水管 这一新生事物。本文将立足于项目管理理论，对塑料排水管进行技术和经济性能 对比，全面论述应用塑料排水管的可行性。 （3） 系统工程理论 早在两千多年前，埃及的金字塔、中国的都江堰等工程就运用了系统工程的 思想，但直至 20 世纪 40 年代系统工程真正作为一门学科产生于美国，到 20 世纪 60 年代左右系统工程基本形成理论体系，而这门学科真正为人们接受还是从阿波 罗登月计划开始的。 20 世纪初，传统的技术已经不能满足规模日益巨大的复杂工程和科研项目， 系统工程思想开始逐步的被提出和付诸实施。1940 年，美国贝尔电话公司正式采 用系统工程一词。在二次世界大战时期的出现的运筹学的发展和运用以及控制论 的创立和运用，都为系统工程奠定了重要的理论基础。1945 年，美国的兰德公司 创立了许多用于大系统分析的数学方法，并开始引入计算机的运用。1957 年，美 国的密执安大学的哥得(hhgd)和麦克(remachol)教授合著的系统工程 学一书出版，该书使系统工程的理论和方法得到进一步阐述。1958 年，美国在 北极星导弹的研究中，首先采用了计划评审法(pert)，从而把系统工程学推进到 管理领域。 20 世纪 60 年代以来，系统工程理论开始步入成熟期。在当时，美国成立系 统科学委员会，并出版了大量的相关书籍。1965 年，美国出版了系统工程学手 册 。该书基本概括了系统工程学的各个方面，使之成为比较完善的体系。1969 年阿波罗 11 号宇宙飞船把三名宇航员送上月球，从而使系统工程名声大震，系统 工程理论开始广为接受。 70 年代开始系统工程理论大量渗透到经济管理领域，如日本把系统工程用于 质量管理等领域，收到显著的效果。随后，系统工程的过程从系统分析、系统设 计发展到系统制造和系统管理。随后，系统工程由传统的工程领域扩大到农业、 交通、能源、生态和国民经济等领域。 系统工程将自然科学和社会科学中的一些思想、理论、方法等根据系统总体 协调的需要，有机的联系起来。系统工程的技术内容极为广泛，系统工程要广泛 研究各类系统的特性和共性也可以说系统工程是各门专业组织管理技术的总称。 绪论 6 总的来说，系统工程的主要技术内容有运筹学、概率论和数理统计、控制论和信 息论。 评价一种新材料是否可用，需要综合考虑：材料本身的价格、性能，使用后 是否方便了施工、减轻了劳动强度，综合费用、社会效益、后期维护费用、使用 年限等。由于研究对象是一个涉及多方面的复杂系统，需要运用大量系统工程的 主要技术，因此论文将以系统工程理论作为理论基础，多方面分析对比塑料排水 管的性能。 0.2.2 文献综述 (1)应用环境分析 有学者从国家宏观经济环境、国家政策法规入手分析塑料排水管的应用前 景，国家建设部科技发展促进中心的高立新多年来一直做着推广塑料排水管的工 作，他多次（2000 年6、2002 年7、2005 年8）著文或在全国化学建材会议上推 广塑料管的使用，对我国塑料管道产业现状及发展前景做了系统的分析，指出存 在的问题，提出发展对策。 可持续发展是当今发展的主题，随着我国经济与社会建设的日益发展，污水 资源化已提到议事日程上来，实施污水资源化策略是保持可持续发展的一项基本 政策。对塑料排水管应用较好地区的学者对此进行了大量的研究。如北京的周军、 王佳伟（2004年）9，上海市的周东（2001年）10，深圳市的黄鹄、刘得峰（2004 年）11等人均从可持续发展引出污水资源的利用，得出塑料排水管应用的广泛空 间。 潍坊的张泽奎（2002 年）12等人系统地对几种大口径塑料排水管进行分析与 比较，对生产设备的国内外动态进行了介绍，对塑料排水管的快速发展应用的物 质基础进行了全面介绍。 (2)分析对比法 国内大多数文献均是针对塑料排水管与传统材料排水管应用中的技术性能和 经济性能中的一项或两项,借助具体的工程应用,进行分析对比，从技术创新的角 度表明塑料排水管的优良性能。如太原的杨云龙、张计宏（2004 年）13对常用的 排水管材进行技术经济比较后，得出塑料排水管不仅具有良好的环境效益，也具 有很好的经济效益。广州的张婷、钟为民（2004 年）14从工程应用中得出节约工 期的结论。江西的王坚（2005 年）15通过实践表明塑料排水管在非开挖牵引施工 中也将有广泛的应用。 (3)柔性管理论 国内外在推广应用塑料排水管时遇到的最大阻力是人们常常怀疑塑料排水管 承受负载的能力，因为人们很自然地把塑料排水管去和大家熟悉的混凝土排水管 比较，认为需要把塑料排水管也做得如混凝土排水管那样的强度和刚度，那确实 就太难了或太贵了。 北京市塑料工业协会的张玉川（2001 年）经过研究认为：塑料排水管与混凝 土管承受负载的机理不同，根本不用做到混凝土管的强度和刚度。他认为塑料排 水管承受负载的机理为柔性管理论。他的研究表明，塑料排水管属于柔性管，在 承受负载破坏之前可以有较大的变形，而混凝土排水管属于刚性管，在破坏之前 不可能有较大变形。当埋在地下承受外压负载时，柔性管和刚性管的受力机理是 完全不同的16。 当柔性管受外压负载时，在破坏前先变形横向外扩，如果在柔性管周围有 适当的回填土壤，回填土壤阻止柔性管的变形就产生对柔性管的横向压力。外压 硕士学位论文 7 负载就这样传递和分摊到周围的回填土壤中去了，而不是象刚性管那样自身破裂 损坏。从材料力学分析，柔性管在横向压力下管壁中产生的弯矩和应力正好和垂 直方向外压负载产生的弯矩和应力相反，在回填密实度符合要求的情况下，柔性 管受到的负载接近于四周均匀外压。所以，同样外压负载下柔性管管壁内的应力 比较小，它是和周围的回填土壤共同在承受负载，这在工程上被称为管土共同作 用。 广东的余立成（2003 年）17和天津市的陈军、刘宗智（2004 年）18等人对此 也进行了研究探讨，柔性管理论有助于消除人们对塑料排水管强度和刚度的怀 疑，大大推进了塑料排水管的应用进程。 0.3 论文研究的主要内容论文研究的主要内容 本论文主要研究内容包括六个组成部分。第一部分主要介绍论文的研究背景 和相关理论；第二部分主要从宏观角度介绍排水管网的现状及发展机遇；第三部 分主要介绍塑料排水管材的特性及技术经济性能分析；第四部分介绍石家庄市应 用塑料排水管的主要问题；第五部分通过应用现状与前景分析，针对石家庄市的 基础条件提出发展对策；最后对全文进行总结得出课题研究的有关结论。 0.4 论文研究的主要方法及特点论文研究的主要方法及特点 论文拟采用的研究方法包括：理论综述法、系统分析法、数学分析法等。 （1）理论综述：查阅大量有关理论以及现有研究成果进行综述，作为论文 的立论点。 （2）系统分析：系统分析排水行业的内外环境及塑料排水管的各项性能， 从技术、经济和社会效益的角度分析对比，说明应用的可能性。 （3）数学分析：通过对应用实例数据收集的基础上，进行分析对比，得出 塑料管材的优良性能。 第一章 市政排水管网发展机遇 8 第一章 市政排水管网发展机遇 1.1 污水资源化的概念及应用污水资源化的概念及应用 1.1.1 污水资源化的概念 污水资源化是指城市和农村的生活污水和达标排放的工业废水经深度处理 后，作为再生资源回用到适宜的领域19。 污水资源化，既是一项节水措施，也是一项治污措施，兼有经济效益、社会 效益和生态效益。实现污水资源化就要提高城市的污水处理能力，并且将一定标 准的水回供于城市经济系统。 1.1.2 污水资源化的重要性 水资源是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一；同时，又是战略性 经济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分。近半个世纪以来，全球性的水 荒问题已经日益严重地显露出来。据有关专家预测，在 21 世纪水危机可能会比 石油危机或者粮食危机更早地到来，成为世界大部分地区将面临的最严重的自然 资源问题20。 水资源的可持续利用是实现我国经济可持续发展的重要保障，当前水资源短 缺和水环境恶化两大问题严重制约着我国经济的可持续发展。我国是世界 13 个 贫水国之一，城市缺水问题尤为突出。在全国 669 个城市中，有 110 个城市严重 缺水，日缺水量 1600 万吨，每年因缺水造成工业产值损失 2300 多亿元21。很多 城市生产和生活用水困难，城市供水安全受到严重威胁。与此同时，由于水污染 控制相对滞后， 使得受污染的水体逐年增加， 又加剧了水资源的短缺。 据统计 1997 年全国建制市污水产生量 351 亿 m3，2020 年预计将达 536 亿 m3；而相比之下， 污水处理率却增长缓慢，1997 年实际处理污水量为 1292 万 m3/d，处理率仅为 13.4%，如果考虑到污水处理设施由于各种原因运行不正常的状况，污水达标排 放率仅百分之几而已。其中，绝大部分的污水直接排入江河湖海中，造成水体污 染，破坏了天然水体的良性循环。据报道，目前全国城市水源只有 30%符合卫生 标准，全国七大水系有一半以上江段被污染，流经 42 个大中城市的 44 条河流中 有 93%被污染22。 加强水资源保护、实现水资源的可持续利用，是保障和支持城市可持续发展 的必然选择，是实现可持续发展战略的重要举措。 河北省是极度资源性缺水省份，境内大小河流有 300 多条，建成的大、中、 小型水库 1184 座。但由于河北省河流大多源短，无稳定水源，主要受年际降水量 的影响，水位变化显著，每遇雨水稀少的干旱年份，河流大多断流干涸。因此， 河北省成为全国北方缺水严重的省份之一。全省平水年可以利用的淡水资源总计 200 亿立方米，其中地表水、地下水各 100 亿立方米，人均占有水量仅为 323 立 方米，在全国各省（市、区）中占 25 位，人均可用水资源不足全国人均的 1/8。 目前的实际年用水量已超过 200亿立方米，地下水严重超采，地下水位逐年下降， 在全省已形成 30 多个地下水漏斗区23。水资源的供需矛盾日益尖锐，已成为经济 发展最严重的制约因素之一。 随着经济大发展，在水资源紧缺的同时，废水排放量逐年增多，据统计，2001 年全省废污水排放量 18.85 亿吨19，废水中含有大量有机污染物以及多种重金属 等无机污染物，直接或间接排入河道、淀库，致使全省 30 多条主要河流和 12 座 淀库遭到不同程度的污染，全省受到污染的河流总长达 3000 多公里，流经城镇 硕士学位论文 9 和工业区的河流大都变成了污水河。地下水的超采又加快加大了污染程度，石家 庄市地下水的污染面积已达 200 多平方公里。 石家庄市大部分污水经合流管道未经处理直接排放至市内明渠，通过总退水 渠经洨河入滏阳河，最后进入子牙河、海河水系，危害极为严重。 （1）严重恶化 了城市地面水环境质量； （2）污染地下水源； （3）对下游水源地、海河水系造成 严重污染； （4）污水用于农业灌溉，使农作物及土壤受到污染； （5）使重点保护 文物赵州桥受到影响； （6）排水管网不健全、污水外溢、雨季积水使人民群众正 常生活受到威胁24。 污水资源化是实现水资源可持续利用的重要战略措施，而水资源的可持续利 用是实现我国经济可持续发展的重要保障。 国务院要求在 2005年所有人口超过 50 万的大城市污水处理率达到 60%，到 2010 年所有城市都要达到这个目标。建设 部在 建设事业 “九五”计划和 2010年规划纲要 中强调：2010年、 2030年、 2050 年我国城市污水回用率将分别达到 15%、 30%、 40%。 污水回用事业任重而道远20。 随着城市化的加快和经济建设的发展，城市污水排放量迅速增长，大量未经 处理的城市污水任意排放，不仅造成水环境的污染，更加剧了水资源的紧张，同 时制约了经济社会的发展，危害人民身体健康。而经过净化的污水可以作为一种 再生的水资源，具有量大、集中、水质和水量都较稳定的特点，能够用于农业、 工业和市政用水。因此，城市污水的再生利用，即中水回用是节约及合理利用水 资源的有效途径；同时，城市作为一个特殊的“人类社会系统” ，从“清洁生产” 的角度看，城市污水的再生利用也是防治水环境污染及促进人类可持续发展的一 个重要方面，城市污水处理和中水利用是水资源良性社会循环的重要保障措施。 随着我国经济与社会建设的日益发展，污水资源化已提到议事日程上来，并 已制定了明确的标准，污水回用率成为节水型城市的考核指标。实施污水资源化 策略是保持可持续发展的一项基本政策。 污水资源化是实现水资源可持续利用的重要战略措施。通过将污水作为第二 水源，不仅能在较大程度上缓解我国水资源紧张状况，还能够减少污染物的排放 量，明显改善我国水环境污染状况。 面临水资源的危机，加强水资源保护、实现水的可持续利用，是保障和支持 社会可持续发展的必然选择。污水处理和中水再生利用不仅是城市基础设施的重 要部分，而且是水资源综合利用和节水的重要措施。按照优水优用、高水低用、 一水多用和重复使用的原则，各地应统筹规划，协调发展，推动我国中水回用和 污水资源化进展，逐步形成和完善与我国国情相适应的水资源良性社会循环体 系，实现水资源开发利用的可持续发展 25 。 1.1.3 污水资源化的可行性 城市污水具有量大、集中、水质可控性好的特点，污水回用与开发其他水源 相比在经济上的优势有： （1）比远距离引水便宜； （2）比海水淡化经济； （3）能 够节约大量的排污费用，改善生态环境； （4）能从污水中回收价值不菲的有用物 质20。水处理物理、化学和生物技术的进步，导致了“污水再生利用时代”的到 来26。美国、日本、以色列、南非、澳大利亚、俄罗斯等国早已开展污水经处理 后回用的工作。 “中水”技术是实现污水资源化的有效途径之一，已在世界上许多城市广泛 采用。 “中水”一词出自日本，取其上水和下水之间的意思。中水，即城市污水 经处理后达到一定规定的水质标准、可在一定范围内重复使用（如灌溉、洗涤、 环卫、造景等）的非饮用水。中水是国际公认的“城市第二水源” 。据有关资料 第一章 市政排水管网发展机遇 10 显示，每日使用 1 万 m3的回用水，相当于建设 1 座 400 万