城市智慧水务之基于数字化评估的排水设施效能提升

关于智慧水务发展目标信息时代下现代水务对于未来的想象。发展过程发展模式发展过程发展模式水务行业基于现有基础，不断推陈出新、不断发展、不断完善的过程,随着技术的发展和人们认识的提升，智慧水务的内涵会不断丰富,不存在一个终极完成态。改变以往依赖资源投入带动水务行业发展的粗放模式,通过对新技术的应用，促进多方参不，优化资源配置，提升生产效率不效益，用更少的资源创造更多的价值。3301现状与背景02总体思路03 数据的获取与应用04 智慧化手段提升设施效能B现状与背景•城市面临的问锤内涝:＞城市建设理念"重地上、轻地下”；＞城市甘休系统规划设计标准偏低;＞前几年产品质量和工程质量下滑;＞防洪排涝标准低;＞雨水调誓基本空白。

M现状与背景•城市面临的问锤污染:＞合流制系统设置不合理;＞雨季应对机制和措施不足；雨季径流污染严重。低洼管井溢流路面低洼井倒灌低洼管井溢流路面低洼井倒灌55末端截污闸门/拍门66n现状与背景问题原因甄别:排水管网设施信息不清家底不清，没有准确反映设施现状的一张图＞排水管网数据不完整、不准确，靠纸图或简单CAD文件记录不管理＞缺乏统一的数据标准规范及应用工具，影响信息的有效共享和使用现状与背景问题原因甄别:排水管网运行状态不明走量化长期监测数据缺失，无法实现短期预警预报＞处于被动管理阶段r无法主动预警报警r提前处養＞没有可靠的过程线,走呈评估管网运行动态＞不能进行雨天管网流量及溢流原因分析

■现状与背景问题原因甄别:排水管网■分析评估没有缺少有效的决策分析手段,不能进行整体系统评估＞不能快速识别排水管网的上下游网络连接特征＞不能科学回答管网连通、布局优化、改造扩建等工程措施对管网系统的影响＞不能科学回答泵站调控、厂网联控等运行措施对管网系统的动态影响99E现状与背景国家意图与政策支持:•各地区要尽快对当地的地表徂流、排水设施、受纳水体等情况进行全面普查，建立管网等排水设施地理信息系统。——国办发(2013)23号•在普查的基础上，整合城市管网信息资源，消除市政地下管网安全隐患。建立城市基础设施电子档案，实现设市城市数字城管平台全覆盖。提升城市管理标准化、信息化、精细化水平，提升数字城管系统，推进城市管理向服务•群众生活转变，促进城市防灾减灾综合能力和节能减排功能提升。——国发(2013)36号•县级以上地方人民政府应当根据当地降雨规衛口暴雨内涝风险情况，结合气象、水文资料，建立排水设施地理信息系统，加强雨水排放管理，提高城镇内涝防治水平。——中华人民共和国国勢院令第641号01现状与背景02总体思路03 数据的获取与应用04 智慧化手段提升设施效能■设施普查、资料整理■数据入库、■设施普查、资料整理■数据入库、GIS筑基■清淤检测、现状调查涝情预备、应急指挥总体思路■防渗堵痛、控制源头■数字巡养、精细管理■在线监测、实时感知■建立模型、模拟预测■评估咨询、改造提升■联调联控、深度挖潜■由里及外、展现升级01现状与背景02 总体思路03 数据的获取与应用04 智慧化手段提升设施效能排水设施数据分类管徂

埋深

管材设施静1态数据Jr设施动I1态数据1厂设施状］态数据］「其他类、［型数据腐蚀裂缝沉积结垢设施静态数据获〕LBC*»ARMW«a«W*C^SGB/T511H?-2016城市排水防涝址施数据采集与

维护技术规范Irrhatoilfix<lirta oimInuintrn*fvrofuriwii«lr%xn<KraaUUraJ伽7（甲;wtnrfili«x»

amiroccnlCriW加"・04・01实黴中冬人昆共恋31<1虜如城乡復殳・畔夕•岩布I:作内春排水设施资产不清 技术规范指明方向规范化流程迭代更新获得完善的资产匚设施动态数据获E•ma数据传输数据采集数据存储、分析、展现重鮭测设备■0・・・•“B-*眈«■■■—一HBHHLg■1■-EPS■■哥卡构建监测一张网设施状态数据获月•xwrnuu水管週血马评信技术族程》CJ1SI-2O12“・t*结构性缺陷规程明确方向管道检测数据获取、分析管道CCTV■管道内窥镜其它管网巡查应急抢险管网巡查应急抢险其它设施数据获月其它设施数据包括设施的巡查数据、养护数据、抢修数据等各种业务数据的获取,可通过APP定位、填报、拍照等，实时传回后台的数据服务器

清洗车 吸污车Ij数据获取云平台■实现排水设施检

测数据接入以及

原始资料备查功

能,并实现数据

的地图可视化。RRMBE&9wroiCM5®C4SC心"•『IWMJin>M>K•-4$Eii弭•»数据获取云平台H：：冒啟给H冰监利2C4X4TB2IXf.pSuQl^Wna'l••...H：：冒啟给H冰监利2C4X4TB2IXf.pSuQl^Wna'l••...±<ami”玛―€Org：IIIA0^.1OOXIM1O16实现压力、流量、水质、液位、雨量等各种物联网设备的监测数据接入以及预警报警功能，并实现实时数据的地图可视化。翼扌鹭醯蠶■雨污混接点初步分析妆储结峯供护3叭帮罠和警告）誌名选模式■国召U1H逋BJ新免却妙与出・—一—「-軽编咅軽晏51 悄漫佶恿 EfliDfga23扌乍水它 L0000002020000039[2城度：・】.77帕49ftjfcS L0000002020000065[49]iSJ&JSI3：-7.06%•越IK扶魅：桥诫口异常旳愴谖（Count1）＞数播枚验:排水它；整性错误（Count-141）“数JK社址：排水它5?举値第误（8un=Ml）>SKfiSS： (CounUl)-敦铭杭◎旁水百择河涌（Cznb2）144排水営 l0000002020000M3[144]^a^:?-S146洋朮空 10000002020000005( ；ft•数ftfR絵：无下游连接关系(Count=l)-拗K枚验:雨旁泯按(8“2巧140社杳井^^B10000002020000022[6]ft>J5.• r«n^®«tSS(Count1)■翼扌鹭僭数据分析应用基于监测的问题识别不运行特征分析■郦系统规律分析S1S-2M154l»n5N^OI1ST-»H5»DHH】I6MtU6&2W162w>3532“Mil矶网««wn?Va.T7TT"旱天水量变化规衛只别II»11♦4420"HTJMI小RH•.-•■：.<：-：-率走和验囲是供1识别典型的旱季入流曲线，作为模型的重要输入r同时为模型参数的掌握排水系统动态变化规律，可以辅劣进行内涝原因分析，识别系统薄^环节，以进行有针对性的管道改造M数据分析应用基于监测的问题识别不运行特征分析■漫溢风险分析风廉tA风廉tA7168 30C41H©-« 5OC31力O.W 9K4*131O;WKM2DC2>o.w»4T30:90务&・卸的做必・・・・・・井“・如刃优统为”泊（2识别高风险漫溢点，辅劣进行内涝风险分析，从而为溢流管网、内涝点改造提供参考2OHS2S21115312011$2 2CM6620】】“PHG10M161220114M2OHS2S21115312011$2 2CM6620】】“PHG10M161220114M20114X20114187”620011622itn创3MII4-4加44E13L4•‘12-■降雨入流入渗分析分析典型隆雨事件下的隆雨量、入流星和降雨入渗呈的关系。为管网改造提供依据

数据分析应用基于管网模型的分析设计标准低如寸TOI«3014••倒坡■现状诊断不评估设计标准低如寸TOI«3014••倒坡干管充满度较大，负荷较高，部分管道处于过载状态，可用于优化调度的空间很小，发生溢流或破损的风险较高

数据分析应用基于管网模型的分析■内涝风险评估动态模拟分析不同降雨情况下，内涝淹没区域、淹没时间及淹没深度，评估内涝风险■管道改造模拟分析典型研究区域管道过载情况基本得以解决01现状与背景02总体思路03 数据的获取与应用04 智慧化手段提升设施效能污染源解析及控制对策研究湖渲帯湿地//质生与设生态修污染源解析及控制对策研究湖渲帯湿地//质生与设生态修复E在黑臭水体治理方向的应用某黑臭水体治理方案♦污染源解析♦截污导流♦排水系统联合调度♦污水厂优化运行与节能降耗♦再生水补给及水质保障♦河道生态修复技术路线在流域水环境及截污至统现场踏勘基础上，开展排水管网监测的设计•实施和分析工作，分析识别不同区段管网在运行过程中存在的问题□构建流域排水槿型,基于监涣腸腸分析、槿型多情昱模拟分析和评估,研究并制走裁污导流的设计方宰E现状调研总体挪兄百河道长度,流域面积,主要支流等分段水环境现状“水环境功能走义，水质等等截污系统现状 I百污水管网系统、泵站、污水厂现状;合流制不分流制面积等

研究方法在线监测不分析■技术路线监测目的监测目的识别管网运行问鬆；模型入航入;桓型关犍参数率走监测设备

安装流程图■hslsf.：On〉：：ij/23昭耳事帚R222013很百0X)02012013很百0X)0201询13(X0ana/iBftoo研究方法在线监测不分析■基于监测数据的管网运行特征分析ana/iW'ftoo丄.■■■2013/8/2608soiwnoooc350 3« 2.5监测点A迪woo201W2600)2013/9/1500)监测点B研究方法在线监测不分析■基于监测数据的旱天排水规律识别0.2一*-2020413f-201Q19—2O1OW21—-2018426—20140427-*-20140428 均曲0.2一*-2020413f-201Q19—2O1OW21—-2018426—20140427-*-20140428 均曲<0.350:00 3:45 7:30 1115 15:00 18:45 22:30提取日平均变化规律曲线，应用于排水模型旱季特征曲线录入研究方法研究方法模型构建不刚古■技术路线□首先对收集到的基础数据进行整理,将管网数据导入模型并进行管网拓扑关系检查不修正、汇水区的划分，完成模型骨架的搭建；□其次对模型的汇水区参数、管网汇流参数、旱季入流参数等进行设定;□然后结合获取的监测数据对模型参数进行调整并对模型进行率走不验证；□最后利用符合精度要求的模型进行具体的评估应用。基础数丸整理 、基础数丸整理 、钦•幵・确KH*・今们;［总.ttlVA.C模笙构建慢划初步构建|HR»»KI •III甘入II矢点刚？I~I力罕EI亠缈I|"川・：“| rI怙疋•幺I~I"iI~L視划聲政识別~lnrt XV>.•*ftMIMI—…-♦«•czhjELZZ]\^— V3Z(惯型应用I 1丿模型构建技术路线珀历时沁条件 长历时实珀历时沁条件 长历时实390^条件研究方法模型构建不刚古■模型构建管鯛化 服务区细化 出口指定■情景设定节点200林f管段2000根f污水服务反400个7E永分区1200个。总管长约85kmiSi十标准总降雨呈(nini)平均甬强(nini/hr)怪值甬强(mnVhr)p=i27.6913.8479.26P=343.22 21.61123.69P=550.4425.22144.35%BIAS=刀(Z%BIAS=刀(Z牌-Z模拟)xioo%工Z模拟监测日锻・(^)漠養0)264)0222599222HJ.S1222716X1S%3019924S6711905.50S3453330236265M52430.1460260.12*»301915001715OS€.6S3O355^24.Wi3045127690S72579727SS921.90*t27662土妳站2533013000011S9S0S.4S*i25266研究方法模型构建不刚古■参数率定 Monte-Carlo采样%BIAS在10%以内，模拟效果可以满足应用的要求，模型满足应用要求

■研究方法模型构建不刚古■CM■■CM□管道逆坡管道存在逆坡现象比率。□管道总容积对不同管徂对应的管道长度逬行了分类统计，计算管道总容积。X,26mg12101；一436a你g■43b□管道运行负荷旱天情景下污水管网一天中有多少管段出现过载现象。SI■混接I直排口排放污染分析嬢号Ml口名称连»Mia年找AW（“〉（以COD计）12珥5丼口3雨水綁口4丼口5污水宜排5S3.651?7.1?5ttDOmsas19337如86■$»□?舞口8井口9巾水排口雨水舞口污水宜排■■■105.73■34.159知口ii七申勿币水州口■■10博口12用水楼口■■1112tn口13排口M污水西檢雨污况按7如92885.242OM923.2S1415排口"排口16雨水舛口1366■441.81■tt口］8Hi水椰口■■16梅口20排口21排口22小舵上段污水西排污水削菲雨水舛口4215818331.30129GH⑹2421•1819博口耳七曲雨水州口■20>1悌口24悌口25排口26用水楼口巾水擀口雨水綁口■2223療口27雨水州口-242526271•口28排口29檢口30博口31雨水卅口污水2i排沏水排口再水直｝•口2珈47■2256.75763.6-■722.162829排口32療口33再水玄1•口雨水州口2211.SS7O7.S030合计・35764.^311444.68

■合流排口入河溢流分析罕琴老ii・<op)1年一演倩11下泊養■<m>)I■旱天管网充满度分析»t?（D）<&oas高（H）（mm）设计5!人充満度(bl»A!状方至中am大允満度长度<m)200*300350-450500900>1000总计■［问题识别 ■［问题识别 存在多个污水頁排散排区域河道&管网混接管网运行负荷高旱季情景下，最大设计充满度的管线长度达到了7.2km,3.45%的管段出现过不同程度的过载现象，雨季情景下更为严重。合流制溢流污染问题突出受限于竇网容积和下游污水处理厂处理能力，1年一遇2h模拟降雨情景下，老运粮河系统合流制溢流入湖的总虽达3.2万方。工程建设整体思路.修建、改善不达标管网设施•提高污水处理率和处理能力/控源截污截污、引水活水控源截污不水环境治理相结合、引水换水和河道生态修复相结合•保障下游收纳水体水质，应坚决杜绝污水直排入河•初步消除雨污混接现象•减少合流制溢流污染•引水活水,增加河道水体流动性,增加水体自净能力工程建设具体内容污水星监测、估测 管道布局设计管道系统走线管徂计算污水星监测、估测 管道布局设计管道系统走线管徂计算确走管道坡度和埋深■排口治理＞分流制污水直排排水口封堵,污水接入污水处理系统＞分流制雨污混接雨水直扫用E水口雨污混接改造，将污水接入污水处理系统＞合流制直排排水口增设截流设施,截流污水接入污水处理系统,杜绝旱季直排河道＞合流制截流溢流排水口提高合流制截流倍数f重点排口増设调蓄池，减少雨季合流制溢流污染■雨污调蓄设计■雨污调蓄设计选址—规模.单位面积徂流呈法工程建设具体内容新建截污管严>21113182112关键排口治理■磐设■管道负荷不漫溢风险分析管径(D)或略渠M(H)(mm)