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城区雨污分流提升项目智慧管网信息化建设方案
时间:2025-07-10 16:39:39 点击次数:

城区雨污分流提升项目智慧管网信息化建设方案

一、项目背景

城区雨污分流是解决城市内涝、改善水环境质量的核心工程,其信息化建设是实现管网精细化管理、提升防汛治污效能的关键支撑。随着城市化进程加快,我国多数城市雨污合流管网占比仍超 40%,雨季污水溢流导致河道黑臭问题频发,2024 年生态环境部通报显示,30% 的城市水体污染源于雨污混流。

国家层面,《“十四五” 城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确要求 “建设智慧排水系统,实现雨污管网运行状态实时监控”,《城市内涝治理行动方案》提出 “构建‘源头减排 — 管网排放 — 超标应急’的智慧管控体系”。在此背景下,通过智慧管网信息化手段打通雨污分流管网 “数据孤岛”,建立 “监测 — 预警 — 调度 — 处置” 全流程闭环管理,成为破解城市水治理难题的必然选择。

智慧管网信息化

二、现状问题

管网数据碎片化:市政、水务、环保等部门分别掌握部分管网数据,格式不统一(如 CAD 图纸、纸质档案、独立数据库),缺乏空间坐标关联,90% 的老城区管网存在 “图纸与实际不符” 问题,导致改造工程重复施工率超 20%。

运行状态监测缺失:80% 的雨污管网缺乏在线监测设备,合流制溢流口、雨水泵站等关键节点仅靠人工巡检,雨季溢流事件发现滞后平均达 4 小时,无法及时采取截流措施。

调度决策经验依赖:管网调度依赖老员工经验,缺乏数据支撑,如暴雨时泵站启闭时机不合理,导致 30% 的雨水管网出现倒灌,加重内涝。

应急响应效率低下:管网堵塞、破裂等故障定位需人工排查,平均耗时 12 小时,2023 年某省会城市因污水管破裂导致路面塌陷,3 天后才找到漏点。

改造效果评估滞后:雨污分流改造后,缺乏长期监测数据验证水质改善效果,部分区域改造后仍存在混接问题,却因无数据支撑难以追溯。

三、解决思路

构建数字孪生底座:整合管网 CAD 图纸、地理信息、权属数据,建立包含管径、材质、埋深等属性的三维管网模型,实现 “一张图” 管理,精度达 0.5 米级,确保改造工程精准施工。

布设智能监测网络:在雨水管、污水管、合流制溢流口、泵站等节点安装流量、液位、水质传感器,实时采集运行数据,数据传输间隔≤5 分钟,实现异常情况秒级预警。

开发智慧调度平台:基于监测数据和管网模型,开发水力模拟算法,暴雨时自动生成泵站启闭、闸门调控方案,调度响应时间缩短至 30 分钟内。

建立应急处置机制:结合 AI 视频监控和管网模型,实现故障快速定位(误差≤5 米),联动维修团队 APP 派发工单,故障处理周期压缩至 4 小时内。

构建效果评估体系:通过水质自动监测站和管网流量计,对比改造前后污水进厂浓度、河道水质指标,生成量化评估报告,为后续改造提供依据。

管网流量计

四、硬件感知体系

1、管网状态监测设备

超声波流量计:安装于雨水干管、污水干管及合流管,测量范围 0.1-10m/s,精度 ±1%,支持满管 / 非满管测量,内置温度补偿,适应管网复杂水流状态。

雷达液位计:部署在检查井、泵站集水池,非接触式测量液位,量程 0-10m,精度 ±3mm,抗水汽、泥沙干扰,避免传统压力式液位计堵塞问题。

水质传感器:在合流制溢流口、污水处理厂进水口安装 pH、COD、氨氮传感器,测量间隔 10 分钟,检测限 COD≤5mg/L,数据用于判断污水混入比例。

2、视频监控设备

管道机器人:配备高清摄像头(200 万像素)和激光雷达,可进入 DN300 以上管道,实时传回内部腐蚀、破裂、淤积画面,支持 50 米线缆续航,用于管网体检。

路口监控摄像头:在易内涝路段、溢流口周边安装球机摄像头,支持 360° 旋转,具备 AI 识别功能,可自动识别积水深度(误差≤3cm)、路面塌陷等险情。

3、数据传输与计算设备

锂电池遥测终端机:部署在监测点附近,接入流量计、液位计等设备,进行数据预处理(如异常值剔除),支持 4G/5G / 光纤通信,避免网络中断丢失。

服务器集群:包含应用服务器、数据库服务器、GPU 服务器,数据库服务器存储≥5 年监测数据,GPU 服务器用于管网水力模型计算,响应速度≤10 秒 / 次模拟。

4、应急与控制设备

智能闸阀:安装于合流制溢流口、管网分流节点,支持远程控制开关(响应时间≤10 秒),内置扭矩传感器,防止因异物卡阻损坏,用于暴雨时截流污水。

声光报警器:在泵站、污水处理厂等关键区域部署,当监测数据超阈值时,发出 80 分贝声光报警,提醒现场人员处置。

雨污分流监测

五、场景应用

雨季溢流管控:暴雨时,智慧平台通过雷达液位计监测合流管液位,当达到 80% 满管时,自动向智能闸阀发送关闭指令,同时启动泵站强排,将污水截流至污水处理厂。2024 年某试点区域通过该机制,使雨季溢流次数减少 60%,河道 COD 浓度下降 25mg/L。

管网故障抢修:管道机器人定期巡检时发现 DN800 污水管有 3 处破裂,平台结合 GIS 定位生成维修工单,推送至维修团队 APP,附带破裂点坐标、管道埋深及周边地下管线图,维修时间从 12 小时缩短至 3 小时。

雨污混接排查:超声波流量计监测发现某雨水管旱季流量异常(>5L/s),同步调取水质传感器数据(COD=300mg/L),判断存在污水混入。通过视频监控追溯,发现沿街商铺私接管道,执法部门据此快速整改,使雨水管入河污染负荷减少 40%。

改造效果评估:老城区改造后,平台对比数据显示:污水干管流量增加 30%,污水处理厂进水 BOD5 浓度从 120mg/L 升至 180mg/L,河道氨氮浓度从 5mg/L 降至 2mg/L,量化验证改造成效,为后续改造优先级排序提供依据。

内涝预警调度:汛期,路口摄像头识别某路段积水达 30cm,平台结合管网液位数据模拟积水蔓延趋势,提前 15 分钟通过交通 APP 推送绕行提示,同时远程开启周边雨水闸门,加速排水,积水消退时间缩短 50%。

通过信息化建设,该项目可实现雨污分流管网 “状态可知、风险可防、调度可控、效果可评”,为城市水环境治理和内涝防治提供数字化支撑。若需细化设备部署密度、优化算法模型或补充成本预算,可进一步调整方案。

内涝监测预警

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