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。

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。

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。

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。