北京清環(huán)智慧趙冬泉：如何做基于在線流量監(jiān)測的排水管網(wǎng)入流入滲的分區(qū)識別
時間：2019-08-19
來源：中國水網(wǎng)
作者：宋天辰
隨著污水廠提質(zhì)增效時代來臨，污水管網(wǎng)精細化管理、數(shù)據(jù)化管理需求日益增長。在2019(第十一屆)上海水業(yè)熱點論壇上，北京清環(huán)智慧水務科技有限公司總經(jīng)理、教授級高工趙冬泉介紹了基于在線流量監(jiān)測的排水管網(wǎng)入流入滲分區(qū)識別。
隨著污水廠提質(zhì)增效時代來臨，污水管網(wǎng)精細化管理、數(shù)據(jù)化管理需求日益增長。在2019(第十一屆)上海水業(yè)熱點論壇上，北京清環(huán)智慧水務科技有限公司總經(jīng)理、教授級高工趙冬泉介紹了基于在線流量監(jiān)測的排水管網(wǎng)入流入滲分區(qū)識別。
以下為趙冬泉現(xiàn)場發(fā)言內(nèi)容(根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審閱)
為什么要做入流入滲分析?
趙冬泉指出，入流入滲分析由三大需求推動：
一、政策文件要求
《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案(2019~2021年)》文件對管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新檢測提出明確要求。文件要求建立污水管網(wǎng)排查和周期性檢測制度，全面排查污水管網(wǎng)等設施功能狀況、錯接混接等基本情況及用戶接入情況;依法建立市政排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS)，實現(xiàn)管網(wǎng)信息化、賬冊化管理。落實排水管網(wǎng)周期性檢測評估制度，建立完善基于GIS系統(tǒng)的動態(tài)更新機制，逐步建立以5~10年為一個排查周期的長效機制。
二、管網(wǎng)現(xiàn)狀需求
當前，許多城市管網(wǎng)入流入滲現(xiàn)象較為嚴重，尤其在降雨充沛、地下水位較高的南方地區(qū)，清水侵占污水管道問題突出。
圖1 排水管網(wǎng)入流入滲原因
三、行業(yè)需求
排水管網(wǎng)在線監(jiān)測具有動態(tài)感知預警的功能，起到輔助市政設施規(guī)劃和運行管理的作用，能夠滿足行業(yè)關于城市管理、應急預警等等多方面需求：
圖2 排水管網(wǎng)在線監(jiān)測的功能及作用
圖3 排水管網(wǎng)在線監(jiān)測的需求
怎么做排水管網(wǎng)監(jiān)測?
一、總體思路
趙冬泉表示，管網(wǎng)目前的核心問題是運行狀態(tài)不清、管理難度大和分析診斷困難。想摸清管網(wǎng)問題，首先需要可靠的數(shù)據(jù)，包括監(jiān)測數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。因此數(shù)據(jù)收集方案和設備是非常重要的。
二、關鍵技術
數(shù)據(jù)監(jiān)測需要具備相應的數(shù)據(jù)分析能力、模型診斷能力，幫助分析診斷排水管網(wǎng)系統(tǒng)。需要具備通過監(jiān)測反饋，對全系統(tǒng)進行遠程調(diào)控的能力。
圖4 監(jiān)測分析總體技術路線
三、實施要點
趙冬泉認為，進行管網(wǎng)監(jiān)測時，應該基于現(xiàn)有點位的需求和整個管理的需求，先抽選點位進行現(xiàn)場考察，確定能否安裝收集設施。在數(shù)據(jù)收集設施安裝完成后，數(shù)據(jù)質(zhì)量的追蹤工作非常重要，一方面要確認安裝的點位能否收集到有效數(shù)據(jù)，另一方面要確認這些數(shù)據(jù)有無必要長期持續(xù)獲得。在此過程中，需要團隊對監(jiān)測方案持續(xù)優(yōu)化完善。
管網(wǎng)監(jiān)測難點之一在于其高度系統(tǒng)化，趙冬泉表示，因此考慮管網(wǎng)監(jiān)測時，需要建立從源-網(wǎng)-站-廠-河整個系統(tǒng)化的角度，考慮監(jiān)測點的鋪設。用大量低成本、高穩(wěn)定的設備，實現(xiàn)對源頭的監(jiān)測，在分支節(jié)點和主干節(jié)點上，有適當?shù)墓?jié)點布設，實現(xiàn)分區(qū)的流量和處置情況監(jiān)測，在泵站和廠站的上下游需要有量化的監(jiān)測，以支持團隊對整個系統(tǒng)全面的了解和上下游關聯(lián)的了解。
圖5 整體化監(jiān)測體系
趙冬泉指出，通過專業(yè)化的設備、專業(yè)化的人、專業(yè)化的實施能力提供服務，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活高效的數(shù)據(jù)獲取，獲得更加低成本、高效率、及時的數(shù)據(jù)以支持管理、規(guī)劃和應急的需求。趙冬泉認為操作上需要分片區(qū)的降雨水平以支持對降水過程的典型事件分析和數(shù)據(jù)分析。
圖6 排水管網(wǎng)臨時測量服務
鑒于排水管網(wǎng)環(huán)境的特殊性，趙冬泉認為，排水管網(wǎng)監(jiān)控設備需要具有較高安全防控等級、結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術的通訊能力、不受井蓋屏蔽和水淹沒的干擾及不能斷流四個特征。
圖7 管網(wǎng)監(jiān)控設備特點
圖8 設備安裝現(xiàn)場照片
如何實現(xiàn)入流入滲分區(qū)識別?
一、量化結(jié)論
結(jié)合案例，趙冬泉表示，首先在監(jiān)測點選擇時，需要結(jié)合管網(wǎng)整體系統(tǒng)明確每一個監(jiān)測點所收集數(shù)據(jù)的意義，每一個監(jiān)測點用于臨時監(jiān)測或長期監(jiān)測。在收集數(shù)據(jù)后，可以首先對單點進行量化分析，累計流量，在積累數(shù)據(jù)后各點的風險指標將會很容易獲得。趙冬泉指出，從數(shù)據(jù)中分析獲得的流量關系可以與現(xiàn)狀流量、人口數(shù)據(jù)相比，所得的矛盾與不匹配的結(jié)論就是最急需解決的問題。
圖9 監(jiān)測布點優(yōu)化調(diào)整
圖10 單點數(shù)據(jù)量化分析
圖11 單點雨水入流量化分析
二、分區(qū)排序
在布點完成后，可以將每個監(jiān)測點、上游服務片區(qū)按照入流入滲進行標記，從而獲知片區(qū)中哪些區(qū)域最需要治理，將有限的預算用在解決最突出的問題。
圖12 入流入滲量分區(qū)分析
三、精細排查
趙冬泉表示，通過管網(wǎng)監(jiān)測，有助于將管網(wǎng)做出合理的分區(qū)，獲得管網(wǎng)運行現(xiàn)狀和診斷情況，從而能支持進行下一步精細化的排查和精細化的修復;通過將監(jiān)測、檢測和前端測繪工作整合形成整體診斷結(jié)果，支持管網(wǎng)提質(zhì)增效和管網(wǎng)整體問題識別。
附：中規(guī)院(北京)公司生態(tài)市政院院長王家卓點評與行業(yè)建議：
首先，因為排水量一天24小時內(nèi)變化相當大，所以若沒有數(shù)據(jù)的支撐，制訂規(guī)劃方案會出現(xiàn)很大的問題。北京清環(huán)智慧水務科技有限公司做的事情很有意義。
第二，企業(yè)模式要不斷創(chuàng)新。過去一些企業(yè)購置一批設備后就閑置，或者雖然收集了數(shù)據(jù)但不加以進一步利用，成為了電子垃圾。
第三，對于企業(yè)來講，合理的優(yōu)化布局非常關鍵。
第四，實現(xiàn)污水提質(zhì)增效時，如何確定水量平衡關系也很重要。同樣是做一平方公里，做哪里最有成效?最能找出問題?這是事倍功半或是事半功倍的問題，一個有用的模型不可能脫離前端的數(shù)據(jù)支撐。
