从技术难题到成功实施：某城市管网项目实施纪实
在极端降雨频发的背景下，城市排水系统正在从“经验调度”转向“数据调度”。排水管网作为地下隐蔽工程，其运行状态长期难以实时掌握。一旦液位快速上升、流量异常变化或局部管段顶托，往往意味着路面积水风险正在形成。因此，液位、流量、雨量等多源监测数据，正在成为城市防涝工作的基础支撑。
本文以华东某城市中心城区排水管网监测与防涝预警项目为例，复盘该项目在排水管网在线监测、易涝点预警、泵站联动调度等方面的实施路径。项目覆盖老城区约48.6平方公里，服务人口约68万人，涉及雨水、污水、合流管渠及下穿通道、泵站、低洼社区等关键场景。通过对液位、流量等关键指标的持续监测，该项目在2024年汛期形成了较为稳定的预警和处置闭环。
项目背景：老城区排水系统面临多重压力
该市中心城区地势低洼，河网密布，汛期受外江水位顶托影响明显。当地多年平均降雨量约1320毫米，5月至9月降雨量占全年约62%。短时强降雨频发，最大小时雨强历史极值曾达92毫米。在强降雨条件下，雨水管网排水能力、泵站抽排能力和河道受纳能力之间容易出现不匹配。
项目范围内共有排水管网约312公里，其中雨水管约186公里、污水管约112公里、合流管约14公里；检查井约8600座，雨水泵站9座，下穿通道12处，历史易涝点23处。部分老城区管段建设年代较早，设计标准以1年至3年一遇为主，且存在管径偏小、坡度不足、雨污混接和局部淤积等问题。2022年汛期，当地曾出现多处道路积水，最深积水点约0.42米，部分路段交通中断超过90分钟。
此前，该区域排水管理主要依赖人工巡查、热线反馈和泵站现场值守。积水信息平均发现时间约45分钟，处置完成平均约120分钟。由于缺乏管网液位和流量的实时数据，调度人员难以判断积水是源于降雨强度过大、管网淤堵、外水顶托，还是泵站运行不及时。
基于此，当地排水主管部门启动“中心城区排水管网运行监测与防涝预警工程”，希望通过在线监测和模型分析，将防涝关口前移。
技术难点：地下空间、数据质量与预警模型三重挑战
第一，地下井室环境复杂
排水检查井内部潮湿、腐蚀性强，部分污水井存在硫化氢、甲烷等气体，设备长期运行面临防护、防爆和耐腐蚀要求。同时，井室多位于道路下方，无线信号衰减明显。若采用传统有线方式，施工成本高、道路开挖审批复杂；若采用无线传输，则需要解决低功耗、天线布置和断点续传问题。
第二，液位和流量数据容易受到现场条件干扰
排水管道并非理想明渠，液位受下游顶托、泵站启停、外江水位和局部淤积影响；流量则受管径、坡度、充满度、沉积物和流速分布影响。若仅采用单一阈值报警，容易出现误报。例如，旱天污水管液位偏高可能来自淤积，也可能来自外水入渗；雨天流量突增可能来自正常汇流，也可能来自上游溢流。
第三，预警模型需要与业务流程匹配
城市防涝并非单点问题，而是降雨、地表汇流、管网输移、泵站抽排、河道水位和道路地形共同作用的结果。若模型过于复杂，基层人员难以操作；若规则过于简单，又无法区分不同风险等级。项目需要在“可解释、可执行、可复核”的前提下，建立液位、流量、降雨量、泵站运行状态等多因子联合判断机制。
解决方案：构建液位、流量、雨量与调度联动监测体系
项目按照“感知、传输、平台、应用”四层架构建设，由当地排水主管部门组织，易彩科技参与感知设备选型、平台建设和数据治理。感知层重点覆盖主干排水管渠、易涝点、下穿通道、泵站进出水管和低洼社区。共部署管网液位监测点186处，其中雷达液位计152套、压力式液位计34套；部署流量监测点68处，主要采用多普勒流量计，覆盖DN300至DN2000管径；新建或接入自动雨量站46处，在12处下穿通道增设电子水尺和视频监控，并在重点检查井安装智能井盖状态监测装置28套。
关键设备参数与策略
- 液位计：量程覆盖0米至6米，测量误差控制在±3毫米至±0.5%满量程范围内，防护等级达到IP68。
- 流量计：在满管和非满管条件下均可工作，流速测量范围覆盖0.03米/秒至5米/秒，综合误差控制在±2%至±6%区间。
- 通信策略：终端设备支持低功耗模式，常规上报间隔为5分钟；当降雨量或液位变化超过设定阈值时，自动切换为1分钟加密上报。对于信号较弱的地下井室，采用外置天线、NB-IoT与4G Cat1互补的方式，并在泵站和关键节点接入光纤。
分级预警规则
| 预警级别 | 触发条件 | 响应动作 |
|---|---|---|
| 运行提示 | 检查井液位达到管顶高程的80% | 系统记录，关注趋势 |
| 二级预警 | 液位达到地面以下0.3米且15分钟内持续上涨超过0.05米 | 通知巡查人员现场核实 |
| 三级报警 | 液位接近地面、周边雨量超过30毫米/小时且下穿通道电子水尺读数超过0.10米 | 启动应急预案，联动交警/街道 |
实施过程：从管网普查、设备安装到模型校准
基础数据治理 (2023年3月)
对312公里排水管网进行属性复核，补齐管径、材质、埋深、流向和检查井坐标等字段，形成统一编码的管网台账。对8600座检查井进行编号，并对其中位于主干道、下穿通道和历史易涝点周边的1260座重点井进行高程复测。同时，对86公里重点管段开展CCTV检测，发现结构性缺陷和功能性缺陷共214处。
设备安装 (2023年5月-8月)
为减少对交通影响，主干道检查井施工多安排在夜间进行，并执行有限空间作业审批和气体检测程序。液位计安装优先选择易涝点上游、下游及泵站进出水管，以形成断面关联。流量计安装避开急弯、跌水和严重淤积段，并在安装前后进行人工比对。
平台联调与模型校准
选取30个代表性断面开展连续比对，人工液位与在线液位平均偏差控制在5毫米以内；在6处不同管径流量断面进行便携式流量计比对，在线流量与比对结果误差多数在6%以内。针对个别井位液位跳变问题，技术人员通过调整安装高度、增加防波管和过滤算法，降低了波浪和杂物干扰。利用2022年至2023年的12场历史降雨数据完成模型校准。
运行效果：预警提前、处置提速、积水风险下降
2024年汛期，该项目经历17场强降雨过程，其中小时雨强超过50毫米的有5场，最大小时雨强为86.5毫米，出现在6月24日。运行数据显示，系统累计生成排水运行提示1842条、二级预警267条、三级报警58条。经过人工复核和阈值优化，有效预警比例由试运行初期的88%提升至96.8%，误报率由12%下降至3.2%。
典型案例分析：6月24日强降雨
当日16时12分，系统显示某下穿通道上游主干管液位由0.62米快速升至0.94米，流量由每小时1260立方米升至每小时3480立方米，周边10分钟雨量达到18.6毫米。系统于16时14分发出二级预警，16时21分升级为三级报警。排水调度中心随即启动就近泵站3台机组，并调度2台移动泵车于16时35分到达现场。16时48分，该下穿通道积水达到0.27米，但未超过0.30米管控值；17时10分积水基本消退，交通未中断。
除防涝预警外，液位和流量数据也为管网运维提供了依据。2024年汛前和汛后，平台共识别出37处“高液位、低流速”异常管段，经现场核查多为淤积或局部堵塞。完成清淤后，相关管段在设计降雨条件下的平均过流能力提升约18%。同时，系统通过旱天流量变化辅助识别雨污混接和外水入渗线索，推动完成12处混接点初步整改。
结尾展望：从单点监测走向系统化运行管理
该案例显示，排水管网监测并非简单安装传感器，而是需要围绕排水、液位、流量、防涝等业务目标，完成点位布局、数据治理、模型校准和调度流程再造。只有当液位变化与流量异常、降雨强度、泵站运行和现场处置形成闭环，监测数据才能真正转化为城市安全运行能力。
下一步，当地计划在2025年至2027年继续扩大监测范围，新增约120处液位监测点和30处流量监测点，并将海绵城市设施、调蓄池和新建泵站纳入统一平台。同时，项目还将探索与应急管理、交通管理和气象雷达数据的进一步融合，推动排水防涝从“事后处置”向“事前预判、事中调度、事后评估”的全流程管理转变。
