某水务集团如何通过排水管网监测实现降本增效
导语：排水管网监测正在成为城市防涝的“神经末梢”，从被动抢险转向主动预警，通过数据驱动实现精细化管理。
近年来，极端强降雨事件频发，城市排水系统面临的压力持续上升。过去依赖人工巡查、经验判断和事后抢险的管理方式，已经难以满足高密度城区对防涝安全的要求。排水管网作为城市雨水排放的核心通道，其运行状态是否可感知、异常是否可预警、调度是否可联动，正在成为城市水务管理升级的关键。本文基于易彩科技对城市水务监测项目的行业调研，梳理长三角某城市城东片区排水管网在线监测与防涝预警项目的实施过程，呈现液位、流量、雨量、积水等数据如何支撑排水管网精细化管理和城市防涝决策。
项目概况
- 覆盖范围：约 38.6 平方公里，服务人口 62 万
- 管网规模：总长约 412 公里（雨水管 286km + 污水管 98km + 合流管 28km）
- 建设周期：2023年11月启动，2024年6月完成主体验收并进入汛期运行
关键成效 (2024汛期)
- 积水点减少：由 19 处降至 7 处
- 退水时间缩短：平均由 58 分钟缩短至 27 分钟
- 响应速度提升：应急调度响应时间由 22 分钟缩短至 8 分钟
- 最大雨强应对：成功应对 68mm/h 短时强降雨
该项目共布设管网液位监测点 328 处、流量监测点 86 处、道路积水监测点 45 处、雨量监测站 32 处、井盖状态监测点 120 处，并接入既有泵站运行数据 14 座。项目建成后，管理部门可在平台上实时掌握排水管网液位变化、管段流量、路面积水和降雨强度，形成从“发现异常”到“预警推送”再到“调度处置”的闭环。排水管网监测不再只是“看得见”，而是逐步实现“判得准、传得快、用得上”。
项目背景：老城区排水系统面临多重压力
该项目建设区域为典型的老城区，建成年代较早，地下排水系统建设跨度长，管网材质、管径、坡度和埋深差异较大。区域内既有新建小区的雨污分流管道，也存在部分老旧合流制管段，排水路径复杂，局部区域还受到河道水位顶托影响。片区内道路硬化率约为 78%，降雨后径流形成速度快，汇流时间短，一旦短时强降雨超过管网排放能力，低洼路段和下穿立交极易出现积水。
“由于缺乏实时液位和流量数据，排水调度往往滞后于现场变化，人工发现积水或管网异常的平均时间约为 40 分钟，难以在积水形成前采取主动调度措施。” —— 项目实施前痛点分析
从气象条件看，该区域多年平均降雨量约 1080 毫米，其中 6 月至 9 月汛期降雨量约占全年的 58%。片区内雨水管渠设计标准总体为 1 年至 3 年一遇，部分下穿立交区域配套泵站设计标准较高，但周边管网输配能力不均衡，导致局部“瓶颈管段”在强降雨期间容易形成高液位运行。此外，管网淤积问题也较为突出，前期排查显示部分老旧管段淤积厚度占管径的 15% 至 25%，导致过流能力下降。
技术难点：复杂地下环境对监测提出更高要求
排水管网监测并非简单安装传感器。地下检查井空间狭小、环境潮湿、气体复杂，且水流状态多变，对设备稳定性、数据准确性和通信可靠性均提出较高要求。项目在方案设计阶段识别出以下五大核心难点：
1. 液位监测环境复杂
检查井深度多在 3.2 米至 6.8 米之间，伴随泡沫、漂浮物、水汽和井壁反射，容易造成液位数据波动或误判。
2. 流量监测难度大
城市排水管网经常处于非满管状态，流速范围差异大（0.02m/s - 8m/s），传统满管测量思路不适用。
3. 通信和供电挑战
地下信号屏蔽严重，需平衡采集频率、传输频率和电池续航，低功耗设计是长期运行的关键。
4. 数据质量治理
需建立数据清洗机制，区分原始监测值与可决策运行指标，避免误报影响调度人员信任度。
解决方案：构建“五位一体”智慧体系
针对上述难点，项目采用“感知层、传输层、平台层、模型层、调度层”五位一体的建设思路。
感知层：精准选型与科学布点
- 液位监测：主要采用雷达或超声波液位计，量程 0-8 米，精度 ±0.5%FS。复杂井况优先选用抗干扰能力强的雷达液位计。
- 流量监测：采用非满管流量监测方案，结合液位、流速和管道断面参数计算流量，适用管径 DN300-DN2200，综合误差控制在 ±8% 以内。
- 道路积水：设置两级报警阈值（0.15米黄色预警，0.25米红色预警），联动交通管制。
- 采集策略：旱天 5 分钟/次，降雨加密至 1 分钟/次，重点点位可达 30 秒/次。
平台与模型层：从数据到决策
平台层以排水管网 GIS 为基础，日均接收监测数据约 18.6 万条。内置数据质量控制模块，对漂移、跳变等异常数据进行标记。模型层构建了片区排水管网水力模型和降雨径流简化模型，服务于三个实际场景：判断管段负荷、预测液位趋势（未来 15-30 分钟）、评估积水风险。
调度层：分级预警与闭环处置
预警信息分为蓝、黄、橙、红四级，通过大屏、短信、移动应用推送。对于下穿立交等重点区域，支持“一点一策”预案，当液位、积水和降雨同时达到条件时，自动提示启动封路、泵组调度或移动泵车布设。
实战检验：一次强降雨中的高效联动
2024 年 7 月 18 日，片区遭遇当年入汛以来最强降雨，最大小时雨强达 68 毫米。此次过程成为项目建成后的一次完整实战检验。
案例复盘：下穿立交防涝处置
- 14:20 雨量站记录明显降雨。
- 14:38 上游主干管液位快速上升，平台标记为“快速上升状态”。
- 14:52 液位超警戒线，系统自动生成橙色预警，推送至泵站及养护班组。
- 15:03 泵站启动 3 台泵组，设计排水能力 2.4 m³/s。
- 15:10 交警实施临时封闭，现场核查确认积水上涨。
- 15:26 积水达峰值 0.18 米（未触红），随后迅速下降。
- 16:20 处置结束，交通恢复。
成效对比：相比 2022 年同类型降雨（积水 0.31 米，中断 90 分钟），此次降雨强度更高，但积水控制在 0.18 米，未造成明显交通中断。系统提前约 18 分钟发出预警，为处置争取了宝贵时间。
最终效果：数据驱动下的降本增效
经过 2024 年汛期运行，项目形成了一组完整的运行数据，验证了技术路线的有效性：
在管网运维方面：基于数据的靶向养护使无效巡查减少约 32%，完成重点清淤 18 处，相关管段过流能力平均恢复约 12%。
在协同管理方面：应急调度响应时间由平均 22 分钟缩短至 8 分钟，打破了部门间的信息孤岛，提高了现场处置的确定性。
在数据质量方面：液位监测数据有效率达到 97.2%，系统误报率由初期的 12.3% 下降至 4.1%，避免了“报警疲劳”。
经验总结与未来展望
该项目的实施表明，排水管网监测是一项系统工程。主要经验包括：监测点位必须围绕排水风险布局；设备可靠性是长期运行的基础；数据治理决定平台可用性；监测必须与调度联动才能产生价值。
展望未来，城市排水管网监测将向更高水平的智慧防涝体系演进。一方面，监测对象将从液位、流量扩展到管道淤积、水质溢流等更多维度；另一方面，数字孪生和人工智能技术将进一步提升预测能力，实现从“雨中响应”向“雨前预防”转变。随着城市生命线安全工程和海绵城市建设的推进，排水管网监测将成为城市防涝体系的重要基础设施。
