某水务集团如何通过排水管网监测实现降本增效
本报讯 近日，某市中心城区排水管网液位流量监测与防涝预警工程完成验收并进入常态化运行。该项目围绕排水、液位、流量、防涝等关键环节，建设覆盖雨水管渠、合流管、泵站前池、易涝点和河道排放口的在线监测网络，为城市排水系统运行调度、内涝预警和应急处置提供数据支撑。项目资料显示，工程在一期范围内布设液位、流量、雨量、积水和视频等多类感知设备，形成“感知—传输—分析—预警—调度”的闭环，为老城区排水管网治理提供了可量化的工程案例。
一、项目背景：老城区排水管网承载能力与内涝风险叠加
该项目实施区域为某市中心城区，建成区面积较大，地下排水管网建设年代跨度长。项目范围内排水管网总长约1240公里，其中雨水管渠约680公里，合流管约360公里，污水管约200公里。老城区部分管段管径偏小，设计标准与近年强降雨事件之间出现差距，尤其是在合流制区域，降雨期间雨水、污水和地表径流同时进入管网，易造成局部液位快速上升和下游排放口顶托。
根据2021年至2023年汛情统计，项目区域历史上存在17处易涝积水点，单次强降雨过程中最大路面积水深度曾达到68厘米，部分路段交通中断时间超过2小时。传统管理依赖人工巡查，缺乏量化依据，因此将液位流量在线监测作为前期基础工程推进。
二、技术难点：复杂工况下的精准监测挑战
液位测量难点
暗管、明渠、箱涵及检查井环境复杂，淤泥、浮渣易导致投入式液位计读数漂移。要求量程0-10米，精度±0.25%FS，需克服水面波动对雷达液位计的影响。
流量监测难点
非满管状态流速变化大（DN300-DN2000），低流速下信号受泥沙气泡干扰。非满管电磁流量计需覆盖0.01-5m/s，超声波明渠流量计易受淤积影响产生累计误差。
防涝预警耦合
单一阈值易误报漏报。需建立多源数据关联，结合液位、流量、雨量、河道水位及泵站状态，避免“报警无风险”或“积水未响应”，解决滞留水量退水缓慢问题。
三、解决方案：构建一体化监测系统
项目采用分层感知方案，一期共安装260套液位监测设备（投入式196套，雷达64套）、70套流量计（非满管电磁48套，多普勒超声波22套），以及12套雨量计、36套积水监测仪和30路视频监测。数据统一接入市级排水监测平台。
通信与供电架构
- 混合传输：关键节点用4G Cat.1（分钟级上传），一般节点用NB-IoT（低功耗）。
- 绿色供电：太阳能+锂电池组合，连续阴雨维持至少7天运行。
- 平台性能：支持10万测点并发，延迟<5秒，历史数据保存3年，具备断点续传功能。
四级防涝预警模型逻辑
黄色预警：液位达管径70%或积水15cm；推送至值班室。
橙色预警：液位达管径85%或积水30cm；联动泵站调度，确认现场。
红色预警：满管/溢流风险或积水50cm；启动应急处置，调派泵车。
综合研判：结合雨量趋势计算风险等级，提供提前量。
四、实施过程与运行成效
项目历时10个月，从点位筛选到联调验收严格把控。施工采用非开挖与局部开挖结合，累计清淤340处。验收阶段对260套液位设备和70套流量设备进行逐点标定，确保数据准确性。
数据采集质量指标
注：通过滤波算法将低流速工况累计误差控制在±3.5%以内。
防涝调度优化效果
- ▲ 预警准确率提升至88%，误报率下降42%。
- ▲ 泵站提前开机平均时间增加12分钟，减少溢流风险。
- ▲ 应急巡查人力减少20%，实现从被动抢险向主动调度转变。
典型案例：2024年7月强降雨应对
06:00 - 09:00 | 降雨峰值
累计降雨102mm，主干管液位30分钟内从1.2m升至2.1m（接近85%管径），泵站瞬时流量超日常6倍。
预警触发
平台在积水达30cm前26分钟发出橙色预警，建议开启8台泵组，关闭2座闸门，调度4台移动泵车。
处置结果
最大路面积水29cm（较往年减少39cm），退水时间缩短45%。区域内易涝点由17处减至4处，交通中断超2小时事件归零。
结语与展望：迈向韧性治理
该工程案例证明，排水管网监测不仅是设备布设，更是涉及水力状态与调度流程的综合治理。通过260套液位、70套流量等设备，初步实现了1240公里关键节点的在线监测。
下一步，当地计划推进二期工程，补齐水质与结构性缺陷检测数据。结合数字孪生和水力模型，目标是将预警提前量延长至60分钟以上，推动城市防涝体系向韧性化、精细化和智能化发展。
