城市智慧水务之基于数字化评估的排水设施效能提升课件.pptx

1、智慧水务-基于数字化评估的城市排水设施效能提升关于智慧水务水务行业基于现有基础，不断推陈出新、不断发展、不断完善的过程，随着技术的发展和人们认识的提升，智慧水务的内涵会不断丰富，不 存在一个终极完成态。改变以往依赖资源投入带动水务行业发展的粗放模式，通过对新技术 的应用，促进多方参不，优化资源配置，提升生产效率不效益，用更 少的资源创造更多的价值。发展过程发展过程发展模式发展模式信息时代下现代水务对于未来的想象。发展目标发展目标现状与背景总体思路数据的获取与应用01020304智慧化手段提升设施效能目录CONTEN TS 城市面临的问城市面临的问题题-内涝：内涝：城市建设理念城市建设理念“重地

2、上、轻地下重地上、轻地下”；城市排水系城市排水系统统规规划划设计标准偏设计标准偏低低；前几年产品质量和工程质量下滑；前几年产品质量和工程质量下滑；防洪排涝标准防洪排涝标准低低；雨水调蓄基本空雨水调蓄基本空白白。现状与背景城市面临的问城市面临的问题题-污染：污染：合流制系统设置合流制系统设置不不合理合理；雨季应对机制和措施雨季应对机制和措施不不足；雨季径足；雨季径流流污染污染严严重重。现状与背景路面低洼井倒灌低洼管井溢流末端截污闸门/拍门问题原因甄别问题原因甄别：排水管网设施信息不清家底不清，没有准确反映设施现状的一张图 排水管网数据不完整、不准确，靠纸图或简单C A D 文件记录不管理 缺乏统

3、一的数据标准规范及应用工具，影响信息的有效共享和使用现状与背景问题原因甄别：问题原因甄别：排水管网运行状态不明定量化长期监测数据缺失，无法实现短期预警预报 处于被动管理阶段，无法主动预警报警，提前处置 没有可靠的过程线，定量评估管网运行动态 不能进行雨天管网流量及溢流原因分析现状与背景问题原因甄别：问题原因甄别：排水管网-分析评估没有缺少有效的决策分析手段，不能进行整体系统评估 不能快速识别排水管网的上下游网络连接特征 不能科学回答管网连通、布局优化、改造扩建等工程措施对管网系统的影响 不能科学回答泵站调控、厂网联控等运行措施对管网系统的动态影响现状与背景国家意图国家意图与政策与政策支支持持：

4、各地区要尽快对当地的地表徂流、排水设施、受纳水体等情况进行全面普查，建立管网等排水设施地理信息系统。国办发201323号 在普查的基础上，整合城市管网信息资源，消除市政地下管网安全隐患。建立城市基础设施电子档案，实现设市城市 数字城管平台全覆盖。提升城市管理标准化、信息化、精细化水平，提升数字城管系统，推进城市管理向服务群众生 活转变，促进城市防灾减灾综合能力和节能减排功能提升。国发201336号 县级以上地方人民政府应当根据当地降雨规律和暴雨内涝风险情况，结合气象、水文资料，建立排水设施地理信息系统，加强雨水排放管理，提高城镇内涝防治水平。中华人民共和国国务院令 第641号现状与背景现状与背

5、景总体思路数据的获取与应用01020304智慧化手段提升设施效能目录CONTEN TS 总体思路 设施普查、资料整理 数据入库、GIS筑基 清淤检测、现状调查 防渗堵漏、控制源头 数字巡养、精细管理 在线监测、实时感知 涝情预备、应急指挥 建立模型、模拟预测 评估咨询、改造提升 联调联控、深度挖潜 由里及外、展现升级现状与背景总体思路数据的获取与应用01020304智慧化手段提升设施效能目录CONTEN TS 排水设施数据分类设施静 态数据设施动态数据设施状其他类态数据型数据位置 管徂 埋深 管材流量 液位 水质腐蚀 裂缝 沉积 结垢巡查 养护 抢修设施静态数据获取数据采集数据录入数据校核普查

6、成果发现 问题现场测绘数据标准化数据编辑维护完整性核查异常值核查拓扑关系核查普查报告工作内容数据收集监测和检测数据库设计普查数据库排水设施资产不清技术规范指明方向规范化流程迭代更新获得完善的资产数据排水普查设施动态数据获取构建监测一张网数据采集数据存储、分析、展现数据传输设施状态数据获取结构性缺陷腐蚀裂缝错口功能性缺陷沉积结垢障碍物 规程明确方向 管道检测 数据获取、分析管道CCTV管道内窥镜其它其它设施数据获取移动终端泵站吸污车物资清洗车应急抢险管网巡查其它设施数据包括 设施的巡查数据、养护数据、抢修数 据等各种业务数据 的获取，可通过APP定位、填报、拍照等，实时传回 后台的数据服务器数据

7、获取云平台实现排水设施检 测数据接入以及 原始资料备查功 能，并实现数据 的地图可视化。数据获取云平台实现压力、流量、水质、液位、雨 量等各种物联网 设备的监测数据 接入以及预警报 警功能，并实现 实时数据的地图 可视化。数据分析应用基于普查数据的空间分析数据校验数据校验雨污混接点初步分析雨污混接点初步分析数据分析应用基于普查数据空间分析管道反向管徂缺失井底标高缺失失管底标高缺管道重叠和和重叠重叠和和 16580重重叠叠重叠重叠管线管线358616571管线管线3599和和 16581重叠重叠误管 线管 线 3600管线管线3587连接关系错 和和 16572零散点缺少连接管道拓扑错误类型拓扑

8、错误类型数量统数量统计计/处处管道反向管道反向234管径缺失管径缺失19井底标高缺失井底标高缺失448管底标高缺失管底标高缺失2303（上游）+2523（下游）=4826重叠管道重叠管道29缺少连接管缺少连接管57连接错误和零散点连接错误和零散点27总计总计5429数据分析应用旱天水量变化规律识别旱天水量变化规律识别基于监测的问题识别不运行特征分析排水系统规律分析排水系统规律分析掌握排水系统动态变化规律，可以辅劣进行内涝原因分析，识别系统薄弱环节，以进行 有针对性的管道改造识别典型的旱季入流曲 线，作为模型的重要输 入，同时为模型参数的 率定和验证提供数据数据分析应用基于监测的问题识别不运行特

9、征分析漫溢风险分析漫溢风险分析降雨入流入渗分析降雨入流入渗分析识别高风险漫溢点，辅 劣进行内涝风险分析，从而为溢流管网、内涝 点改造提供参考分析典型降雨事件下 的降雨量、入流量和 降雨入渗量的关系。为管网改造提供依据数据分析应用基于管网模型的分析现状诊断不评估现状诊断不评估干管充满度较大，负荷较高，部分管道处于过载状态，可用 于优化调度的空间很小，发生溢流或破损的风险较高数据分析应用基于管网模型的分析内涝风险评估内涝风险评估管道改造模拟分析管道改造模拟分析改造前改造前改造后改造后典型研究区域管道过载情况基本得以解决动态模拟分析不同降雨情况下，内涝淹没区域、淹没时间及淹 没深度，评估内涝风险现状

10、与背景总体思路数据的获取与应用01020304智慧化手段提升设施效能目录CONTEN TS 某黑臭水体治理方案污染源解析截截污导污导流流排水系统联合调度污水厂优化运行与节能降耗再生水补给及水质保障河道生态修复在黑臭水体治理方向的应用在流域水环境及截污系统现场踏勘基 础上，开展排水管网监测的设计、实 施和分析工作，分析识别不同区段管 网在运行过程中存在的问题；老运粮河流域管网现状评估老运粮河流域管网污水截污导流技术方案研究典型区排水量估算校核管网出口流量监测建立污水量估算方法不同片段污水排放特征分析干管流量长期监测方案设计监测方案实施管网运行状态评估管网现状分析污水截污导流分析模型构建方法研究老

11、运粮河流域管网数据收集、简化污水截污导流模拟情景提取与设定多情景模拟分析与评估模拟 情景 提取 研究模 型 参 数 率 定 研究干 管 模 型 构 建 研究储 量 补 偿 研究河道截污收集系统技术导则编制构建流域排水模型，基于监测数据 分析、模型多情景模拟分析和评估，研究并制定截污导流的设计方案；技术路线总体概况总体概况分段水环境现状分段水环境现状截污系截污系统统现状现状现状调研河道长度，流域面积，主要支流等水环境功能定义，水质等等污水管网系统、泵站、污水厂现状；合流制不分流制面积等开 始确 定 监 测 目 的土 地 利 用 调 查选 择 监 测 区/段是 否 满 足 监 测 目 的现 场 勘

12、 查监 测 点 是 否 满 足 安 装 要 求数 据 分 析是设 备 安 装是 否 满 足 要 求是完 成 安 装否否否是选 择 监 测 点分 析 排 水 管 网 结 构排 水 管 网 现 状 调 查第 一 步：选 择 监 测 区/段第 二 步：选 择 监 测 点第 三 步：设 备 安 装管网监测技术路线图布 点 方 案 设 计 不 现 场勘察识别管网运行问题；模型入流输入；模型关键参数率定开始物品准备并出 发至正确位置 点放置路标和警 示管道气体测 试检查压力传感 器干燥管将传感器固定 于环上下井将环固定 至上游管道固定线缆创建现场信息 文件测量物理偏移，管 道高度和宽度以及 压力偏移激活流

13、量监视 器设置监视器时 间与主机一致检查电池状态超声波传感器 确认速度传感器确 认最后现场核对 确认最后设置（采样 比率等）重新激活监视 器结束监测设备安装流程图监测目的研究方法在线监测不分析技术路线技术路线流速分析及修正3.02.52.01.51.00.52011/2/12 0 1 1/2/3修正前液位（m）0.02011/1/24 2011/1/26 2011/1/28 2011/1/30时 间3.02.52.01.51.00.52011/2/120 1 1/2/3修正后液位（m）0.02 0 1 1/1/2 4 2 0 1 1/1/2 6 2 0 1 1/1/2 8 2 0 1 1/1/

14、3 0时 间液位分析及修正研究方法在线监测不分析监测数据核查不修正监测数据核查不修正4.543.532.521.52013/8/6 0:002013/8/26 0:002013/9/15 0:002013/10/5 0:00液位液位m时间时间43.532.521.510.502013/8/6 0:002013/8/26 0:002013/9/15 0:002013/10/5 0:00流量流量m3/s时间时间08642240.153/8/6 0:002013/8/26 0:002013/9/15 0:00雨量雨量mm时间时间监测点A01232013/8/6 0:002013/8/26 0:002

15、013/9/15 0:002013/10/5 0:00流量流量m3/s时间时间12342013/8/6 0:002013/8/26 0:002013/9/15 0:002013/10/5 0:00液位液位m时间时间864202013/8/6 0:002013/8/16 0:002013/8/26 0:002013/9/15 0:002013/9/25 0:00雨雨量量mm2013/9/5 0:00时间时间监测点B研究方法在线监测不分析基于监测数据的管网运行特征分基于监测数据的管网运行特征分析析0.20.250.30.350.40.450:003:457:3018:4522:30流量流量m3/s

16、11:1515:00时间时间2014041820140419201404212014042620140427201404284月平均量00.050.10.150.20.250.30.350:003:457:3018:4522:30流量流量m3/s11:1515:00时间时间201405192014051520140514 20140513 20140517 平 均析聚类分提取日平均变化规律曲线，应用于排水模型旱季特征曲线录入研究方法在线监测不分析基于监测数据的旱天排水规律识基于监测数据的旱天排水规律识别别模型构建制监定测与方实案施模型参数识别监测方案制定监测数据获取监测数据分析确定参数初始值模

17、型模拟记录参数符合判断数值规律否模型模拟与监 测结果比较完成参数率定是基础数据整理模型应用基础空间地形数据排水管网数据遥感卫星数据社会经济统计数据收据收集整理、格式转换、分析汇总、建库入库管网现状评估截导与调蓄方案效果评估随机采样初始化验证参数的采样范围基本一致模型初步构建管网属性数据设置拓扑检查及修正模型初步构建完成管网数据导入管网网络关系构建汇水区划分及关联不一致模型构建技术路线 首先对收集到的基础数据进行整 理，将管网数据导入模型并进行 管网拓扑关系检查不修正、汇水 区的划分，完成模型骨架的搭建；其次对模型的汇水区参数、管网 汇流参数、旱季入流参数等进行 设定；然后结合获取的监测数据对模

18、型 参数进行调整并对模型进行率定 不验证；最后利用符合精度要求的模型进 行具体的评估应用。研究方法模型构建不评估技术路线技术路线管网概化管网概化服务区细化服务区细化出口指定出口指定节点2000个，管段2000根，污水服务区400个，汇水分 区1200个。总管长约85km短历时降雨条件短历时降雨条件设计标准设计标准总降雨量总降雨量（mm）平均雨强平均雨强（mm/hr）峰值雨强峰值雨强（mm/hr）P=127.6913.8479.26P=343.2221.61123.69P=550.4425.22144.35长历时实测降雨条件长历时实测降雨条件研究方法模型构建不评估模型构建模型构建情景设定情景设定

19、100%Z模拟(Z实测 Z模拟)%BIAS%BIAS在10%以内，模拟效果可以满足应用的要求，模型满足应用要求。Monte-Carlo采样采样监测设备监测设备监测点监测点监测日流量监测日流量（m3）模拟量模拟量误差误差（%）260022259922230.812227162.18%301992486711905.508345331.16%302362659452430.1460260.12%301915001715086.68305552924.04%30451276908725.7972788921.90%27662土堆泵站土堆泵站253301300001189808.48%2526600.

20、10.20.30.40.50.60:004:489:3619:120:004:48流量流量（m3/s）14:24时间时间模拟值监测值0.140.16流量流量m3/s0.120.10.080.060.040.0200:004:489:36 14:24 19:12 0:004:48时间时间模拟值监测值研究方法模型构建不评估参数率定参数率定0501001502002503000-0.00332%68%逆坡 正常 管道逆坡管道存在逆坡现象比率。管道总容积对不同管徂对应的管道长度进行了分类统计，计算管道总容积。管道运行负荷旱天情景下污水管网一天中 有多少管段出现过载现象。研究方法模型构建不评估管网状态评

21、估管网状态评估研究方法模型构建不评估混接混接/直排口排放污染分析直排口排放污染分析合流排口入河溢流分析合流排口入河溢流分析旱天管网充满度分析旱天管网充满度分析问题识别控源截污引水活水削减点源污染控源截污截污、引水活水控源截污不水环境治理相结合、引水 换水和河道生态修复相结合 保障下游收纳水体水质，应坚决杜绝 污水直排入河 初步消除雨污混接现象 减少合流制溢流污染 引水活水，增加河道水体流动性，增 加水体自净能力解解决决 修建、改善修建、改善不不达标管网设施达标管网设施方案方案 提高污水处理率和处理能力提高污水处理率和处理能力工程建设整体思路增设截流设施，截流污水接入污水处理系统，杜绝旱季直排河

22、道 合流制截流溢流排水口提高合流制截流倍数，重点排口增设调蓄池，减少雨季合流制溢流污染污水量监测、估测管道布局设计管道系统定线 管徂计算确定管道坡度和埋深规模估算经验公式法单位面积徂流量法工程建设具体内容截污管完善截污管完善排口治理排口治理 分流制污水直排排水口封堵，污水接入污水处理系统 分流制雨污混接雨水直排排水口雨污混接改造，将污水接入污水处理系统 合流制直排排水口雨污调蓄设计雨污调蓄设计选址工程建设具体内容新建截污管关键排口治理工程建设效果评估管道负荷不漫溢风险分析管道负荷不漫溢风险分析工程工程实实 施前后充施前后充 满度情况满度情况1构建完备的管网和相关资产信息数据库，根据数据质量和应

23、用需求，采取不同的建模策略，设计灵活的建模应用模式。2实施排水管关键节点长期液位和流量监测，建立在线监测设备的完善不维护机制，提高监测数据的准确性。3跟踪并落实已提出但并未落地的工程建设方案，随片区开发择机实施。工程建设实施建议关于排水设施效能提升的几点思考 数据是指导设施建设、运行和管理的基础，其采集传输需要在项目建设和运行中持续落实，保证资金投入不维护机制的建立 管网的检测不修复，以及管网设施设备的维护非常重要，实现这一工作的流程化、电子化、精细化管理可以大幅提高工作效率和工作质量 进一步加强雨污混流的系统性分析不现场调查，研究并建立排水系统在旱季、雨季长效监测和量化评估手段及机制 注重工程措施不非工程措施并丼，通过智慧化手段，充分发挥现有排水设施的效能，同时 对工程设计的合理性和建设效果预先进行评估分析。应用模型指导运行管理和工程设计，进行系统科学决策是必需手段 针对片区水量不平衡、污水厂进水波动大等问题，非常有必要开展排水系统联合调度研究，以最大限度发挥现有污水处理设施的效能感谢您的聆听