北京清環智慧趙冬泉：如何做基于在線流量監測的排水管網入流入滲的分區識別
時間：2019-08-19
來源：中國水網
作者：宋天辰
隨著污水廠提質增效時代來臨，污水管網精細化管理、數據化管理需求日益增長。在2019(第十一屆)上海水業熱點論壇上，北京清環智慧水務科技有限公司總經理、教授級高工趙冬泉介紹了基于在線流量監測的排水管網入流入滲分區識別。
隨著污水廠提質增效時代來臨，污水管網精細化管理、數據化管理需求日益增長。在2019(第十一屆)上海水業熱點論壇上，北京清環智慧水務科技有限公司總經理、教授級高工趙冬泉介紹了基于在線流量監測的排水管網入流入滲分區識別。
以下為趙冬泉現場發言內容(根據現場速記整理，未經本人審閱)
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
《城鎮污水處理提質增效三年行動方案(2019~2021年)》文件對管網數據更新檢測提出明確要求。文件要求建立污水管網排查和周期性檢測制度，全面排查污水管網等設施功能狀況、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地理信息系統(GIS)，實現管網信息化、賬冊化管理。落實排水管網周期性檢測評估制度，建立完善基于GIS系統的動態更新機制，逐步建立以5~10年為一個排查周期的長效機制。
二、管網現狀需求
當前，許多城市管網入流入滲現象較為嚴重，尤其在降雨充沛、地下水位較高的南方地區，清水侵占污水管道問題突出。
圖1 排水管網入流入滲原因
三、行業需求
排水管網在線監測具有動態感知預警的功能，起到輔助市政設施規劃和運行管理的作用，能夠滿足行業關于城市管理、應急預警等等多方面需求：
圖2 排水管網在線監測的功能及作用
圖3 排水管網在線監測的需求
怎么做排水管網監測?
一、總體思路
趙冬泉表示，管網目前的核心問題是運行狀態不清、管理難度大和分析診斷困難。想摸清管網問題，首先需要可靠的數據，包括監測數據、檢測數據和結構的數據。因此數據收集方案和設備是非常重要的。
二、關鍵技術
數據監測需要具備相應的數據分析能力、模型診斷能力，幫助分析診斷排水管網系統。需要具備通過監測反饋，對全系統進行遠程調控的能力。
圖4 監測分析總體技術路線
三、實施要點
趙冬泉認為，進行管網監測時，應該基于現有點位的需求和整個管理的需求，先抽選點位進行現場考察，確定能否安裝收集設施。在數據收集設施安裝完成后，數據質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據，另一方面要確認這些數據有無必要長期持續獲得。在此過程中，需要團隊對監測方案持續優化完善。
管網監測難點之一在于其高度系統化，趙冬泉表示，因此考慮管網監測時，需要建立從源-網-站-廠-河整個系統化的角度，考慮監測點的鋪設。用大量低成本、高穩定的設備，實現對源頭的監測，在分支節點和主干節點上，有適當的節點布設，實現分區的流量和處置情況監測，在泵站和廠站的上下游需要有量化的監測，以支持團隊對整個系統全面的了解和上下游關聯的了解。
圖5 整體化監測體系
趙冬泉指出，通過專業化的設備、專業化的人、專業化的實施能力提供服務，能夠實現靈活高效的數據獲取，獲得更加低成本、高效率、及時的數據以支持管理、規劃和應急的需求。趙冬泉認為操作上需要分片區的降雨水平以支持對降水過程的典型事件分析和數據分析。
圖6 排水管網臨時測量服務
鑒于排水管網環境的特殊性，趙冬泉認為，排水管網監控設備需要具有較高安全防控等級、結合物聯網技術的通訊能力、不受井蓋屏蔽和水淹沒的干擾及不能斷流四個特征。
圖7 管網監控設備特點
圖8 設備安裝現場照片
如何實現入流入滲分區識別?
一、量化結論
結合案例，趙冬泉表示，首先在監測點選擇時，需要結合管網整體系統明確每一個監測點所收集數據的意義，每一個監測點用于臨時監測或長期監測。在收集數據后，可以首先對單點進行量化分析，累計流量，在積累數據后各點的風險指標將會很容易獲得。趙冬泉指出，從數據中分析獲得的流量關系可以與現狀流量、人口數據相比，所得的矛盾與不匹配的結論就是最急需解決的問題。
圖9 監測布點優化調整
圖10 單點數據量化分析
圖11 單點雨水入流量化分析
二、分區排序
在布點完成后，可以將每個監測點、上游服務片區按照入流入滲進行標記，從而獲知片區中哪些區域最需要治理，將有限的預算用在解決最突出的問題。
圖12 入流入滲量分區分析
三、精細排查
趙冬泉表示，通過管網監測，有助于將管網做出合理的分區，獲得管網運行現狀和診斷情況，從而能支持進行下一步精細化的排查和精細化的修復;通過將監測、檢測和前端測繪工作整合形成整體診斷結果，支持管網提質增效和管網整體問題識別。
附：中規院(北京)公司生態市政院院長王家卓點評與行業建議：
首先，因為排水量一天24小時內變化相當大，所以若沒有數據的支撐，制訂規劃方案會出現很大的問題。北京清環智慧水務科技有限公司做的事情很有意義。
第二，企業模式要不斷創新。過去一些企業購置一批設備后就閑置，或者雖然收集了數據但不加以進一步利用，成為了電子垃圾。
第三，對于企業來講，合理的優化布局非常關鍵。
第四，實現污水提質增效時，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據支撐。
