宁波排水在“厂-站-网”一体下多级联动智慧排水管理体系的实践
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9月5日-6日，“2024（第十六届）上海水业热点论坛”在上海召开。会上，宁波市城市排水有限公司（以下简称：宁波排水）副总经理滕良方以《厂-站-网一体下多级联动智慧排水管理体系实践》为题作了主题分享。他表示宁波排水公司建立了以净化水厂为核心的“厂-站-网”一体化调度平台，构建了“厂厂相连”、“厂网相连”、“网网相连”三种连通方式，梳理出具备可实施性的节点，最终构建了“大厂应急不外溢，小厂应急可停运”的污水厂互连互通系统。厂-站-网一体化运行调度体系建成后成效显著，排水不畅案件逐年下降。
滕良方
01分区管理“厂-站-网”一体化运行调度体系遵循三个原则
宁波市中心城区排水体系采用分级管理，主要分为市本级、区级、乡镇街道三级管理。
污水设施方面，宁波市本级负责市级净化水厂服务区域内32米及以上城市道路范围内的污水管网及其连接泵站，其他道路范围内的污水管网及连接泵站按行政区域由属地负责养管。具体包括6座净化水厂（设计处理能力139万吨/天），45座污水泵站，487.4公里的污水管网。
滕良方介绍，宁波排水隶属于宁波市水务环境集团，进行内部改革后将原属于宁波排水的管网和泵站移交到区域分公司，目前，宁波排水仅拥有调度权。
雨水设施方面，三区内重要主干线（“六横六纵”）的雨水管网及雨水泵站由市本级养管，其他雨水管网及雨水泵站按行政区域由属地负责养管。
为什么要建设“厂-站-网”一体化运行调度体系？滕良方解释其主要原因是净化水厂处理能力不足和调度灵活性不足。
“如岚山净化水厂2020年处理能力20万吨/天，片区内自来水用量远大于20万吨/天。城市污水系统分级管理各自运行，异常天气时，为降低上游液位，部分泵站两台、甚至三台水泵全部开启，这种缺乏一体化运行调度导致污水冒溢情况时有发生。”滕良方说道。
为此，宁波排水建立了以净化水厂为核心的“厂-站-网”一体化调度平台，将市级及区域内所有的泵站、水厂、窨井液位的数据进行收集、整理并共享，从而完成对净化水厂、泵站、管网的一体化调度。
“厂-站-网”一体化运行调度体系的三个原则为水质保障、水量均衡、水位预调。
水质保障：进、出水水质是净化水厂生产运营的重要工艺参数，出水达标排放是必须坚守的环保红线，通过水量调度确保出现水质异常情况能够第一时间进行协同处置，及时消除隐患。
水量均衡：公司各净化水厂服务片区不同，通过上下游泵站的水量调度，可将不同区域间的水量进行均衡，如对机场路-蓝天路、西区、北外环1-1等互联互通泵站的合理调度，实现不同净化水厂间的水量调度，达到城区整体水量的均衡。
水位预调：公司结合生产运行情况，尤其是管网液位数据，提前降低部分区域水位，如环城北路、东外环等主管水位，进一步增加管网水位余量，为生产调度提供更多的调节空间。
“服务片区基本是物理隔断、不互通的，污水管网里面的污水基本上按环保的要求，由污水处理厂处理完达标排放，现在宁波污水管网基本是半满管，这种情况下对污水厂正常检修、应急检修造成很大影响，导致缺乏必要的维修时间，鉴于此，我们跟市规划院进行了探讨，希望能打破原有服务区域限制，实现互联互通。”
为此，宁波水务环境集团编制了《宁波市中心城区污水处理厂互连互通研究》报告，以韧性城市理念为指导，以污水系统汇水分区为基础，以污水系统弹性空间及连通可行性为条件判定因素，建立终端—管网—节点—实施四维一体的研究体系，构建了“厂厂相连”、“厂网相连”、“网网相连”三种连通方式，梳理出具备可实施性的节点，最终构建了“大厂应急不外溢，小厂应急可停运”的污水厂互连互通系统。
02四项建设内容“厂-站-网”一体化运行调度体系的八大优势
滕良方从四个方面介绍了宁波排水在厂-站-网各部分的建设内容。
建设内容一：统一数据标准
污水泵站方面，将重要污水泵站实施恒流量与恒液位控制。泵站运行不以自身集水池液位高低为依据，而是与下一级泵站或下游管道窨井液位计数据联动联调，同时将液位统一转为黄海高程。
污水管网方面，搭建污水管网GIS 地图。在重要污水主管、污水易冒点、区级泵站交汇处等位置，安装 320 套窨井液位计，数据转换成黄海标高，进行统一监管，实现服务片区窨井液位计全覆盖。
净化水厂方面，净化水厂进水泵房流量实行恒流量控制。在净化水厂安装进水水质仪表，以保持进水量稳定平衡。同时将净化水厂进水泵房液位转换成黄海标高，利于统一查看与整体调度，实现对净化水厂进水泵房的科学管理与精准调控，从而保障净化水厂进水稳定与高效运行。
建设内容二：明确操作层、调度层、管理与指挥决策层、监管层的四层管理模式
操作层实时监测并收集各净化水厂、泵站、管网设备运行参数及在线监测数据，对监测数据及时反馈；调度层依据反馈信息快读进行判断，及时发现系统运行问题，进行工艺、设备调节，根据实际情况向管理与指挥决策层申请调度指令，保障现场设备、工艺运行正常；管理与指挥决策层根据厂站网一体化监控信息、调度规则、调度预案等，及时向分中心发布调度指令，实现厂站、管网的联合调度与控制，进行统筹管理指挥，保障公司排水系统正常运行；监管层由集团公司领导、相关行业人员、公众共同组成，由一体化调度体系整合信息资源，实现信息共享，形成监督、互管模式。通过明确四层管理模式实现不同层级的数据应用及管理监督。
建设内容三：建设智慧排水调度中心
将原有的数据调度中心进行集成，新建智慧排水调度中心，同时搭建模块化机房，新建视频监控系统、智慧排水管理平台，形成“厂-站-网”一体化运行调度一张网、一览图。
建设内容四：降本增效、清洁能源应用
主要包括模块化机房的使用，再生水、污泥砖的应用，光伏应用以及无纸化办公等方面。
滕良方表示，“厂-站-网”一体化运行调度体系具有八点优势。
优势1：数据全面整合。将厂、站、网的各类数据集中整合，为分析和决策提供全面可靠的依据，对污水冒溢的提前预判更精准。
优势2：实时监测与反馈。能实时监测污水流量、水质等关键指标变化情况并及时反馈，为水量调配提供准确信息，确保调配及时合理。
优势3：精准调控。将所有标高转换为黄海标高后，“厂-站-网”一体化运行调度体系优势显著，能清晰呈现整个片区的运行情况，让人直观了解液位高低，从而精准判断。
优势4：高效协同作业。促进厂、站、网之间的高效协同，消除信息孤岛，提升整体运行效率，使水量调配等工作更顺畅。
优势5：分析管道运行情况。结合上下游管道的液位值，判断管道是否存在异常淤堵或坍塌情况。这有助于及时发现问题，采取措施，保障管道正常运行，提升排水系统的安全性和稳定性。
优势6：优化资源利用。根据实际需求精准分配人力、物力等资源，避免资源浪费，提高资源利用效率。
优势7：应急响应迅速。通过不断优化运行，不仅短期能解决问题，还能为长期发展奠定良好基础，实现可持续的污水管理。
优势8：长期效益显著。在突发状况下迅速响应，及时调整运行参数，保障污水系统稳定，降低对环境的不良影响。
“厂-站-网”一体化运行调度体系建成后成效显著，排水不畅案件逐年下降。2020年1206件，2021年42件，2022年36件，2023年12件，2024年3件。该体系从预警到调度为操作人员提供了数据依据，保证污水有序输送。
03案例分析阐述从发现问题到解决问题全流程
滕良方以一个实际应用案例，对一体化系统进行全面分析。
在污水系统“厂-站-网”一体化运行调度的一张图中，通常正常运行的管道显示为绿色。操作人员突然发现某一窨井液位计管道颜色变为黄色，这意味着该段管道存在异常。同时，上游泵站水量输出偏多，系统及时向操作人员发出提醒，这一情况引起操作人员高度警觉。
管道液位继续上涨，由黄色变为红色，工作人员迅速展开应对措施。结合该管道上下游泵站液位状况，对下游泵站加大运行量，以增强管道的输送能力。同时上游各泵站根据其运行液位适当减量。通过这种上下游协同调整的方式，力求减少该段管网异常情况的发生，保障整体系统的稳定运行。
经过合理的运行调度，红色、黄色的警示终于褪去，恢复为绿色。沿线管道的液位也逐步降低，整个系统沿线重新恢复正常运行。通过此次及时的报警提示以及对泵站的精准调控，成功解决了污水系统运行过程中出现的难题，充分展现了“厂-站-网”一体化运行调度体系的有效性和科学性，也为未来应对类似问题积累了宝贵经验。
04面对未来宁波排水对一体化系统发展过程的总结与展望
最后，滕良方代表宁波排水提出了三点展望。
展望一：2024年——岚山服务片区智能化运行
宁波排水选取岚山净化水厂服务片区作为精细化智能调度机制的试点，建立排水管网智能分析模型，构建调度辅助方案库，结合实际运行情况开展底层逻辑算法研究，利用经过优化后的算法为公司雨天、旱天运行调度提供指导建议，找出安全、经济的泵站运行方案和液位控制要求，实现多种模式下岚山片区上下游厂、站、网联动运行目标，为污水运行调度、净化水厂运营等提供决策支持，实现数据“动态化”，从而进一步提升智慧化管理水平。
展望二：2025年——精细化水量调配
基于污水处理“厂-站-网”一体化运行调度体系，使每座泵站服务片区水量结合自来水用量进行网格化、精细化管理，依据BOD 浓度调配排水量。通过合理比对分配每座泵站实际排水量，并分析液位变化排查上游管道情况，旨在提高净化水厂进水水质浓度，找出异常管网点，确保片区内污水合理有效输送，最终实现提高净化水厂进水水质浓度的目标。此方案注重水量精准调配，以达成更优的污水输送效果。
展望三：再生水精准调度
以城镇生活污水资源化利用为突破口，将再生水纳入水资源统一配置体系，调度体系增设再生水调度系统，通过管廊再生水管道系统，将再生水智能化管理调度应用于水环境综合治理。
“管廊建设规划方面，集团决定将这些管廊用于输送再生水，而再生水管廊大多呈环状布局。目前，我们主要的污水处理厂都位于这些管廊的周边，通过将这些再生水引入管廊，可以将再生水输送到需要进行水环境治理的区域。宁波的管廊建设已经启动，并且今年同步推进了三个再生水引入管廊的工程。由于管廊与污水处理厂之间存在一定的距离，因此会专门建设一条管道连接污水处理厂和管廊。此外，长丰净化水厂也将通过管廊进行输送，并且会综合考虑管廊与周边河道的生态补水需求。”滕良方表示。
黄国如教授系华南理工大学博士生导师，教育部新世纪优秀人才。主要从事城市洪涝灾害防控、海绵城市建设、水资源规划与管理、流域洪水预报、城市水生态环境等方面的教学和科研工作，兼任中国自然资源学会水资源专业委员会副主任委员、中国水利学会城市水利和雨水利用专业委员会委员、广州市重大行政决策论证专家、广州市突发事件应急管理专家和国际水文科学协会中国委员会委员等，及《水资源保护》、《水电能源科学》等5个学术期刊编委。已承担国家自然科学基金项目、国家重点研发计划课题、公益性行业科研专项项目等各类科研项目80多项，近年来在城市洪涝灾害致灾机理、城市洪涝模型研发、城市洪涝灾害防控技术和海绵城市建设等方面取得了较为系统深入的研究成果，形成了城市洪涝灾害防控技术体系，并在广州、深圳、济南、海口等城市得到广泛应用。已在国内外学术期刊发表学术论文200余篇，出版学术专著8部，获批国家专利10余项，入选全球前2%顶尖科学家“年度影响力”榜单，荣获省部级科技进步奖6项
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2024年12月5日《中国给水排水》2024年水环境保护与可持续发展大会暨上海水业嘉年华日程
主持人：中国市政工程华北设计研究总院有限公司 总工/教授级高工 郑兴灿 博士
8：40—9：20
报告题目：未来城乡生态环境低碳可持续发展对策与绿色技术研究进展
报告人：中国工程院院士、哈尔滨工业大学 马军 教授
9：20—9：45
报告题目：城镇污水处理厂绿色发展路径与工程实践
报告人：中国市政工程华北设计研究总院有限公司 总工/教授级高工 郑兴灿 博士
9：45—10：10
报告题目：水环境综合整治与生态修复案例分享
报告人：陈飞勇，山东建筑大学资源与环境研究院 院长、教授、博士生导师，日本工程院外籍院士，日本建设环境技术士、日本河川·沙防及海岸·海洋技术士，山东省“一事一议”顶尖人才，广东省珠江学者，山东省国际科技合作战略专家，兼任日本工程院东亚委员、中国城市雨洪管理与海绵城市专委会副主任委员，山东省环境保护产业协会会长。
10：10—10：20 茶歇 （抽奖(奖品【 万元大红包等】 由 《中国给水排水》杂志社有限公司等单位赞助提供；诚挚征集奖品赞助单位，联系人：王领全 13752275003)）
10：20—10：45
报告题目：基于GPU和全水动力方法的城市洪涝高效模拟技术
报告人：黄国如，华南理工大学教授、博导，教育部新世纪优秀人才，担任中国自然资源学会水资源专业委员会副主任委员、国际水文科学协会中国委员会委员
10：45—11：10
报告题目：格兰富全新工业水处理解决方案；
报告人：格兰富水泵(上海)有限公司 贺煜东 资深应用工程师
11：10—11：35
报告题目：再生水高品质提升丰水城市河流水生态环境
报告人：吕永鹏，正高工、博士，上海市政总院研究院院长
11：35—12：00
报告题目：协同超净化水土共治技术在河湖生态整体修复中的应用
报告人：张亚非，上海交通大学电子信息与电气工程学院教授，亚太材料科学院院士,长江学者特聘教授
报告结束后 （抽奖(奖品【 万元大红包等】 由 《中国给水排水》杂志社有限公司等单位赞助提供；诚挚征集奖品赞助单位，联系人：王领全 13752275003)）
12月5日12：00—13：30 午餐
12月5日下午
主持人：黄瑾/ Jin Huang
上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 副总工程师
13：30—13：55
报告题目：基于水岸协同的中心城区生态清洁小流域韧性提升的建设构想
报告人：黄瑾/ Jin Huang
上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 副总工程师
13：55—14：20
报告题目：藻基污水处理技术研究
报告人：中国市政工程中南设计研究总院有限公司 孙健 高级工程师
14：20—14：45
报告题目：苏伊士在零碳发展方向的探索与实践
报告人：程忠红，苏伊士亚洲 高级技术推广经理
14：45—15：10
报告题目： 海德能™纳滤膜在市政高品质水中的案例分享
报告人：Nitto集团 美国海德能 技术总监 贾世荣
15：10—15：20 茶歇
15：20—15：45
报告题目：排水系统智慧管控和数字孪生实践
报告人：徐昊旻，现任三峡智慧水务科技有限公司业务总监。
15：45—16：10
报告题目：ESG 背景下企业水资源利用披露与实践分享
报告人：中节能皓信（北京）咨询 吕焕来 副总经理
16：10—16：35
报告题目：利用再生水替代跨流域调水的碳减排效应研究
报告人： 林同棪国际工程咨询（中国）有限公司 马念 给排水总工/教授级高工
16：35—17：00
报告题目：新膜制备健康水关键技术难题及应对策略
报告人：侯立安 环境工程专家，中国工程院院士，火箭军工程大学 教授、博士生导师
17：00—17：30
报告题目：雨污同治，提高城市水环境安全韧性
报告人：徐祖信教授，中国工程院院士，同济大学教授。
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上海水业嘉年华12月6日上午报告主题及报告人：
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