北京清环智慧赵冬泉：如何做基于在线流量监测的排水管网入流入渗的分区识别
时间：2019-08-19
来源：中国水网
作者：宋天辰
随着污水厂提质增效时代来临，污水管网精细化管理、数据化管理需求日益增长。在2019(第十一届)上海水业热点论坛上，北京清环智慧水务科技有限公司总经理、教授级高工赵冬泉介绍了基于在线流量监测的排水管网入流入渗分区识别。
随着污水厂提质增效时代来临，污水管网精细化管理、数据化管理需求日益增长。在2019(第十一届)上海水业热点论坛上，北京清环智慧水务科技有限公司总经理、教授级高工赵冬泉介绍了基于在线流量监测的排水管网入流入渗分区识别。
以下为赵冬泉现场发言内容(根据现场速记整理，未经本人审阅)
为什么要做入流入渗分析?
赵冬泉指出，入流入渗分析由三大需求推动：
一、政策文件要求
《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019~2021年)》文件对管网数据更新检测提出明确要求。文件要求建立污水管网排查和周期性检测制度，全面排查污水管网等设施功能状况、错接混接等基本情况及用户接入情况;依法建立市政排水管网地理信息系统(GIS)，实现管网信息化、账册化管理。落实排水管网周期性检测评估制度，建立完善基于GIS系统的动态更新机制，逐步建立以5~10年为一个排查周期的长效机制。
二、管网现状需求
当前，许多城市管网入流入渗现象较为严重，尤其在降雨充沛、地下水位较高的南方地区，清水侵占污水管道问题突出。
图1 排水管网入流入渗原因
三、行业需求
排水管网在线监测具有动态感知预警的功能，起到辅助市政设施规划和运行管理的作用，能够满足行业关于城市管理、应急预警等等多方面需求：
图2 排水管网在线监测的功能及作用
图3 排水管网在线监测的需求
怎么做排水管网监测?
一、总体思路
赵冬泉表示，管网目前的核心问题是运行状态不清、管理难度大和分析诊断困难。想摸清管网问题，首先需要可靠的数据，包括监测数据、检测数据和结构的数据。因此数据收集方案和设备是非常重要的。
二、关键技术
数据监测需要具备相应的数据分析能力、模型诊断能力，帮助分析诊断排水管网系统。需要具备通过监测反馈，对全系统进行远程调控的能力。
图4 监测分析总体技术路线
三、实施要点
赵冬泉认为，进行管网监测时，应该基于现有点位的需求和整个管理的需求，先抽选点位进行现场考察，确定能否安装收集设施。在数据收集设施安装完成后，数据质量的追踪工作非常重要，一方面要确认安装的点位能否收集到有效数据，另一方面要确认这些数据有无必要长期持续获得。在此过程中，需要团队对监测方案持续优化完善。
管网监测难点之一在于其高度系统化，赵冬泉表示，因此考虑管网监测时，需要建立从源-网-站-厂-河整个系统化的角度，考虑监测点的铺设。用大量低成本、高稳定的设备，实现对源头的监测，在分支节点和主干节点上，有适当的节点布设，实现分区的流量和处置情况监测，在泵站和厂站的上下游需要有量化的监测，以支持团队对整个系统全面的了解和上下游关联的了解。
图5 整体化监测体系
赵冬泉指出，通过专业化的设备、专业化的人、专业化的实施能力提供服务，能够实现灵活高效的数据获取，获得更加低成本、高效率、及时的数据以支持管理、规划和应急的需求。赵冬泉认为操作上需要分片区的降雨水平以支持对降水过程的典型事件分析和数据分析。
图6 排水管网临时测量服务
鉴于排水管网环境的特殊性，赵冬泉认为，排水管网监控设备需要具有较高安全防控等级、结合物联网技术的通讯能力、不受井盖屏蔽和水淹没的干扰及不能断流四个特征。
图7 管网监控设备特点
图8 设备安装现场照片
如何实现入流入渗分区识别?
一、量化结论
结合案例，赵冬泉表示，首先在监测点选择时，需要结合管网整体系统明确每一个监测点所收集数据的意义，每一个监测点用于临时监测或长期监测。在收集数据后，可以首先对单点进行量化分析，累计流量，在积累数据后各点的风险指标将会很容易获得。赵冬泉指出，从数据中分析获得的流量关系可以与现状流量、人口数据相比，所得的矛盾与不匹配的结论就是最急需解决的问题。
图9 监测布点优化调整
图10 单点数据量化分析
图11 单点雨水入流量化分析
二、分区排序
在布点完成后，可以将每个监测点、上游服务片区按照入流入渗进行标记，从而获知片区中哪些区域最需要治理，将有限的预算用在解决最突出的问题。
图12 入流入渗量分区分析
三、精细排查
赵冬泉表示，通过管网监测，有助于将管网做出合理的分区，获得管网运行现状和诊断情况，从而能支持进行下一步精细化的排查和精细化的修复;通过将监测、检测和前端测绘工作整合形成整体诊断结果，支持管网提质增效和管网整体问题识别。
附：中规院(北京)公司生态市政院院长王家卓点评与行业建议：
首先，因为排水量一天24小时内变化相当大，所以若没有数据的支撑，制订规划方案会出现很大的问题。北京清环智慧水务科技有限公司做的事情很有意义。
第二，企业模式要不断创新。过去一些企业购置一批设备后就闲置，或者虽然收集了数据但不加以进一步利用，成为了电子垃圾。
第三，对于企业来讲，合理的优化布局非常关键。
第四，实现污水提质增效时，如何确定水量平衡关系也很重要。同样是做一平方公里，做哪里最有成效?最能找出问题?这是事倍功半或是事半功倍的问题，一个有用的模型不可能脱离前端的数据支撑。
