1、排水系统智能化管控体系建设与应用 汇报人：陈志坚绍兴市水务产业有限公司Shaoxing Water Industry Co.,Ltd.Shaoxing Water Industry Co.,Ltd.现阶段污水治理的关键核心在于管网来源：徐敏等关于城镇污水处理厂相关问题的探讨高污水集中处理率难掩低进水浓度 该收的没收进来，直排河道 不该收的收进来，降低效能 该处理的没处理，污染转移雨水控制水环境污水厂0 20 40 60 80 100 200720092001720192021排水管道长度（万公里）300 350 400 450 500 550 600 650 200720
2、082009200001920202021污水年排放量（亿立方米）500025003000200720092001720192021污水处理厂座数（座）国内管网存量巨大，监测预警空白缺失我国：661个城市、87.23万公里管网、625.1亿立方米污水排放量、2827座污水处理厂来源：2021年城乡建设统计年签亟需给我国各个城市的排水管网系统装上“眼睛”看得见 看得清 看的全超过 400 台流量计，在1990年已是世界上最大的流量监测网络 14天完成 156 台流量计的安装通过监测诊断节
3、约了非必要的工程开支至少500万美元发达国家对排水管网进行在线监测诊断是常态工作，国内发展严重滞后悉 尼加州圣地亚哥加州圣巴巴拉市CCTV排查的局限性p 排水管网拓扑关系复杂，病灶位置不清，盲目开展全区域CCTV排查效率低，另外CCTV排查需要采取人工封堵、抽水、引流、清淤等措施，工况要求高、耗时长，且无法量化管网问题。分布式系统，节点多，管网拓扑关系复杂，难精准切入病灶排查盲从工况恶劣，对设备性能和实施要求高效率低10km2区域面积排水管线长度检查井个数约100km约3000个缺乏有效的预警、调度p“十四五”全国城市基础设施建设规划（建城202257号）提出:加快推进城市防洪、排水防涝信息化
4、建设，建立健全城区水系、排水管网与周边江河湖海、水库等“联排联调”运行管理模式，提升城市防洪预报、预警、预演、预案能力。当前排水系统在监测、预警机制方面投入不足，在特殊工况下存在被动调度、无法调度、应急调度的问题排水新基建的种子 2021年3月绍兴市正式被国家住建部选中成为供水新城建项目试点城市，绍兴市水务产业有限公司作为项目主要承接单位，在不断探索学习的同时，对排水的科学管理也提出了新的要求和期许，故此公司对标供水新城建项目提出排水新基建项目的雏形，公司上下积极调研努力尝试，并充分结合前几年的智慧排水经验，于2022年正式启动绍兴排水新基建项目。优势VS劣势供水数据完善，两水评估精准基本形成
5、已泵站为单位的天然分区泵站自动化已基本完成向心力与凝聚力绍兴地下水丰富，水系发达，管网倒虹管、牵引管较多，客水入侵的现象会较为严重，维修难度也会进一步提高；受到历史遗留、多方建设、多区域移交等因数影响，管材材质繁多，管网设计存在不合理不科学的现象用户管、小区管管理主体不是排水公司，针对其内部出现的雨污混流现象无法及时处理绍兴市地处亚热带季风气候区，湿润多雨，梅雨、台风、短时间强降雨、雷暴天等恶劣天气时有发生泵站运行模式重力、压力结合，由于污水厂单一，导致绍兴市区的污水输送模式存在长距离压力输送的现状VsVs建设目的1.城市管理：在智慧城市的发展过程中，排水感知层如何有效建设？2.应急预警：在内
6、涝、溢流、坍塌等事件中，能否及时的报警提醒？3.现状评估：排水管网的现状运行情况如何，运行负荷怎么样？4.风险诊断：排水管网日常运行存在哪些风险，在哪里，严重程度怎么样？5.雨污混流：在下雨的时候，有多少雨水进行了污水管网系统？6.入流入渗：哪些区域的入流入渗情况最为严重，具体是多少量？7.户线监管：对于排水户，如何加强水量和水质的动态监控及管理？8.泵站调控：在进行泵站调控操作时，上下游排水管网运行是否安全？9.绩效评价：投了资金进行了管网设施改造，怎么验证与评估效果？10.模型应用：排水管网建模工作需要怎样的、多长时间的监测数据？示范区介绍全域背景现状：以泵站服务范围为界，天然的形成一系列
7、排水片区缺陷：流量受泵站运行控制，不能反映排水户与管网输运的规律排水户类型多样，提高了管理的复杂程度目标：进一步加密划分排水管控片区，以二级干管服务范围为界难点：重力管排水流量监测难度大，节点数量多难点攻关：构建一个排水管网流量监测片区采用专业化排水管网监测设备，灵活结合固定监测与轮换监测的模式以片区的思路建设排水管网感知体系示范区1介绍p 示范区简介 项目区域：育贤泵站-东二路泵站-北一路泵站p 基本特征 于越路以北以工业企业用水户为主，以南以生活用水户为主。供水数据完善，适宜开展两水平衡评估。共计投入重力井流量计15台，重力井液位仪2台，雨量计1台，河道液位监测1台，43个水质采样点共计1
8、29次采样工作技术路径片区调查监测方案监测采样有效数据评估诊断动态优化巩固成果片区复制形成闭环处置措施优化管控模式长效智慧管理监测方案设计步骤1 网格层筛排查定量：流量在线监测，水质采样或在线监测监测数据分析通过多轮溯源、加密，筛查细网格步骤2 混接点探查复核以现场调查为主+手持机流量临测CCTV、QV配合验证排查问题权重：错节点、破损点、渗入点2km2基本监测单元选择基本问题单元，梳理排水户及管网结构，掌握基本问题现状，准备细化网格0.2km2细网格筛查提供定量的外水入渗、雨污混接等管网问题分级结果，并定性支持管网淤积堵塞排查成果问题溯源支持源头排水户、穿河管等以手持流量计开展现场调查，市政
9、管道辅以CCTV或QV排查（不包含在本项目实施范围内）城镇排水管道混接调查及治理技术规程（T/CECS758-2020），“全区域以在线监测为主导，局部地块、管网以水质、CCTV（QV、声呐）检测为辅助”的组合模式具有经济性和可实施性。p 管网问题排查：大面积的直接管道检测开销大，管网整治成效模糊不清p 难点攻关：设计一套片区诊断管控技术体系片区实地调查p 育贤路-东二路泵站现场调研 设计监测点位安装条件踏勘：检查井位置，管道走向与连接方式，水质、液位、流态、淤积情况；雨水管混接调查：液位及连通性，水质情况；通过现场踏勘梳理需要分公司配合进行安装的点位 7 处，确认可直接安装监测点位 7 处。
10、高水位低流速雨天存在混接流量“高负荷低效能”复核现场管线监测方案实施p 排水管网片区诊断监测 东二泵站-育贤泵站划分为 13个排水片区，共安装在线流量计14台，在线雨量计1台形成育贤泵站-东二路泵站片区流量监测网络利用“排污守恒规律”识别入渗严重的重点管控片区，缩小排查范围针对性的在重点管控片区内以QV、CCTV等手段排查入渗点监测方案实施：监测采样p 管网及设施智能监测评估诊断 监测范围：东二路泵站片区位于袍江区，服务范围北至马山路，南至群贤路，东至越秀路，西至袍中路。片区特征：用水户以于越路为界以北以工业企业用水户为主，以南以生活用水户为主，共涉及管线15.28公里，数据采集：在线流量计1
11、4台，在线雨量计1台，在线监测点位59个；43个水质采样点共计129次采样工作。p 采样方案采样对象：管网片区节点（即流量监测点）13处；源头排水户（按照供水量多少与类型进行筛选）4处；雨水管网节点（视现场调研是否有混接情况确定）。采样频率：管网片区节点：旱天选2天，在6:00 9:00间，12:00 15:00间，18:00 21:00间各取一次混合平均样；雨天选1天中、大雨结束后取一次混合平均样；源头排水户：旱天选1天，在6:00 9:00间，12:00 15:00间，18:00 21:00间各取一次混合平均样；雨水管网节点：旱天选1天取一次混合平均样。采样指标：COD、TN、TP、电导率
12、。监测方案动态优化 基于片区管网降雨入流严重的现状和片区管网监测结果，先片区监测，即划分排水管控片区，并在节点进行在线流量监测，定量诊断雨污混接量；再针对重点片区进行分级监测，即监测排水户接驳管与重点支管的流量。通过动态优化监测点位，实现管网混错接精准溯源。分级监测：排水户接驳管监测点片区监测：排水管控片区节点东昌公寓丽都花园东方明珠东昌公寓丽都花园东方明珠p 监测诊断：晴天满管流污水管长度占先行区市政污水管总长的57.4%，获得管网高水位管段分区特征。旱天高水位运行分析及处理处置p 运行风险：用最大充满度进行评估，定义为旱天监测得到的最大液位值与监测点位处转输管道管径的比值p 晴天：于越路西
13、北侧支管，东侧世纪东街管道，西侧育贤路管道，育贤泵站服务范围管网为满管流。p 处理处置：在检查井 JCJ006022起利用清淤车吸淤，清除管道中淤积的泥沙，清理后管网高水位得到解决。p 对片区开展分区诊断监测，诊断各片区入流入渗严重程度，计算外水量；并加密监测与溯源分析可支持入流入渗问题点定位和成因分析。序号片区名称日平均流量/m3COD浓度/mg/L日客水混入量/m3入渗比例1于越路西107.88 158.3382.4 76.4%2于越路东265.45 433.8367.8 25.5%3世纪东街西393.54 462.579.7 20.2%4世纪东街东1106.46 482.83182.5
14、16.5%5双安路1017.33 572.160.0 0.0%6育贤路越王路西702.47 313.83335.0 47.7%7群贤路西405.94 384141.0 34.7%8群贤路东50.430.550.4100%晴天客水溯源分析及处理p 处理处置：通过分区监测得到各片区的外水入渗分布特征，对入渗严重的分区进行QV 检测，发现入渗点为检查井JCJ023129，自检查井壁入渗。p 旱天水质 COD 浓度仅有 30.5mg/L，旱天单位面积日均入渗量 1090.6m3/d*km2，入渗比例接近100%；p 监测诊断：已分析 3.7 km2排水片区：平均日入渗总量 938.4m3，入渗占比超过
15、40%的排水片区主要分布在于越路西侧管道，西侧育贤路管道，群贤路管道。雨天高水位运行风险分析p 外溢风险：评估污水溢流风险，定义为降雨期间监测得到的最大液位值与监测点位处检查井井深的比值p 雨天：降雨期间普遍为满管流，溢流风险（最大液位/井深）最大的管道为越安路东侧育贤路管道，3月22日降雨期间其最高液位距离井口 0.37 m，最不利点管道液位距井口 0.08 m（距路口5个井）。序号片区名称最大液位/m井深/m溢流风险1马山路西1.94 3.37 57.6%2马山路东1.55 2.34 66.1%3开源路1.93 2.89 66.9%4于越路西2.23 3.92 57.0%5于越路东1.86
16、 3.02 61.7%6世纪东街西2.13 2.86 74.6%7世纪东街东3.06 4.93 62.0%8双安路1.89 3.21 58.8%9育贤路越王路西2.88 4.57 63.1%10群贤路1.49 3.05 48.8%11育贤路越安路北3.26 4.05 80.4%12育贤路越安路南3.90 4.68 83.4%13育贤路越安路东3.82 4.19 91.2%p 成因：雨污混接+泵站排放能力不足p 对片区开展分区诊断监测，诊断各片区或混接点的雨污混接严重程度，识别雨水入污和污水入雨。降雨入流溯源分析及排查p 处理处置：通过分区监测得到各片区的降雨入流分布特征，对严重的分区进行QV
17、检测。如双安路片区单位面积单位降雨雨污混接量 77.3 m3/mm*km2，雨污混接严重；对分区进行QV检测，溯源三个排水户的源头混接量为26.2 m3/mm，与片区整体混接量 26.7 m3/mm相当一致。p 监测诊断：雨天入流入渗量超 30m3/mm的区域为：马山路西、于越路东、世纪东街西、双安路、越安北路育贤路的西侧与南侧。p 排水片区监测管控实现了“先锁定重点范围，再进行排查定位，最后定量评估整改效果”。成果与处置：排水片区管理市政管道入渗点排查封堵倒虹管专项渗漏检测市政管道淤积管段清理诊断评估：示范案例成果p 示范片区成果管控跟踪表 东二泵站-育贤泵站划分排水管控片区，建立管控片区跟
18、踪表东二路泵站-育贤泵站示范区片区管控跟踪表整体片区泵站名称片区名称面积 km2晴天日均流量 m3/d晴天平均COD浓度 mg/L单位降雨雨水混接量 m3/mm单位面积单位降雨雨水混接量 m3/mm*km2旱天日均入渗量 m3/d旱天单位面积日均入渗量 m3/d*km2管网问题点清单工程实施计划东二路泵站马山路东0.73 161.7 317.2 33.8 46.2 马山路西0.53 89.7 123.0 0.0 0.0 开源路0.39 78.8 264.3 27.2 70.1 于越路西0.54 107.9 158.3 16.6 30.9 82.4 152.8 北侧支管检查井JCJ003974以
19、西管段中均为清水于越路东0.37 51.8 433.8 33.6 90.1 13.2 35.5 北侧支管检查井JCJ002184至JCJ035075间存在雨水混接越中新天地源头混接量 5.2 m3/mm检查井JCJ004083下游淤堵清理疏通世纪东街西0.48 393.5 462.5 30.2 62.8 79.7 165.7 世纪东街东0.64 1106.5 482.8 20.0 31.3 182.5 285.5 双安路0.47 1017.3 572.2 36.4 77.3 0.0 0.0 东昌公寓、丽都花园、东方明珠源头雨污混接，源头混接量26.2 m3/mm检查井JCJ021451中有少量
20、建筑垃圾育贤路越王路西0.35 702.5 313.8 22.8 65.8 335.0 965.1 群贤路越王路西0.82 405.9 403.0 3.2 3.9 141.0 171.0 群贤路越王路南0.05 5.6 89.7 0.0 0.0 0.0 0.0 育贤路越王路东0.05 55.0 30.5 0.0 0.0 55.0 1090.6 检查井JCJ023129中有清水由检查井壁渗入基础情况提质增效诊断数据问题精准排查与修复计划效益分析p 管网排查经济效益 全区域CCTV排查：城镇排水管道检测与评估技术规程CJJ 181与城市地下管线探测技术规程CJJ 61 片区在线监测+严重区域CCT
21、V：城镇排水管网在线监测技术规程TCECS 869-2021 以育贤泵站-东二路泵站-北一路泵站为例，服务面积13.11km2，配套污水管网 15.28 km全区域CCTV及修理片区设备+片区评估 费用：12万/km，费用 183.36 万 时间：5个月 成效：完整排查市政污水管网缺陷 不足：倒虹管难以排查、小区内部管网的混接问题排查难度大 费用：98 万+21 万=119 万 时间：3个月 成效：（1）系统化的排水管控片区分析，（2）问题最严重区域（20%面积）完整的管网缺陷排查，（3）源头排水户、倒虹管、污水直排监控 优势：（1）在线监测设备可轮换至其余区域使用，充分发挥经济优势，（2）经
22、济与时间综合成本低，（3）建设智慧排水基础最大设计充满度最大设计充满度管径（管径（mmmm）最大设计充满度最大设计充满度200-3000.55350-4500.65500-9000.710000.75运行调度的尝试与探索p 基础数据踏勘：基础数据踏勘：我司通过现场实际踏勘测量，对城西1#泵站收集范围内山阴路上游、山阴路下游、城南大道西侧、城南大道东侧四条主管线进行分析比对。为展示效果更加直观，将山阴路上下游、城南大道东西两侧分别合并为山阴路段、城南大道段，相比较于山阴路段整体管线井底标高偏低，城南大道段作为管网液位制定的基准更具有因地适宜的科学性、代表性。液位调整依据：另参见室外排水设计规范液
23、位调整依据：另参见室外排水设计规范GB50014-2006中中DN1000管最大设计充满度规程，将城南大道管最大设计充满度规程，将城南大道DN1000管充管充满度百分之八十作为恒液位。满度百分之八十作为恒液位。根据示范区现场情况，将城南大道段平均井底标高（2.6m）作为依据，并根据城南大道段管径（DN1000）充满度的百分之八十（城西1#泵站集水池现场液位：5m）作为“优化调度”的城西1#泵站收水范围内管网的恒液位，进行试运行工作。水质管理机制的建立 现阶段重要指标：城市生活污水集中收集率达到 70%/85%以上“十四五”重点流域水环境综合治理规划：到2025年，基本形成较为完善的城镇水污染防
24、治体系，城市生活污水集中收集率力争达到70%以上浙江省水生态环境保护“十四五”规划：到2025年全省城市生活污水集中收集率达到85%以上、处理率达到98%以上p 水质的好坏可以明显直观的反应污水管网的真实现状，公司在不断运用水质检测的基础上，更希望有比较有效经济的水质检测设备，科学方法，管理办法来实现水质核心数据管网标准线。城市污水集中收集率计算方法（标准）2021年城市（县城）和村镇建设统计调查制度：向污水处理厂排水的城区人口占城区用水总人口的比例复制成果、长效管控：组织培训p 踏勘交流、设备培训、安装培训、咨询培训、软件培训p 协助业主完整排水监测指南、管理体系构建复制成果、长效管控：长期
25、展望p 以二级排水片区为管理单元，建设全过程在线监测网络，查问题，助运营持续有效的监测数据+在线及时的预警预报+综合分析的系统诊断从真实数据到实际应用，把每一步做到位就是智慧！整体思路：详细排查诊断技术路线一、基于数据的现状评估二、分区问题诊断识别三、综合手段专业评估手持机调查1.1.重视现场数据调查重视现场数据调查：奥维地图分享与数据导入+手持机调查2.2.快速分析现状情况快速分析现状情况：分区与布点依据、初步判断问题目标3.3.管网拓扑简图绘制管网拓扑简图绘制：便于布点及分析1.1.细查水量平衡细查水量平衡：关注上下水量缺口2.2.源头分类诊断源头分类诊断：水量水质影响不同3.3.问题节点
26、补测问题节点补测：手持机覆盖空白区、核实结论疑点1.1.策略模拟评估：策略模拟评估：多情景分析+整治方案评价2.2.QVQV补充检测与证明补充检测与证明：核实问题点、提供直观结论3.3.改造后效果评估改造后效果评估：量化达标情况模型诊断分析QV管道检测识别水量平衡缺口核查快速水量水质采集问题疑点补测改造后效果评估拓扑简图绘制数据应用分析技术框架数据获取数据提取数据清洗数据分析统计报表可视化展示形成结论缺失值处理异常值处理数据挑选结构重组分析目的分析方法核心作用数据需求基本指标统计获得点位监测数据的平均值、累计值、标准差等统计指标，掌握点位基本情况所有数据均可进行统计排水规律分析获取点位监测数据
27、在典型旱天的高峰和低谷分布，以及变化波动情况连续监测数据（液位、流速、流量、水质等），7天以上最佳液位负荷风险分析掌握各点位运行风险和外溢风险，进行风险评级，对高风险点位进行重点关注/整治分布式液位连续监测数据低流速淤积风险分析掌握各点位流速运行情况，对淤积风险进行评级，对高风险管段进行重点关注/整治分布式流速连续监测数据水量平衡分析回答排水系统“多少水”、“从哪来”、“到哪去”的3个核心问题，支持网站厂的匹配性分析和问题识别重点主干管和支次管连续流量监测数据，7天以上最佳旱天入流入渗分析诊断各片区入流入渗严重程度，计算外水量；加密监测与溯源分析可支持入流入渗问题点定位和成因分析分区流量连续监测数据；分区水质化验数据；源头水质和典型外水化验数据；人口和供水数据等沉积降解分析诊断各片区沉积降解严重程度，测算其对污水浓度降低的影响雨污混接分析诊断各片区或混接点的雨污混接严重程度，识别雨水入污和污水入雨连续降雨数据；混接点流量连续监测数据；混接点水质化验或在线监测数据谢谢大家 绍兴市水务产业有限公司Shaoxing Water Industry Co.,Ltd.Shaoxing Water Industry Co.,Ltd.
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