毛月紅

（中山市市政排水事務中心,廣東 中山 528400）

1 引言

市政工程中排水系統(tǒng)的優(yōu)劣對于交通有重要影響,對此學者們進行了大量的研究。趙孟哲[1]對區(qū)域市政排水系統(tǒng)的運作效果進行了研究,研究結果表明：市政排水系統(tǒng)的規(guī)劃對于設計排水系統(tǒng)有重要影響。宋培忠等[2]認為城市暴雨導致的內澇,是造成城市積水的重要原因,因此市政排水系統(tǒng)設計中應當重點關注暴雨量。邱曉瑩[3]認為市政排水系統(tǒng)的設置應當從路基、路面和綠化帶三個方面充分考慮,確保排水系統(tǒng)設計質量。石會霞[4]從多個方面分析了市政道路排水質量差的原因,對此提出了改善城市排水系統(tǒng)的方法。宮經成等[5]認為控源截污是水環(huán)境治理的核心,同時提出了排水單元管理技術,以此完善排水單元生活污水排水系統(tǒng)。

然而以上的研究沒有對智慧排水系統(tǒng)進行分析,對此本文結合廣東省中山市城區(qū)積水問題進行研究,并以此為基礎提出智慧排水系統(tǒng)。

2 工程概況

中山市位于廣東省中南部,地處珠江出海口。2018 年中山市總供水量為14.21億m3,較2017年減少了0.23億m3,其中地表水源供水量14.19億m3。其中蓄水工程供水量0.43億m3；引水工程供水量4.38億m3,占30.9%；提水工程供水量9.39億m3,占66.1%。

2018 年中山市總供水量為14.21億m3,較2017年減少了0.23億m3,其中地表水源供水量14.19億m3。其中蓄水工程供水量0.43億m3；引水工程供水量4.38億m3,占30.9%；提水工程供水量9.39億m3,占66.1%。中山市已建成污水處理廠22座,建成規(guī)模共136.5萬m3/d。由于中心城區(qū)地形呈中心高,周邊低,因排水不暢導致的積水問題較為突出。

3 排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題

3.1 雨水系統(tǒng)現(xiàn)狀主要存在問題

（1）市政雨水管道未覆蓋完全

隨著城市的發(fā)展,中心城區(qū)部分地區(qū)人口逐漸增加,建筑密度逐漸增大,但市政雨水管道建設未跟上城市發(fā)展的腳步,導致部分片區(qū)雨水管道缺失或管道雨污合流現(xiàn)象嚴重,極大程度地影響了片區(qū)排水及水環(huán)境質量。

（2）城市雨水管道設計標準偏低

中山市主要雨水管道大多建設年代較早,設計標準偏低。設計重現(xiàn)期普遍為1年,部分地區(qū)設計標準甚至達不到1年。遇到超出設計標準的大暴雨時,容易發(fā)生內澇。

（3）市政雨水排水設施不完善

除已建管道標準本身偏低外,管道私接亂接、管養(yǎng)不到位導致管道淤積堵塞、河涌水位頂托,外河倒灌、排水泵站和泵閘建設缺失、其他工程施工導致地面標高改變、城市不透水面積不斷增加、徑流系數(shù)增大等原因均也會導致城市內澇。

（4）部分雨水系統(tǒng)設施陳舊老化

中山市中心城區(qū)泵站雨水排水設施投入使用時間較長,部分設施使用時間長達20年,出現(xiàn)不同程度受損及故障。根據調查,中心城區(qū)部分排澇泵站已過大修年限,為保證中心城區(qū)防洪排澇設施運行正常,亟需對相關泵站進行大修；部分排澇泵站的水泵機組存在不同程度的老化問題,存在無備用泵、應急搶險設備缺乏等問題；部分閘門嚴重磨損、鑲銅存在不同程度變型損壞,且由于工況環(huán)境較差,已出現(xiàn)不同程度銹蝕,無法維修；部分閘門屬于單邊止水鑄鐵材質閘門,存在漏水現(xiàn)象等,對泵站日常維護及城市排澇工作已造成較大影響?？梢?中心城區(qū)存在的雨水系統(tǒng)設施陳舊老化等問題,嚴重影響著排水設施運行效果,威脅著城市防洪排澇安全。

3.2 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀及主要存在問題

（1）污水管與截污管互相串接

中心城區(qū)現(xiàn)狀是污水管與截污管道相互串接,進廠干管多沿河敷設,且按照截污標準設計,管徑遠大于常規(guī)污水管設計標準。旱天無雨水時,污水在大管徑截污管道中流速低于不淤流速,導致污染物沉積在截污管道中,影響污水進廠濃度,長期運行還會堵塞管道；雨天時大量雨水進入截污系統(tǒng),將截污管道內沉積污染物沖刷出來溢流入河道,造成河道污染；雨天時雨水大量侵占污水管道空間,管道水位上升,還會引起上游污水系統(tǒng)的頂托和下游污水系統(tǒng)的倒灌冒溢。

（2）截污設施與河涌連通

中山市水系發(fā)達,屬于典型的地面標高低、河水水位高的地區(qū),中心城區(qū)排水口采用拍門或截流堰等截污設施不能防溢流、防倒灌,存在與河涌水連通的現(xiàn)象,導致河水混入污水系統(tǒng)。

（3）雨污分流不徹底

中山市城區(qū)近年來經過雨污分流工程的實施,合流制管道數(shù)量已大大減少,但仍存在合流制覆蓋渠混流污水進入污水管網的情況?，F(xiàn)狀運行的18座污水泵站中,有7座泵站中還建設了一個從覆蓋渠抽水排入污水系統(tǒng)的合流泵房,一定程度上影響了污水廠進水濃度。

（4）管網與城市發(fā)展進度不匹配

隨著中山市中心城區(qū)的發(fā)展,污水量的增加,污水管道已不滿足日益增長的污水水量的轉輸需求,需要結合地區(qū)發(fā)展情況,擴建排水管道。如珍家山DN2000進廠干管長期高水位運行,由于下游的頂托作用,上游污水無法進入污水管網,導致污水冒溢,污染嚴重。

（5）污水干管未完全拉通

現(xiàn)狀部分地區(qū)存在污水干管未完全拉通,污水無出路的問題,如南區(qū)美坪大街DN400污水主管未與下游寮云路DN600污水主管聯(lián)通,現(xiàn)狀臨時接入舊管網、出路不明,須盡快拉通污水干管,保證污水出路。

4 智慧排水平臺建設的必要性

目前,中心城區(qū)各類污水管道存在非設計初衷的互連互通情況,導致污水管網成為大混流系統(tǒng),管網運行情況混亂。排水系統(tǒng)信息化現(xiàn)狀也存在一系列問題,一方面,在相當程度上制約了排水管理業(yè)務的發(fā)展、運行效能和管理水平；另一方面,成為了中山市治水工作信息化發(fā)展的瓶頸,影響中山市治水工作落實乃至中山市智慧城市發(fā)展的進程,必須充分認識、積極應對、妥善解決。

傳統(tǒng)的數(shù)據收集、分析、評估手段已經難以滿足當前污染防治攻堅戰(zhàn),特別是城鎮(zhèn)污水處理提質增效的需求。與此同時,綜合利用多種信息技術的智慧排水系統(tǒng),在近些年隨著信息技術的進步而得到了飛速的發(fā)展,其可為排水系統(tǒng)提供決策支持、提高管理水平、挖掘設施潛力,從而保證排水系統(tǒng)的良好運行。

為了解決中山市排水業(yè)務和管理上存在的一系列問題,更好的推動全市排水管理“一盤棋”,打破“市鎮(zhèn)兩級+廠網分割”短期管理污水處理設施的運營模式,推動“廠網一體化”改革,主動向科技、向信息化要管理效率,全面提升中山市排水綜合管理水平,全面提升管理的效率和問題處理的能力,做到排水管理與中山市城市發(fā)展相適應。在這種形勢下,加強排水智慧化建設帶動排水管理現(xiàn)代化、加快智慧排水系統(tǒng)建設,就顯得尤為重要。

5 智慧排水平臺工程方案設計

5.1 感知神經元方案設計

感知神經元是中山市智慧排水系統(tǒng)的基礎,建立健全物聯(lián)感知網絡,實現(xiàn)對各類排水設施,包括內澇預警點、雨污水管網、河涌排口、水閘等的水位、流量、水質、視頻等數(shù)據的在線監(jiān)測。

對于市、區(qū)有關部門已建、在建和規(guī)劃建設的物聯(lián)感知設備,采取共享交換的方式獲取數(shù)據,不進行前端感知設備的重復建設。水位、流量、水質、視頻等數(shù)據采集的點位可根據點位采用傳感器和視頻采集共桿站的方式,一方面大幅降低建站成本,另外一方面可通過融合網關實現(xiàn)傳感器、視頻、廣播等設備的邊緣智能聯(lián)動。

5.2 感知神經元分級

感知神經元的建設分為三個等級,分別為L1級感知、L2級感知以及L3級感知,三級逐漸完善。

L1級感知是以滿足防汛保障需求為主的初級感知,主要包括內澇預警點、雨污水管網、河涌排口、排洪渠關鍵點等的液位計、AI攝像機、流量計等。L2級感知是在L1級感知的基礎上進一步滿足水質提升需求的中級感知,主要包括排洪渠關鍵點的水質監(jiān)測儀表等。L3級感知是在L2級感知的基礎上,進一步滿足溯源監(jiān)管需求的全要素感知,主要包括截污干管關鍵點的雨污混接檢測裝置等。

6 排水系統(tǒng)區(qū)域運營監(jiān)控方案

6.1 建設目標

堅持以人為本,按照日常工作及防臺防汛并重、常態(tài)和非常態(tài)結合的要求,以業(yè)務為核心,以技術為手段,以管理為保障,依靠資源整合和應用創(chuàng)新,建設一套聯(lián)動的智慧管控、調度及指揮體系,其主要通過中山市中心城區(qū)排水系統(tǒng)區(qū)域運營監(jiān)控中心為載體實現(xiàn)各類功能。

中心城區(qū)排水系統(tǒng)區(qū)域運營監(jiān)控中心為中山市排水管控、調度及指揮體系夯實基礎,滿足中山排水系統(tǒng)日常工作、戰(zhàn)略會商應急處突、指揮調度、運維管理等需求,加快排水工作內容全面匯聚、快速展現(xiàn)、指令高效上傳下達,提供智能化、扁平化和一體化指揮作戰(zhàn)能力,打造一個全市排水管理單位橫向集中,縱向覆蓋相結合的高效指揮調度系統(tǒng)。

6.2 建設原則

中心城區(qū)排水系統(tǒng)區(qū)域運營監(jiān)控中心的建設,結合云端一體的方法論,集成先進的應急聯(lián)動軟硬件系統(tǒng)、通訊系統(tǒng),會商系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等,打造高融合、協(xié)同化、可視化的管控、調度及指揮中心。

（1）高融合

中心城區(qū)排水系統(tǒng)區(qū)域運營監(jiān)控中心建設中,通過采用通信融合、業(yè)務融合、數(shù)據融合等技術,打破傳統(tǒng)“信息孤島”作戰(zhàn)模式,建設高融合的管控、調度及指揮系統(tǒng),跨越傳統(tǒng)顯控系統(tǒng)指揮大廳、會商區(qū)、監(jiān)控區(qū)及不同的業(yè)務部門之間不能實現(xiàn)信息相互共享、互聯(lián)互通的壁壘。

（2）協(xié)同化

通過建設視頻會商系統(tǒng)及融合通信系統(tǒng),讓所有人員、地點所擁有各種不同類型終端通過視頻會議及通信通信技術,簡化溝通方式,提高溝通效率。不管針對組織部門或個人日常的工作,均可實現(xiàn)高效協(xié)同。

（3）可視化

中心城區(qū)排水系統(tǒng)區(qū)域運營監(jiān)控中心,通過分布式顯控/坐席以及調度指揮可視化平臺的建設,將大屏顯示控制、分布坐席管理、日常運維、大屏指揮等重要工作進行實時的可視化操作,解決傳統(tǒng)顯控系統(tǒng)在進行視頻信號、指揮中心設備調度時,處于“盲操盲控”方式,實現(xiàn)對信號及現(xiàn)場設備進行有效的預覽監(jiān)控。

7 結論

本文結合廣東省中山市中心城區(qū)路面積水問題進行了相關的調研和研究,研究結論如下：

（1）排水系統(tǒng)存在的主要問題為市政雨水管道未覆蓋完全、城市雨水管道設計標準偏低、市政雨水排水設施不完善和部分雨水系統(tǒng)設施陳舊老化。

（2）污水系統(tǒng)現(xiàn)狀主要存在問題為污水管與截污管互相串接、截污設施與河涌連通導致河水倒灌、雨污分流不徹底、管網與城市發(fā)展進度不匹配和污水干管未完全拉通。

（3）智慧排水平臺工程是解決當前排水問題的關鍵,此工程的建立主要與兩個方面相關,即感知神經元方案設計和感知神經元分級。

（4）排水系統(tǒng)區(qū)域運營監(jiān)控方案是解決中心城區(qū)積水問題的重要一環(huán),須打造高融合、協(xié)同化、可視化的管控、調度及指揮中心。