北京清環(huán)智慧趙冬泉:如何做基于在線流量監(jiān)測的排水管網入流入滲的分區(qū)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(yè)熱點論壇上,北京清環(huán)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(jiān)測的排水管網入流入滲分區(qū)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(yè)熱點論壇上,北京清環(huán)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(jiān)測的排水管網入流入滲分區(qū)識別。
以下為趙冬泉現場發(fā)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(zhèn)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(tài)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(qū),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(yè)需求
排水管網在線監(jiān)測具有動態(tài)感知預警的功能,起到輔助市政設施規(guī)劃和運行管理的作用,能夠滿足行業(yè)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(jiān)測的功能及作用
圖3 排水管網在線監(jiān)測的需求
怎么做排水管網監(jiān)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(tài)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(jiān)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(jiān)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(jiān)測反饋,對全系統進行遠程調控的能力。
圖4 監(jiān)測分析總體技術路線
三、實施要點
趙冬泉認為,進行管網監(jiān)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(xù)獲得。在此過程中,需要團隊對監(jiān)測方案持續(xù)優(yōu)化完善。
管網監(jiān)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(jiān)測時,需要建立從源-網-站-廠-河整個系統化的角度,考慮監(jiān)測點的鋪設。用大量低成本、高穩(wěn)定的設備,實現對源頭的監(jiān)測,在分支節(jié)點和主干節(jié)點上,有適當的節(jié)點布設,實現分區(qū)的流量和處置情況監(jiān)測,在泵站和廠站的上下游需要有量化的監(jiān)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(jiān)測體系
趙冬泉指出,通過專業(yè)化的設備、專業(yè)化的人、專業(yè)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(guī)劃和應急的需求。趙冬泉認為操作上需要分片區(qū)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(huán)境的特殊性,趙冬泉認為,排水管網監(jiān)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(jiān)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(qū)識別?
一、量化結論
結合案例,趙冬泉表示,首先在監(jiān)測點選擇時,需要結合管網整體系統明確每一個監(jiān)測點所收集數據的意義,每一個監(jiān)測點用于臨時監(jiān)測或長期監(jiān)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(jiān)測布點優(yōu)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(qū)排序
在布點完成后,可以將每個監(jiān)測點、上游服務片區(qū)按照入流入滲進行標記,從而獲知片區(qū)中哪些區(qū)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(qū)分析
三、精細排查
趙冬泉表示,通過管網監(jiān)測,有助于將管網做出合理的分區(qū),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(jiān)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(guī)院(北京)公司生態(tài)市政院院長王家卓點評與行業(yè)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(guī)劃方案會出現很大的問題。北京清環(huán)智慧水務科技有限公司做的事情很有意義。
第二,企業(yè)模式要不斷創(chuàng)新。過去一些企業(yè)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(yè)來講,合理的優(yōu)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。