北京清控人居-智慧排水管理实践经验与问题探讨.ppt

1、智慧排水管理实践经验与问题探讨,第十一届中国智慧城市建设技术研讨会暨设备博览会,内容提要,现状及智慧排水框架 智慧排水核心内容 智慧排水特点及实施建议,背景,快速城镇化的现实,设施管理粗放的现状,极端气候条件的干扰,城市内涝 积水/溢流 影响正常生活 危及财产生命 破坏生态环境,国内排水管网管理情况总结,家底”不清，资料利用效率低，部分城市已经开展了排水管网GIS管理系统的建设及应用，但是规范不统一； 与排水规划管理业务缺乏深层次结合，仅满足了短期地图浏览及数据查询等功能，未能实现排水系统资产的全过程管理。 管网模型及在线监测系统的应用仍处在初级阶段，缺少长期定量化的动态数据，仅在部分城市进行

2、了探索性应用。 缺乏实现管网、污水厂、泵站及调蓄池等设施信息统一管理、相互关联、动态调度的信息共享平台，排水系统智能化运行程度有待提高。 决策以主观判断为主，基于全过程的系统分析模式尚未建立，不能有效分析土地开发对雨水系统的影响。,国家及行业相关文件,国办发201323号：国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知 国发201336号:国务院关于加强城市基础设施建设的意见 国办发201427号：国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见 中华人民共和国国务院令 第641号:城市排水与污水处理条例 第三章 排 水第十七条县级以上地方人民政府应当根据当地降雨规律和暴雨内涝风险情况，

3、结合气象、水文资料，建立排水设施地理信息系统，加强雨水排放管理，提高城镇内涝防治水平。 室外排水设计规范GB50014-2006（2014年版）技术要求 补充规定推理公式法计算雨水设计流量的适用范围和采用数学模型法的要求。,国外技术发展,资产管理：进行长期有效、精细化与周期性资产管理（Asset Management），利用GIS、数据库、Web等技术科学管理排水系统的海量资产数据，制定和实施合理的巡查养护计划（Preventive Maintenance）保证排水系统的正常运转及有效性，科学管理成本控制。 监测广泛应用：如悉尼超过400台的流量计，在1990年已是世界上最大的流量监测网络。

4、模型评估：发达国家在区域土地开发、排水系统建设项目立项，均要首先通过排水管网模型评估的建设项目管理程序，在西方国家30年的发展历程中已得到了充分的肯定。,排水系统管理发展趋势,随着科学技术的进步与社会的发展，传统的以人工经验为主的粗放式管理方式已经无法适应复杂的城市排水系统； 使用信息化技术提高排水系统的规划建设、运营维护管理及服务水平是实现智慧排水的必要工作，是实现智慧城市的重要内容之一，也是智慧城市排水系统科学管理趋势。,排水数字化管理三个发展阶段,1. 纸图与简单计算机管理模式 纸图、简单信息化（Excel、CAD） 工人记忆、活地图 2. 基于GIS的管理模式 体现地理特征、实现基本的

5、地图显示和查询功能 3. 基于监测和模拟的综合管理模式 综合集成GIS和专业模型的优势 建立精细化业务管理流程 采集在线监测数据，动态模拟分析评估 对管网规划及运行调度提供科学决策平台,技术进步和发展趋势,智慧排水管网管理模式,智慧排水典型技术框架,智慧排水管理的核心内容,设施管理 基于GIS的设施数据的管理与动态维护 在线监测 运行工控的在线监测和预警 模型评估 建模评估的本地化、专业化 综合决策 基于模型、监测，支撑业务的综合管理及决策,软件体系 集“资产管理-巡查养护-事故应急-模拟分析”于一体的、可伸缩、可扩展的特色排水管网综合业务管理与分析平台 硬件支撑 为运营模式构建提供可靠的、适

6、宜的、必要的硬件支撑 组织管理 优化排水管理的组织结构、人员构成、管理制度，提高排水管理效率,内容提要,现状及智慧排水框架 智慧排水核心内容 智慧排水特点及实施建议,普查摸清现状 尽快对当地的地表径流、排水设施、受纳水体等情况进行全面普查（运行工况信息） 建立管网等排水设施地理信息系统（空间地理信息） 城市排水防涝设施普查信息平台 为建立城市排水防涝数字化管控平台创造条件 全面评估城市排水防涝能力和风险（数据基础）,城市排水防涝设施普查数据采集与管理 技术导则（建城201388号）,城市排水防涝设施数据采集与维护技术规范（GB/T51187-2016）,1. 总则 2. 术语 3. 基本规定

7、4. 数据采集 5. 数据录入 6. 数据校核 7. 数据维护与应用 附录A 城市排水防涝设施数据表 附录B 城市排水防涝设施与要素的分类编码及数据表说明 附录C 数据采集参考技术标准及方法 附录D 排水防涝设施常见拓扑问题类型及判别解决方法,设施数据普查流程,城市排水防涝设施数据采集与维护技术规范（GB/T51187-2016）,现场测绘的要点,现场测绘方案的科学合理性 统筹兼顾排水管理的数据要求 测绘单位与管理部门的紧密配合 测绘成果的质量。 现场测绘数据精度的保障。 多种方式的数据校核。 测绘成果信息化应用与反馈更新,数据库总体设计,结构可扩充性 拓扑可维护性 数据完整性 空间与属性可关

8、联性 空间数据多源性 数据编辑并发性 数据安全性,综合数据库设计,管网数据标准化入库,数据批量导入或编辑维护完成后，应对数据的完整性、异常值、拓扑关系进行核查。,数据校核与现场核实,管道反向,管径缺失,井底标高缺失,管底标高缺失,管道重叠,连接关系错误,零散点,缺少连接管道,测绘数据,核实数据,YS70001，该检查井位于京江路，因施工临时混接,WS4696，该排放口位于桃西路道路上，流向不明，实为连通到下游为河道,孤立管道,雨污混接,WS84602，位于九华山路，污水管流向为由南向北，且污水与雨水混接管不存在,数据校核与现场核实,管道反向,软件管理平台,C/S（桌面版）,B/S（网页版）,功

9、能：数据编辑维护 使用人员：数据维护人员,功能：数据查看 使用人员：所有使用数据人员,有效的数据动态更新维护机制,设计、规划、建设阶段,运营阶段,不同监测与监测方法对比,在线监测设备选型技术要求,排水管道监测要求： 处于腐蚀性环境（硫化氢、氨和硫酸） 间歇性爆炸性环境（甲烷和碳氢化合物） 暴露于油或油脂、有机废物、工业废物中 管道充满度在0-1之间变化 周期性的淹没于水中 监测点流量与水质等过程值大幅度变化 管道底部的固体沉积物质对传感器影响 需要进行电池供电 通过无线网络进行通讯 设备选型关键： 防潮、防水、安装维护方便、防爆,在线监测方案制定与实施,实用性原则、分散与集中相结合代表性原则

10、、可行性原则只有选择合适的监测点，并科学严谨的安装监测设备，才能获得有实用价值的在线监测数据。,监测设备维护重要性,理想实施方式软硬一体 为监测预警提供一站式解决方案,现场设备+云服务器+多终端访问+实时报警,国内首款 移动互联网排水监测设备,软硬一体 即装即用 智能在线 云端管理,SmartWater,液位低于预警线： 15分钟通讯一次 晚7：00-早7：00休眠 液位高于预警线： 5分钟通讯一次 液位高于报警值： 1分钟通讯一次 设备直发短信报警,智能在线： 在需要的时候，准时在线,报警线,预警线,云端管理： 数据、报警、配置一个不漏 状态、曲线、统计信息随身携带 设备状态、在线数据、对比

11、分析,云端管理： 数据、报警、配置一个不漏 状态、曲线、统计信息随身携带 设备状态、在线数据、对比分析,基于监测数据的排水规律分析识别,长期规律监测和分析 多点位、高频次的液位、流量与水质监测数据，用于排水管网长期运行规律及典型积水事件的分析； 短期风险预警及报警 提前预判排水管道溢流风险，进行内涝或溢流事件预警和报警信息的及时推送和发布。,旱期不带压、降雨影响较大（在雨期，液位、流量均有所增加，导致管段带压）,基于监测数据的排水规律识别,时间序列分析,0.7m,2.7m,雨天漫溢风险,基于监测数据的排水规律识别,2.56m,异常事件分析污水管道上下游水力分析,基于监测数据的排水规律分析识别,

12、黄山东路,黄山夜市,基于监测数据的海绵城市考核评估,指标：水生态年径流总量控制率 所需数据：排水分区出口、关键管网节点、地块雨水排口液位、流量监测数据 计算指标：实际控制雨量（mm） 年径流总量控制率、场次降雨达标率 评估方法： 按照指南中的方法，计算城市年径流总量控制率与日降雨量之间的关系，明确城市控制年径流总量控制率所对应的日降雨量，作为控制降雨量 在雨季，通过雨量计观测降雨数据，对于低于控制降雨量的降雨，出口不应监测到液位或者流量变化。,现有模型软件,EPA SWMM,国外,国内,模拟软件应考虑以国际通用的底层模型（数据透明，方便共享）为主，基于地理信息系统，强调系统评估分析过程对规划编

13、制的作用,DigitalWater Simulation的特点,排水管网动态模拟分析技术,典型的排水模型应用技术路线,排水管网模型应用模式,污水管网模型 污水管网现状评估 改造方案设计和评估 污水管网负荷分析 污水管网清淤效果分析 户线接入方案评估 规划方案评估与优化 合流制管网溢流分析,雨水管网模型 雨水管网溢流分析 规划方案评估与优化 雨洪利用工程评估与优化 雨水泵站联合调度 面源污染控制策略评估 低影响开发措施评估优化,评估诊断与现状分析,干管充满度较大，负荷较高，部分管道处于过载状态 可用于优化调度的空间很小 发生溢流或破损的风险较高,污水厂及泵站 能力评估,评估诊断与现状分析,管网能

14、力评估,排水标准评估 管道排水标准重现期基本均大于2年一遇，其中重现期在2年至3年之间的占总管网成都的47.6%，重现期3年至5年的占40.5%，大于5年一遇的占11.9%。,评估诊断与现状分析,内涝风险评估,最大积水深度,大于15cm积水时间（交通影响时间）情况分析,河道水位对管网顶托分析,评估诊断与现状分析,规划改造效果评估,应用模型辅助决策,泵站、调蓄池泵站策略优化评估,应用模型辅助决策,普吉路溢流堰前,菱角塘溢流堰前,云山路与二环西路交叉口,丹霞路新闻中心门口,应用模型辅助决策,雨水径流污染评估及综合削减量计算,规划区内多雨季节各管控分区SS削减量空间分布图,规划区内各管控分区少雨季节

15、SS削减率空间分布图,总削减量为点源削减量与面源削减量之和。根据污染物产生总量计算得出综合削减率（以SS为计）。经计算得出区域内少雨季节综合削减量分别为SS为53178.56t/a，SS削减率89.59%，多雨季节为42809.89t/a，SS削减率为90.1%。,应用模型辅助决策,海绵城市LID设施设计效果评估,对1年重现期的暴雨进行模拟分析，对整体区域进行水量平衡分析。经下凹式绿地、透水砖等雨水管理措施后，可以滞蓄设计范围内42.6mm的降雨，符合设计目标，流域出流量明显减少，峰值显著降低延后。,SS处理率达77%,42.6mm,应用模型辅助管理,应用模型辅助管理,DigitalWater

16、TM DS 智慧水务管理软件体系,行业管理平台,数字给水平台,基础支撑,数字排水平台,在线监测,供排水模型,硬件支撑平台,记录,监管,记录,监管,设施信息管理 智能调度 设备管理 营业收费 ,生产运营监管 成本监管 流程化审批 绩效管理 ,设施信息管理 管网巡查养护 防汛应急 排水户管理 ,GIS数据库,现场人员,业务管理人员,行业监管人员,手机端,桌面端、网络端,网络端,任务接收 任务工单填报、上传 拍照 GIS查看 GPS定位,管网地图 任务过程监管 统计分析,计划审核 任务总体监管 绩效考核,实现行业信息的监管与绩效考核,实现业务管理的标准化与精细化 实现资产信息动态维护与复杂模拟分析,

17、实现现场 信息互动,DigitalWaterTM DS 智慧水务管理软件体系,雨水养护,污水养护,业务流程标准化与角色定位,雨水巡查,污水巡查,多部门交互流程梳理、重造，固化、清晰化，与软件功能对应，解决多部门的业务交互,通过“用户-角色-权限”的方式保证业务成果数据的安全和合理使用；,角色列表,角色、用户、权限关系示意图,业务流程标准化与角色定位,通过“用户-角色-权限”的方式保证业务成果数据的安全和合理使用；,角色列表,角色、用户、权限关系示意图,业务流程标准化与角色定位,应用模式：管网资产全生命周期管理,应用模式：巡查养护,应用模式：防汛应急指挥调度系统,梳理流程、明确角色,防汛应急指挥

18、调度系统,指挥中心,模型 预测,物资 人员 位置,监测 实时动态,汛前预测,气象 信息,防汛应急指挥调度系统,上报,汛中应急,防汛应急指挥调度系统,汛后评估,防汛应急指挥调度系统,汛后评估,防汛应急指挥调度系统,汛后评估,可视化、全方位展示，目标、建设、考核一张图 海绵城市建设效果六大方面、十八项指标的全方位评估 海绵建设效果（各项指标）逐级追溯、实时更新,总体目标介绍,海绵城市一体化管控平台,可视化、全方位展示，目标、建设、考核一张图 海绵城市建设效果六大方面、十八项指标的全方位评估 海绵建设效果（各项指标）逐级追溯、实时更新,总体目标介绍,排水分区目标专题图,海绵城市一体化管控平台,可视化

19、、全方位展示，目标、建设、考核一张图 海绵城市建设效果六大方面、十八项指标的全方位评估 海绵建设效果（各项指标）逐级追溯、实时更新,总体目标介绍,排水分区目标专题图,地块目标专题图,海绵城市一体化管控平台,内容提要,现状及智慧排水框架 智慧排水核心内容 智慧排水特点及实施建议,智慧排水管理模式的特点,统一的数据库、完备的软件系统、必要的硬件支撑、标准的管理流程； 详细而全面地记录管网管理与维护的全过程信息； 耦合先进的排水管网模型和多种数据分析方法，提供全面的专业分析手段，加强科学决策； 集成在线监测数据，动态诊断和评估复杂污水管网系统的运行状况； 能将数据分析结果及时反馈和优化业务工作，切实体现信息化的价值。,数据采集,数据存储,数据分析,优化业务,第一阶段：管网普查与资产管理 开展排水管网测绘、普查与资产整理入库工作，制定并实施监测方案，对数据进行标准化处理，进行拓扑检查与修正，构建能基本反映现状排水GIS数据库。 重点：不突出强调成果统计汇总