中山市中心城区智慧排水平台建设思考

2023-03-09毛月红

陕西水利 2023年9期

毛月红

（中山市市政排水事务中心,广东中山 528400）

1 引言

市政工程中排水系统的优劣对于交通有重要影响,对此学者们进行了大量的研究。赵孟哲[1]对区域市政排水系统的运作效果进行了研究,研究结果表明：市政排水系统的规划对于设计排水系统有重要影响。宋培忠等[2]认为城市暴雨导致的内涝,是造成城市积水的重要原因,因此市政排水系统设计中应当重点关注暴雨量。邱晓莹[3]认为市政排水系统的设置应当从路基、路面和绿化带三个方面充分考虑,确保排水系统设计质量。石会霞[4]从多个方面分析了市政道路排水质量差的原因,对此提出了改善城市排水系统的方法。宫经成等[5]认为控源截污是水环境治理的核心,同时提出了排水单元管理技术,以此完善排水单元生活污水排水系统。

然而以上的研究没有对智慧排水系统进行分析,对此本文结合广东省中山市城区积水问题进行研究,并以此为基础提出智慧排水系统。

2 工程概况

中山市位于广东省中南部,地处珠江出海口。2018 年中山市总供水量为14.21亿m3,较2017年减少了0.23亿m3,其中地表水源供水量14.19亿m3。其中蓄水工程供水量0.43亿m3；引水工程供水量4.38亿m3,占30.9%；提水工程供水量9.39亿m3,占66.1%。

2018 年中山市总供水量为14.21亿m3,较2017年减少了0.23亿m3,其中地表水源供水量14.19亿m3。其中蓄水工程供水量0.43亿m3；引水工程供水量4.38亿m3,占30.9%；提水工程供水量9.39亿m3,占66.1%。中山市已建成污水处理厂22座,建成规模共136.5万m3/d。由于中心城区地形呈中心高,周边低,因排水不畅导致的积水问题较为突出。

3 排水系统现状及存在的问题

3.1 雨水系统现状主要存在问题

（1）市政雨水管道未覆盖完全

随着城市的发展,中心城区部分地区人口逐渐增加,建筑密度逐渐增大,但市政雨水管道建设未跟上城市发展的脚步,导致部分片区雨水管道缺失或管道雨污合流现象严重,极大程度地影响了片区排水及水环境质量。

（2）城市雨水管道设计标准偏低

中山市主要雨水管道大多建设年代较早,设计标准偏低。设计重现期普遍为1年,部分地区设计标准甚至达不到1年。遇到超出设计标准的大暴雨时,容易发生内涝。

（3）市政雨水排水设施不完善

除已建管道标准本身偏低外,管道私接乱接、管养不到位导致管道淤积堵塞、河涌水位顶托,外河倒灌、排水泵站和泵闸建设缺失、其他工程施工导致地面标高改变、城市不透水面积不断增加、径流系数增大等原因均也会导致城市内涝。

（4）部分雨水系统设施陈旧老化

中山市中心城区泵站雨水排水设施投入使用时间较长,部分设施使用时间长达20年,出现不同程度受损及故障。根据调查,中心城区部分排涝泵站已过大修年限,为保证中心城区防洪排涝设施运行正常,亟需对相关泵站进行大修；部分排涝泵站的水泵机组存在不同程度的老化问题,存在无备用泵、应急抢险设备缺乏等问题；部分闸门严重磨损、镶铜存在不同程度变型损坏,且由于工况环境较差,已出现不同程度锈蚀,无法维修；部分闸门属于单边止水铸铁材质闸门,存在漏水现象等,对泵站日常维护及城市排涝工作已造成较大影响。可见,中心城区存在的雨水系统设施陈旧老化等问题,严重影响着排水设施运行效果,威胁着城市防洪排涝安全。

3.2 污水系统现状及主要存在问题

（1）污水管与截污管互相串接

中心城区现状是污水管与截污管道相互串接,进厂干管多沿河敷设,且按照截污标准设计,管径远大于常规污水管设计标准。旱天无雨水时,污水在大管径截污管道中流速低于不淤流速,导致污染物沉积在截污管道中,影响污水进厂浓度,长期运行还会堵塞管道；雨天时大量雨水进入截污系统,将截污管道内沉积污染物冲刷出来溢流入河道,造成河道污染；雨天时雨水大量侵占污水管道空间,管道水位上升,还会引起上游污水系统的顶托和下游污水系统的倒灌冒溢。

（2）截污设施与河涌连通

中山市水系发达,属于典型的地面标高低、河水水位高的地区,中心城区排水口采用拍门或截流堰等截污设施不能防溢流、防倒灌,存在与河涌水连通的现象,导致河水混入污水系统。

（3）雨污分流不彻底

中山市城区近年来经过雨污分流工程的实施,合流制管道数量已大大减少,但仍存在合流制覆盖渠混流污水进入污水管网的情况。现状运行的18座污水泵站中,有7座泵站中还建设了一个从覆盖渠抽水排入污水系统的合流泵房,一定程度上影响了污水厂进水浓度。

（4）管网与城市发展进度不匹配

随着中山市中心城区的发展,污水量的增加,污水管道已不满足日益增长的污水水量的转输需求,需要结合地区发展情况,扩建排水管道。如珍家山DN2000进厂干管长期高水位运行,由于下游的顶托作用,上游污水无法进入污水管网,导致污水冒溢,污染严重。

（5）污水干管未完全拉通

现状部分地区存在污水干管未完全拉通,污水无出路的问题,如南区美坪大街DN400污水主管未与下游寮云路DN600污水主管联通,现状临时接入旧管网、出路不明,须尽快拉通污水干管,保证污水出路。

4 智慧排水平台建设的必要性

目前,中心城区各类污水管道存在非设计初衷的互连互通情况,导致污水管网成为大混流系统,管网运行情况混乱。排水系统信息化现状也存在一系列问题,一方面,在相当程度上制约了排水管理业务的发展、运行效能和管理水平；另一方面,成为了中山市治水工作信息化发展的瓶颈,影响中山市治水工作落实乃至中山市智慧城市发展的进程,必须充分认识、积极应对、妥善解决。

传统的数据收集、分析、评估手段已经难以满足当前污染防治攻坚战,特别是城镇污水处理提质增效的需求。与此同时,综合利用多种信息技术的智慧排水系统,在近些年随着信息技术的进步而得到了飞速的发展,其可为排水系统提供决策支持、提高管理水平、挖掘设施潜力,从而保证排水系统的良好运行。

为了解决中山市排水业务和管理上存在的一系列问题,更好的推动全市排水管理“一盘棋”,打破“市镇两级+厂网分割”短期管理污水处理设施的运营模式,推动“厂网一体化”改革,主动向科技、向信息化要管理效率,全面提升中山市排水综合管理水平,全面提升管理的效率和问题处理的能力,做到排水管理与中山市城市发展相适应。在这种形势下,加强排水智慧化建设带动排水管理现代化、加快智慧排水系统建设,就显得尤为重要。

5 智慧排水平台工程方案设计

5.1 感知神经元方案设计

感知神经元是中山市智慧排水系统的基础,建立健全物联感知网络,实现对各类排水设施,包括内涝预警点、雨污水管网、河涌排口、水闸等的水位、流量、水质、视频等数据的在线监测。

对于市、区有关部门已建、在建和规划建设的物联感知设备,采取共享交换的方式获取数据,不进行前端感知设备的重复建设。水位、流量、水质、视频等数据采集的点位可根据点位采用传感器和视频采集共杆站的方式,一方面大幅降低建站成本,另外一方面可通过融合网关实现传感器、视频、广播等设备的边缘智能联动。

5.2 感知神经元分级

感知神经元的建设分为三个等级,分别为L1级感知、L2级感知以及L3级感知,三级逐渐完善。

L1级感知是以满足防汛保障需求为主的初级感知,主要包括内涝预警点、雨污水管网、河涌排口、排洪渠关键点等的液位计、AI摄像机、流量计等。L2级感知是在L1级感知的基础上进一步满足水质提升需求的中级感知,主要包括排洪渠关键点的水质监测仪表等。L3级感知是在L2级感知的基础上,进一步满足溯源监管需求的全要素感知,主要包括截污干管关键点的雨污混接检测装置等。

6 排水系统区域运营监控方案

6.1 建设目标

坚持以人为本,按照日常工作及防台防汛并重、常态和非常态结合的要求,以业务为核心,以技术为手段,以管理为保障,依靠资源整合和应用创新,建设一套联动的智慧管控、调度及指挥体系,其主要通过中山市中心城区排水系统区域运营监控中心为载体实现各类功能。

中心城区排水系统区域运营监控中心为中山市排水管控、调度及指挥体系夯实基础,满足中山排水系统日常工作、战略会商应急处突、指挥调度、运维管理等需求,加快排水工作内容全面汇聚、快速展现、指令高效上传下达,提供智能化、扁平化和一体化指挥作战能力,打造一个全市排水管理单位横向集中,纵向覆盖相结合的高效指挥调度系统。