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為深入貫徹落實習近平總書記關于“一泓清水入黃河”戰(zhàn)略部署，沿黃省份都在大力推進雨污分流改造，確保雨水入河，污水入廠。山西省太原市制定了《太原市“一泓清水入黃河”攻堅行動方案》，全面推動排水工程改造，通過實施錯混接點整改、老舊小區(qū)實施雨污分流改造、更新改造污水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)專業(yè)化運維等一系列工程手段，全方位整改排水系統(tǒng)問題。同時按照住建部、山西省住建廳城市基礎設施生命線安全工程建設相關標準規(guī)范文件精神，落實生命線安全工程隨新建、改造工程同步設計、同步施工、同步驗收、同步使用的“四同步”要求，在新建、改造城市排水管網(wǎng)時同步建設城市生命線安全工程，建立了太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目。項目以排水物聯(lián)感知監(jiān)測體系為基礎，全方位智能化采集排水管網(wǎng)實時運行狀態(tài)，建立起立體感知監(jiān)測-數(shù)據(jù)對比分析-管網(wǎng)問題診斷-常態(tài)巡檢養(yǎng)護-工程提升改造的排水閉環(huán)管理體系，通過平臺驗證雨污分流成效、精準診斷管網(wǎng)病害、構建科學防汛指揮體系、推動水環(huán)境達標。

太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目通過整合城區(qū)雨污水管網(wǎng)、泵站、污水廠、河道排口、重點排水戶、低洼積水點等相關數(shù)據(jù)，接入泵站運行數(shù)據(jù)、污水廠運行數(shù)據(jù)、排污量、低洼積水點液位、泵站視頻、水雨情、氣象等信息，實現(xiàn)對全市雨污管網(wǎng)、泵站、污水廠及其他相關附屬設施的智能監(jiān)測管控，建成一個集信息共享、綜合運行監(jiān)控、應急處置、輔助決策分析于一體的多功能綜合管理平臺，為排水業(yè)務管理、防澇指揮等提供支持，構建“源網(wǎng)站廠河”一體化管理的新模式，形成具備實時感知、業(yè)務聯(lián)動、預警預報、輔助決策和應急調(diào)度功能的排水綜合管理體系。

（一）摸清家底，構建“管網(wǎng)一張圖”

通過排水設施數(shù)據(jù)調(diào)查，構建太原市管網(wǎng)、泵閘、排口等排水設施匯聚一張圖，助力查明地下排水管網(wǎng)種類、規(guī)模、空間分布、功能屬性、結構形式與產(chǎn)權歸屬等信息，實現(xiàn)地下排水管網(wǎng)全覆蓋、無盲區(qū)。針對城市排水關系進行拓撲分析，對管網(wǎng)隱患進行排查，全面掌握城市每一根“毛細血管”的健康狀態(tài)。

（二）構建廠-站-網(wǎng)-源全流程智能感知體系

充分利用排水生命線運維管理基礎數(shù)據(jù)，對城市排水生命線運行情況、面臨的主要風險、水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等方面進行風險評估。太原市城鄉(xiāng)管理局委托太原市市政工程設計研究院對太原市排水體系進行梳理，明確排水管網(wǎng)重點監(jiān)測點位、監(jiān)測指標和監(jiān)測方法，制定了城市排水生命線安全工程監(jiān)測體系建設專項方案。

結合太原市現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)分區(qū)、污水系統(tǒng)分區(qū)、受納水體、地形地勢現(xiàn)狀，對太原市47個雨水系統(tǒng)關鍵排口、區(qū)域泵站、核心管網(wǎng)匯聚點以及太原市8個污水系統(tǒng)的污水處理廠、污水泵站、核心管網(wǎng)匯聚點、典型排水戶進行監(jiān)測。通過物聯(lián)監(jiān)測體系為管網(wǎng)隱患溯源、防澇聯(lián)合調(diào)度提供完善的數(shù)據(jù)支撐。

圖2 排水管網(wǎng)監(jiān)測布點圖

1、排水管網(wǎng)監(jiān)測

排水管網(wǎng)監(jiān)測方面重點梳理雨天溢流節(jié)點、不明外水入侵節(jié)點、主干匯水節(jié)點、污水管網(wǎng)高水位運行節(jié)點等作為重點監(jiān)測對象，首批選取點位156處。基于排水管網(wǎng)重要節(jié)點的水位、流量、水質(zhì)，提供城市排水系統(tǒng)運行的智能監(jiān)測、分析和仿真預測，提升城市排水系統(tǒng)運行效率、管網(wǎng)隱患診斷和污水偷排判定能力，保障排水管網(wǎng)穩(wěn)定運行及排水流暢。

2、排河口監(jiān)測

排口監(jiān)測方面結合太原市雨水分區(qū)情況，梳理自流排水分區(qū)核心干管匯聚排口以及雨季潛在溢流風險排口，首批選取點位39處。入河排口監(jiān)測通過在雨水管網(wǎng)入河排口布設水位、流量、水質(zhì)等智能監(jiān)測設備，掌握排口水位、流量以及水質(zhì)，實現(xiàn)雨水排口狀態(tài)的監(jiān)測預警，通過現(xiàn)場真實畫面反饋排口運行情況。

3、泵站管控

梳理強排雨水分區(qū)區(qū)域泵站以及大型泵站，首批選取點位37處。實時監(jiān)測提升泵站水位、流量以及水質(zhì)，掌握泵站節(jié)點排水運行情況，旱季分析排水規(guī)律，為溯源管網(wǎng)隱患提供數(shù)據(jù)支撐，雨季為防洪排澇提供數(shù)據(jù)支撐。

4、城區(qū)內(nèi)澇監(jiān)測

聯(lián)動接入太原市城市內(nèi)澇監(jiān)測數(shù)據(jù)，太原市在下穿隧道、低洼易澇區(qū)等布設監(jiān)測點位703處，掌握內(nèi)澇風險點積水水位、視頻監(jiān)控等動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供城市內(nèi)澇風險區(qū)域積水水位實時在線監(jiān)測預警和內(nèi)澇災害程度分析，保證有險情及時報警并高效處置。

5、井蓋監(jiān)測

井蓋監(jiān)測方面實時監(jiān)測易澇區(qū)域周邊重點路段的各井蓋開閉狀態(tài)、異動狀態(tài)和健康狀態(tài)(包括井蓋松動、異響等)，保障行人安全，避免交通事故發(fā)生。

6、雨量監(jiān)測

結合太原市內(nèi)澇風險點的分布，在區(qū)域內(nèi)布設雨量監(jiān)測設備，實時監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的降雨量變化，為排水防澇提供數(shù)據(jù)支撐。

太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目還構建了排水管網(wǎng)物聯(lián)監(jiān)測設備輪換體系，按照先片區(qū)、再局部、再溯源的思路，第一階段基于監(jiān)測數(shù)據(jù)，診斷發(fā)現(xiàn)排口及主干管網(wǎng)隱患問題，按隱患嚴重程度進行分階段輪換精細監(jiān)測，將感知設備集中在幾個分區(qū)，診斷出分區(qū)隱患后再輪換至其他分區(qū)，形成隱患診斷報告。

基于排水體系河-廠-站-網(wǎng)-源監(jiān)測數(shù)據(jù)構建形成完善的太原市排水運行診斷評估體系。從“河”-河道排口調(diào)查和雨污混流調(diào)查、“廠”-污水處理廠水質(zhì)水量分析、“站”-泵站水質(zhì)水量分析、“網(wǎng)”-市政管網(wǎng)檢測監(jiān)測、“源”——排水戶水質(zhì)分析，五個方面進行診斷工作。

通過污水處理廠水質(zhì)、水量分析數(shù)據(jù)，實時掌握污水處理廠運行情況，通過分析廠區(qū)服務范圍內(nèi)用水數(shù)據(jù)和污水處理廠收水數(shù)據(jù)，判斷外水入侵情況；在排水管網(wǎng)診斷方面，通過關鍵節(jié)點水質(zhì)、水量監(jiān)測并結合現(xiàn)場清淤檢測、管網(wǎng)缺陷及雨污混接調(diào)查的方式，查明污水管、合流管線問題，明確混接具體位置；在河道排口調(diào)查方面，通過查清排污口的排水屬性，溯源排口上游管網(wǎng)拓撲關系，調(diào)查晴天、雨天排放和溢流情況，評估雨水排口的倒灌風險和雨污混流風險，通過對河道周圍管網(wǎng)的檢測診斷分析，分析雨污混流程度；在排水戶水質(zhì)分析方面，通過對項目范圍內(nèi)典型排水戶出口的水質(zhì)監(jiān)測，評估排水戶超標排放風險。

具體成效分為以下幾個方面：

（一）精準診斷管網(wǎng)病害

項目運行以來，持續(xù)診斷太原市排水管網(wǎng)隱患問題，通過在監(jiān)測布點的管道中，識別高水位、低流速運行的管道，評估溢流、淤積等運行風險分布，為太原市排水管網(wǎng)日常巡查養(yǎng)護提供科學的數(shù)據(jù)支撐。基于排水管網(wǎng)旱天流量監(jiān)測數(shù)據(jù)及水質(zhì)化驗分析數(shù)據(jù)，對太原市各片區(qū)進行旱天外來水入流入滲分析，雨季根據(jù)降雨和管網(wǎng)流量數(shù)據(jù)，分析對比旱季流量運行規(guī)律以及雨天流量規(guī)律，分析不同降雨情況下的排水管網(wǎng)入流入滲的情況，同時根據(jù)分析結果，通過輪換監(jiān)測的方式進一步對問題片區(qū)布點監(jiān)測，進一步縮小問題區(qū)域，精準定位入流入滲、混接錯接節(jié)點，為太原市雨污分流改造提供科學的數(shù)據(jù)支撐。

（二）驗證雨污分流成效

2023年6月起，太原市城鄉(xiāng)管理局集中開展雨污分流改造，目前已改造完成3186個混接節(jié)點，其中市政管網(wǎng)混接點1961個、源頭混接點1245個，改造完成合流制管網(wǎng)改造102.26公里、240條。太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目建立了對排水管網(wǎng)智能診斷算法，對比分析太原市雨污分流改造前后管網(wǎng)水質(zhì)、流量數(shù)據(jù)，驗證工程改造成效，通過系統(tǒng)驗證太原市雨污分流改造成效顯著，改造后的雨水管網(wǎng)基本消除雨季污水溢流、入滲的情況，污水管網(wǎng)基本消除雨季雨水入侵的情況。

2024年，太原市城鄉(xiāng)管理局對迎澤大街混接及合流管網(wǎng)進行全面改造，通過在迎澤大街沿線排水管網(wǎng)部署監(jiān)測設備63套，針對雨水管網(wǎng)重要節(jié)點、雨水排口、污水管網(wǎng)重要節(jié)點、重要排水戶和雨量監(jiān)測共布設了37個監(jiān)測點，對改造后的迎澤大街排水管網(wǎng)進行全面監(jiān)測分析。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，改造后的迎澤大街排水管網(wǎng)穩(wěn)定運行，已全面消除排水管網(wǎng)混接、合流、淤堵等隱患問題。同時，針對管網(wǎng)異常監(jiān)測指標，向上游管網(wǎng)隱患問題進行溯源排查，初步診斷出迎澤大街上有雨污水管網(wǎng)入流入滲、管網(wǎng)錯接風險點近十處。

（三）地上地下聯(lián)動指揮

太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目構建排水生命線安全主動預防監(jiān)測體系，并充分結合“城市運行管理服務平臺”建設要求，整合、對接已建成的太原市城市內(nèi)澇預警監(jiān)測平臺，推動構建地上地下一體的防澇指揮聯(lián)動方案，利用泵站排水能力、上下游關系、結構特點以及水位、水量變化趨勢，來綜合判斷排水系統(tǒng)的運行負荷并進行多層級泵站之間的水量分配，通過分析排水負荷、掌握排水流向、模擬排水場景，制定合理聯(lián)合調(diào)度方案。

太原市北張退水渠雨季存在高水位運行、退水不及時，導致周邊路面積水、雨水倒灌地下室等問題。為緩解雨季北張渠退水壓力，太原市城鄉(xiāng)管理局在真武路開展雨污分流改造，構建雨水干管系統(tǒng)，通過控制雨水流徑、流量，將路面279公頃匯水面積的雨水引流納入大村雨水泵站系統(tǒng)，由大村雨水泵站調(diào)度分配。通過工程改造與排水調(diào)度相結合，減少了太原市北張退水渠高位水運行、倒灌、溢流等風險，提高內(nèi)澇積水區(qū)域雨水入網(wǎng)效率，最大限度利用有效調(diào)蓄空間，減緩了周邊區(qū)域內(nèi)澇問題。

（四）處置風險閉環(huán)管理閉

太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目下一步將與太原市城市運行管理服務平臺、太原市市政綜合監(jiān)管平臺的對接，建立健全行業(yè)主管及相關部門、運營管理單位之間信息互通、協(xié)調(diào)聯(lián)動、快速響應、高效處置的工作機制，推動實現(xiàn)整個排水體系從監(jiān)測、分析、預警、派單到處置的閉環(huán)管理。

太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目形成太原市排水體系立體感知監(jiān)測-數(shù)據(jù)對比分析-管網(wǎng)問題診斷-工程提升改造-改造成效驗證的閉環(huán)管理體系。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析識別排水系統(tǒng)的問題，基于問題形成日常養(yǎng)護及工程改造計劃，太原市市政公共設施建設管理中心通過日常運維及城市更新工程，開展擠外水、治混接、收污水、減溢流工程，逐步消除排水系統(tǒng)隱患問題，通過平臺分析對比工程改造前后排水管網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)，驗證工程改造成效，從而推動太原市排水體系的健康發(fā)展。

（一）分區(qū)實現(xiàn)排水管網(wǎng)精細監(jiān)測。建立監(jiān)測設備輪換使用模式，一方面大大減少項目投資，另一方面提高設備使用效率，通過設備輪換逐步推動各排水分區(qū)的精細監(jiān)測，為管網(wǎng)診斷提供更精確的數(shù)據(jù)。

（二）分級實現(xiàn)排水管網(wǎng)精準診斷。對整體工程目標開展分級分區(qū)診斷工作，根據(jù)拓撲關系進行一級、二級分區(qū)，不同層級采取相應的監(jiān)測檢測方案，做到以問題為導向，有的放矢，避免按照絕對路線盲目開展工作，提高工作效率。

（三）地上地下聯(lián)動科學排水防澇。地上內(nèi)澇監(jiān)測、地下管網(wǎng)監(jiān)測，分析每個內(nèi)澇風險點積水成因，比如收水能力不足、抽排能力不足、泵站未抽排、管道堵塞等，通過分析排水負荷、掌握排水流向、模擬排水場景，制定合理排水防澇聯(lián)合調(diào)度方案。

太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測項目通過對排水設施運行監(jiān)測數(shù)據(jù)和管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行多維度分析，實現(xiàn)排水設施運行異常情況實時預警和主動發(fā)現(xiàn)，改變以往工作中，需要在人員巡查或等問題暴露時才發(fā)現(xiàn)的被動局面。在太原市城市排水生命線安全運行監(jiān)測系統(tǒng)的支持下，實現(xiàn)排水設施養(yǎng)護工作的升級，改變以往的設施問題被動發(fā)現(xiàn)局面。

通過項目建設，排水管網(wǎng)隱患定位工作由原來消耗大量人力進行管網(wǎng)大范圍排查的工作模式，轉變?yōu)橥ㄟ^系統(tǒng)分析可能的隱患點，再進行有針對性的排查，實現(xiàn)隱患排查工作模式從“廣撒網(wǎng)”到“精確打擊”的轉變，提高了排水管網(wǎng)隱患排查的工作質(zhì)量與效率，為整個太原市排水體系的巡查、管養(yǎng)、改造提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。同時項目將防澇應急所需的管網(wǎng)運行情況、泵閘站工作情況等多種地下運行數(shù)據(jù)與地面數(shù)據(jù)進行整合，并實現(xiàn)在地圖上“一鍵調(diào)度”，改變以往工作中，管理維護部門難以掌握地下排水管網(wǎng)運行情況的業(yè)務痛點。