北京清控人居智慧排水管理实践经验与问题探讨.ppt

智慧排水管理实践经验与问题探讨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内容提要n现状及智慧排水框架现状及智慧排水框架n智慧排水核心内容智慧排水核心内容n智慧排水特点及实施建议智慧排水特点及实施建议背景背景快速城镇化的现实快速城镇化的现实设施管理粗放的现状设施管理粗放的现状极端气候条件的干扰极端气候条件的干扰城市内涝城市内涝积水积水/溢流溢流影响正常生活影响正常生活危及财产生命危及财产生命破坏生态环境破坏生态环境2012年2013年2014年2015年2016年国内排水管网管理情况总结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；规范不统一；与排水规划管理业务缺乏深层次结合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管网模型及在线监测系统的应用仍处在初级阶段初级阶段，缺少长期定量化的动态数据，仅在部分城市进行了探索性应用。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，基于全过程决策以主观判断为主，基于全过程的系统分析模式尚未建分析模式尚未建立立，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家及行业相关文件n国办发国办发201320132323号：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n国发国发201320133636号号:国务院关于加强城市基础设施建设的意见n国办发国办发201420142727号号：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n中华人民共和国国务院令中华人民共和国国务院令 第第641641号号:城市排水与污水处理条例l第三章排 水第十七条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，结合气象、水文资料，建立排水建立排水设施地理信息系统设施地理信息系统，加强雨水排放管理，提高城镇内涝防治水平。n室外排水设计规范室外排水设计规范GB50014-2006GB50014-2006（20142014年版）技术要求年版）技术要求l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数学模型法模型法的要求。国外技术发展国外技术发展n资产管理：资产管理：进行长期有效、精细化与周期性资产管理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，科学管理成本控制成本控制。n监测广泛应用：如监测广泛应用：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。n模型评估：模型评估：发达国家在区域土地开发、排水系统建设项目立建设项目立项项，均要首先通过排水管网模型评估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排水系统管理发展趋势n随着科学技术的进步与社会的发展，传统的以人工经验为以人工经验为主的粗放式管理方式主的粗放式管理方式已经无法适应复杂的城市排水系统；n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智慧排水排水的必要工作，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l纸图、简单信息化（Excel、CAD）l工人记忆、活地图2.基于GIS的管理模式l体现地理特征、实现基本的地图显示和查询功能 3.基于监测和模拟的综合管理模式l综合集成GIS和专业模型的优势l建立精细化业务管理流程l采集在线监测数据，动态模拟分析评估l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智慧排水管网管理模式管网管理模式智慧排水典型技术框架智慧排水典型技术框架智慧排水管理的核心内容智慧排水管理的核心内容n设施管理设施管理l基于GIS的设施数据的管理与动态维护n在线监测在线监测l运行工控的在线监测和预警n模型评估模型评估l建模评估的本地化、专业化n综合决策综合决策l基于模型、监测，支撑业务的综合管理及决策软件体系软件体系集“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硬件支撑为运营模式构建提供可靠的、适宜的、必要的硬件支撑组织管理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内容提要n现状及智慧排水框架现状及智慧排水框架n智慧排水核心内容智慧排水核心内容n智慧排水特点及实施建议智慧排水特点及实施建议l普查摸清现状普查摸清现状尽快对当地的地表径流、排水设施、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（受纳水体等情况进行全面普查（运行运行工况信息）工况信息）建立管网等排水设施地理信息系统建立管网等排水设施地理信息系统（空间地理信息）空间地理信息）l城市排水防涝设施普查信息平城市排水防涝设施普查信息平台台l为建立城市排水防涝数字化管为建立城市排水防涝数字化管控平台创造条件控平台创造条件全面评估城市排水防涝能力和风险全面评估城市排水防涝能力和风险（数据基础数据基础）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.总则总则2.术语术语3.基本规定基本规定4.数据采集数据采集5.数据录入数据录入6.数据校核数据校核7.数据维护与应用数据维护与应用附录附录A 城市排水防涝设施数据表附录附录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附录C 数据采集参考技术标准及方法附录附录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的要点n现场测绘方案的科学合理性l统筹兼顾排水管理的数据要求l测绘单位与管理部门的紧密配合n测绘成果的质量。l现场测绘数据精度的保障。l多种方式的数据校核。l测绘成果信息化应用与反馈更新数据库总体设计数据库总体设计n结构可扩充性n拓扑可维护性n数据完整性n空间与属性可关联性n空间数据多源性n数据编辑并发性n数据安全性 综合数据库设计综合数据库设计管网数据标准化入库管网数据标准化入库n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拓扑错误类型数量统计/处管道反向234管径缺失19井底标高缺失448管底标高缺失2303（上游）+2523（下游）=4826重叠管道29缺少连接管57连接错误和零散点27总计5429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数据校核与现场核实管道反向软件管理平台软件管理平台nC/S（桌面版）B/S（网页版）功能：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不同监测与监测方法对比项目液位在线监测流量在线监测水质采样化验CCTV或声纳检测信息丰富程度信息丰富程度弱，仅有液位数据较弱，有液位、流速、流量信息较弱，有化验相关的水质信息较强，丰富的图像可视化信息设备价格设备价格2-3万5-10万5-10万20-50万适用范围适用范围广泛几乎所有的排水沟渠及检查井较为广泛有合适的流槽与管道妥善固定速度探头一般，满足妥善采样器条件或具备人工继续采样可能性较差管道需要降水位或临时封堵，满足机器人行走作用作用液位动态监测溢流内涝预警运行负荷动态评估管道运行状态定量评估各类典型事件的水质变化浓度分析直观反映管道运行的结构性和功能性缺陷预警及时性预警及时性强，可达分钟级弱，可达小时级较差，可达天级别差，复杂检测后提供在线持续运行能力在线持续运行能力强较强弱差使用代价使用代价安装简单维护0.7万/年安装较为复杂维护1.5万/年安装复杂现场维护1-2万/年，取决于采样频次和化验项目首次使用准备复杂，配件价格昂贵100公里管线典型公里管线典型实施费用实施费用20个监测点，50万15个监测点，100万10个采样点，1000次水质化验150万4万/公里，400万元检测一次在线监测设备选型技术要求在线监测设备选型技术要求n排水管道监测要求：排水管道监测要求：l处于腐蚀性环境（硫化氢、氨和硫酸）l间歇性爆炸性环境（甲烷和碳氢化合物）l暴露于油或油脂、有机废物、工业废物中l管道充满度在0-1之间变化l周期性的淹没于水中l监测点流量与水质等过程值大幅度变化l管道底部的固体沉积物质对传感器影响l需要进行电池供电l通过无线网络进行通讯 n设备选型关键：设备选型关键：l防潮、防水、安装维护方便、防爆在线监测方案制定与实施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、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n软硬一体n即装即用n智能在线n云端管理SmartWater液位低于预警线：l15分钟通讯一次l晚7：00-早7：00休眠液位高于预警线：l5分钟通讯一次液位高于报警值：l1分钟通讯一次l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基于监测数据的排水规律分析识别长期规律监测和分析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）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基于监测数据的排水规律识别n时间序列分析时间序列分析降雨量(mm)入流增加量（万m3）入流增加比例20.84.31.5610.42.30.8527.44.21.591.90.470.11.90.650.2412.61.60.590.7m2.7mn雨天漫溢风险雨天漫溢风险基于监测数据的排水规律识别基于监测数据的排水规律识别2.56mn异常事件分析异常事件分析污水管道上下游水力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基于监测数据的排水规律分析识别黄山东路黄山夜市基于监测数据的基于监测数据的海绵城市考核评估海绵城市考核评估n指标：水生态年径流总量控制率n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n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n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制的作用DigitalWaterDigitalWater Simulation Simulation的特点的特点排水管网动态模拟分析技术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典型的排水模型应用技术路线排水管网模型应用模式排水管网模型应用模式n污水管网模型污水管网模型1.污水管网现状评估2.改造方案设计和评估3.污水管网负荷分析4.污水管网清淤效果分析5.户线接入方案评估6.规划方案评估与优化7.合流制管网溢流分析n雨水管网模型雨水管网模型1.雨水管网溢流分析2.规划方案评估与优化3.雨洪利用工程评估与优化4.雨水泵站联合调度5.面源污染控制策略评估6.低影响开发措施评估优化评估诊断与现状分析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污水厂及泵站能力评估能力评估评估诊断与现状分析评估诊断与现状分析管网能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%。标准长度（km）百分比小于2年00.00%2年至3年392.747.60%3年至5年333.940.50%大于5年98.311.90%合计824.9100.00%评估诊断与现状分析评估诊断与现状分析内涝风险评估最大积水深度积水深度面积（ha）比例0-15cm45.5342.40%15-27cm21.9520.40%27-50cm24.6322.90%大于50cm15.2514.20%大于15cm积水时间（交通影响时间）情况分析积水时间面积（ha）比例0-30min28.2545.70%30-60min9.2915.00%60-120min14.3323.20%大于120min9.9616.10%河道水位对管网顶托分析评估诊断与现状分析评估诊断与现状分析排放口管径常水位1年一遇2年一遇3年一遇5年一遇110.50.670.821.081.23210.30.470.620.881.033100000.0741.51.31.471.621.882.03规划改造效果评估规划改造效果评估应用应用模型模型辅助决策辅助决策泵站、调蓄池泵站策略优化评估泵站、调蓄池泵站策略优化评估应用应用模型模型辅助决策辅助决策控制要素优化控制策略小路沟调蓄池普吉路溢流堰前液位计液位0开闸蓄水，蓄满关闸，雨天不开排水泵昆一中调蓄池菱角塘溢流堰前液位计液位0.9米开闸蓄水，蓄满关闸，雨天不开排水泵七亩沟调蓄池老运粮河调蓄池云山路与二环西路交叉口东液位计液位2.78米开闸蓄水，蓄满关闸，雨天不开排水泵乌龙河调蓄池丹霞路新闻中心门口DN1500管道上检查井液位1.47米开闸蓄水，蓄满关闸，雨天不开排水泵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应用模型模型辅助决策辅助决策雨水径流污染评估及综合削减量计算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%。分区编号少雨季节削减量多雨季节削减量总削减量（t/a）总削减率(%)总削减量(t/a)总削减率（%）SSSSSSSS合计53178.5689.5942809.8990.10应用应用模型模型辅助决策辅助决策海绵城市海绵城市LIDLID设施设计效果设施设计效果评估评估对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应用应用模型模型辅助辅助管理管理应用应用模型模型辅助辅助管理管理DigitalWaterTM DS 智慧水务智慧水务管理软件体系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记录监管监管记录记录监管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数据库现场人员现场人员业务管理人员业务管理人员行业监管人员行业监管人员手机端手机端桌面端、网络端桌面端、网络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实现现场信息互动DigitalWaterTM DS 智慧水务智慧水务管理软件体系管理软件体系雨水养护雨水养护污水养护污水养护业务流程标准化与角色定位业务流程标准化与角色定位雨水巡查雨水巡查污水巡查污水巡查n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n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；角色列表角色列表角色、用户、权限关系示意图角色、用户、权限关系示意图业务流程标准化与角色定位业务流程标准化与角色定位n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；角色列表角色列表角色、用户、权限关系示意图角色、用户、权限关系示意图业务流程标准化与角色定位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：管网资产全生命周期管理应用模式：巡查养护应用模式：巡查养护应用模式：防汛应急指挥调度系统应用模式：防汛应急指挥调度系统汛期汛期汛前汛前汛后汛后梳理流程、明确角色防汛应急指挥调度系统防汛应急指挥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防汛应急指挥调度系统汛后评估防汛应急指挥调度系统防汛应急指挥调度系统汛后评估防汛应急指挥调度系统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地块目标专题图海绵城市一体化管控平台海绵城市一体化管控平台内容提要内容提要n现状及智慧排水框架现状及智慧排水框架n智慧排水核心内容智慧排水核心内容n智慧排水特点及实施建议智慧排水特点及实施建议智慧排水管理模式的特点智慧排水管理模式的特点n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；n详细而全面地记录管网管理与维护的全过程信息；n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；n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；n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n第一阶段：管网普查与资产管理第一阶段：管网普查与资产管理l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。l重点：不突出强调成果统计汇总，关注数据更新应用。重点：不突出强调成果统计汇总，关注数据更新应用。第二阶段：业务管理系统建设第二阶段：业务管理系统建设l在数据完善的基础上，进行巡查养护、应急等业务过程的数字化管理，获取完整业务过程数据，实现业务工作的高效运行。l重点：核心进行业务流程梳理与重组，应用人员全程参与重点：核心进行业务流程梳理与重组，应用人员全程参与n第三阶段：管网在线监测与模拟诊断第三阶段：管网在线监测与模拟诊断l进行模拟技术的培训与咨询服务，构建城市排水管网模型，进行排水系统模拟综合评估，分析排水系统功能缺陷，诊断排水管网现状问题及风险。l重点：客观看待模型的作用，应用模式探索重点：客观看待模型的作用，应用模式探索n第四阶段：业务化运行与决策支持第四阶段：业务化运行与决策支持l建立管网数据的动态更新机制，实现系统的业务化、常态化运行，为规划改造、运行调度、防汛应急等提供决策支持。l重点：应用模式与人员本地化重点：应用模式与人员本地化实际应用过程的几点建议实际应用过程的几点建议统一规划、分步实施、逐步完善。统一规划、分步实施、逐步完善。实际应用过程的几点建议实际应用过程的几点建议n加强排水管网信息化建设的专业化程度，避免仅仅引入了数字化、智慧化的概念和先进技术的名词，没有真正落实排水系统的智慧管理需求。n重视城市排水管网基础数据及监测数据的收集、管理及动态维护,力求建立规划、建设、竣工、运营、改造各阶段管网数据的统一更新机制。n对于排水管网的管理软件进行持续更新与完善，培养本地化的技术应用队伍。免费免费使用的可视化模拟软件、普查平台使用的可视化模拟软件、普查平台 辅助模型专业化辅助模型专业化人才培养人才培养与教育与教育n支持支持1,0001,000个管网节点，个管网节点，30,00030,000个二维网格的模拟计算。个二维网格的模拟计算。n使用期限使用期限1 1年，规划设计研究院可用于个人学习。年，规划设计研究院可用于个人学习。n支持教学、科研与个人学习。支持教学、科研与个人学习。n可视化建模。可视化建模。n直接导入直接导入SWMMSWMM的的inpinp文件。文件。n操作手册及相关操作手册及相关PPTPPT。n不能用于商业用途。不能用于商业用途。n运行环境自行提供运行环境自行提供此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！