排水管網(wǎng)信息化建設實施方案

一、城市排水模型建設是響應國家政策需要，也是城市排水數(shù)字化、信息化發(fā)、展的必然選擇。基于非恒定流模擬技術的水力模型是一門集城市排水工程、計算機技術、自動化技術為一體的信息化技術。排水管網(wǎng)水力模型是指將管網(wǎng)物理屬性數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）與圣維南方程組、曼寧公式等一系列相關聯(lián)的水文學、水力學的理論公式抽象出的一整套數(shù)學模型，包含降雨模型、地表產(chǎn)匯流模型、節(jié)點入流模型和管道轉輸模型等，各模塊之間有機結合，是一個時間序列函數(shù)組合，可以延時仿真模擬排水管網(wǎng)中真實準確的水流狀況。排水管網(wǎng)水力建模技術在國外的設計和運行管理中已經(jīng)得到廣泛的應用。對于雨水管網(wǎng)規(guī)劃設計，歐盟EN752中規(guī)定：推理公式法只適用于匯水面積小于200公頃或匯水時間小于15分鐘的區(qū)域；對于較大區(qū)域，必須采用隨時間變化的設計降雨，利用水力模型進行規(guī)劃設計。美國要求規(guī)劃新建區(qū)域排水系統(tǒng)必須采用水力模型模擬復核。日本東京已經(jīng)建立起了整個城市污水管網(wǎng)水力模型。新加坡、日本、美國等歐美興旺國家的大型排水工程建設、運行過程中都是基于水力模型計算分析得出。二、監(jiān)測思路總體監(jiān)測思路：問題導向、追本溯源，分期建設。（1）進廠濃度偏低問題在大監(jiān)測框架下首先整體掌握各片區(qū)流量、水質情況，結合各片區(qū)周圍服務區(qū)域現(xiàn)狀及設計值，初步找到出現(xiàn)異常的特定片區(qū)，針對特定片區(qū)，在掌握主要排污干管的監(jiān)測數(shù)據(jù)下，預估沿線小型管網(wǎng)污水流量，由末端逐級遞推，直到找到異常排污干管、排污片區(qū)、排污點，進而找到進廠水質濃度偏低實際原因。（2）截留倍數(shù)與CS0溢流污染合流制排水管網(wǎng)截留倍數(shù)n0作為截留式合流制排水管網(wǎng)系統(tǒng)的重要設計參數(shù)，是指溢流井溢流時截留干管所截留的雨水與設計旱流流量之比。截流倍數(shù)的合理選取對截留式合流制管網(wǎng)的成功改造起著關鍵作用。從環(huán)境保護角度出發(fā)，為減少污水排放量，應當采用較大的截留倍數(shù)值。但從經(jīng)濟方面考慮，截留倍數(shù)過大，會大大增加截留管、提升泵站以及污水處理廠的規(guī)模和投資，同時造成進入污水廠的污水水質在晴天和雨天的差異甚大，給運行管理帶來相當大的困難。當截留倍數(shù)超過其合理范圍時，加大截流倍數(shù)使工程總投資與運行費用成倍增加，但城市水質質量的提高作用表現(xiàn)非常有限，由此帶來的環(huán)境效益和增加的投資不成正比，實際上造成工程投資的不合理性和資金浪費。截流倍數(shù)直接影響到合流制排水系統(tǒng)雨天溢流量、溢流污染負荷、工程投資和工程社會效益。因此科學、合理的確定截流倍數(shù)事關工程的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的發(fā)揮。一般城市的合流制排水系統(tǒng)中，截流倍數(shù)確實定尚無統(tǒng)一的精確算法，大多采用經(jīng)驗和計算相結合的方法，造成截流倍數(shù)的選擇具有很大的主觀性和片面性。截流倍數(shù)優(yōu)化確定需定量計算截留管溢流污染負荷，但合流制溢流污染受降雨、溢流量、地表污染物積累及沖刷等諸多因素影響，因此截流倍數(shù)確定及研究多以主觀經(jīng)驗判斷為主，采用定量化研究較少，致使選擇具有很大的隨意和片面性。為此，可根據(jù)城市地表徑流水力水質模型基本原理，構建城市管網(wǎng)水力水質模型，通過在線雨量、流量監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型進行校準和檢驗，利用所建模型模擬不同截流倍數(shù)時截流干管溢流過程，計算不同截流倍數(shù)條件下溢流量及污染負荷。結合污染負荷、不同截流倍數(shù)對應的工程投資、運行環(huán)境費用，選擇最優(yōu)取值。針對污水收集處理系統(tǒng)，由于溢流口多分布在大公橋片區(qū)，長遠來看建議利用本次監(jiān)測點及后期增加點對大公橋中途泵站片區(qū)構建城市管網(wǎng)水力水質模型，通過在線雨量、流量、水質監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型進行校準和檢驗，利用所建模型模擬不同截流倍數(shù)時截流干管溢流過程，計算相應溢流量及污染負荷，一方面結合不同截流倍數(shù)對應的工程投資、運行環(huán)境費用，可選取最優(yōu)截污倍數(shù)值，一方面可掌握沿線各溢流口溢流污染總負荷，以此制定相應措施。在總體思路下，建設思路如下：(1)末端設施重點監(jiān)控。末端設施主要指污水處理廠及污水泵站，是掌握大、小污水系統(tǒng)運行情況的重要指示物。通過收集、分析、比照污水處理廠出入水的流量與水質，泵站的抽排量及水質，能較好判定各系統(tǒng)情況。(2)區(qū)域節(jié)點準確把握。現(xiàn)有污水收集系統(tǒng)主要收集4個片區(qū)污水，西壩污水截流片區(qū)、大公橋污水泵站系統(tǒng)管網(wǎng)片區(qū)、萬壽橋污水泵站系統(tǒng)管網(wǎng)片區(qū)、洋壩污水泵站系統(tǒng)管網(wǎng)片區(qū)，在每個片區(qū)主要排污干管處進行水量、水質監(jiān)測。(3)溢流排口選擇監(jiān)測。溢流排口眾多，存在的污水溢流或混流直排的問題也普遍存在，適中選擇重要排口作為監(jiān)測對象。在污水系統(tǒng)尚未建設完成的情況，通過適中選擇重要湖泊港渠的主要排口作為監(jiān)測對象，能較好反映系統(tǒng)逐步完善所帶來的環(huán)境正效應。三、監(jiān)測點布置通過工程需求以及實際需要，以盡可能合理的監(jiān)測點進行布設，共確定流量計29套，水質一體柜4套，在后期獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)后在需要的點處進行人工檢測。四、監(jiān)測實施技術路線監(jiān)測實施技術路線一般可分為選擇監(jiān)測區(qū)/段、選擇監(jiān)測點和設備安裝三個階段。首先確定監(jiān)測的目標，根據(jù)排水管網(wǎng)分布及發(fā)現(xiàn)的問題，分析各要素間關聯(lián)特點，并合理的選擇監(jiān)測區(qū)/段，初步制定監(jiān)測點方案；然后結合現(xiàn)場勘查，進一步確定滿足監(jiān)測設備安裝要求的監(jiān)測點；接著在選定的監(jiān)測點安裝液位、流量、水質等監(jiān)測設備，并對監(jiān)測設備取得的數(shù)據(jù)進行分析判別，從而進一步確認監(jiān)測點選取的合理性，并進行監(jiān)測指標、監(jiān)測頻率、監(jiān)測時間，甚至監(jiān)測點位的調整，終形成科學合理的監(jiān)測實施，進行長時間的數(shù)據(jù)監(jiān)測。五、水質自動檢測及人工采樣比照目前水質監(jiān)測主要分為實時在線檢測與采樣后實驗室檢測兩種手段。人工采樣存在數(shù)據(jù)量小、不連續(xù)、反響之后等缺陷，且不能滿足實時監(jiān)測的需要，數(shù)據(jù)不可靠。水質在線自動檢測與手工采樣相比，具有采樣頻次高、采樣量準確的特點，能實時、準確、可靠的得到水體的水質指標，但是所需建置和維護費用較高。綜合兩種方案，建議選取典型指標進行自動化驗，其他指標采取實驗室化驗的方式進行檢測。由于降雨徑流和污廢水中往往含有大量SS,通常排放的懸浮物不僅會攜帶大量各類污染物，其排入水體中還會導致河流和湖泊底泥淤積，水生生態(tài)環(huán)境惡化，是重要的監(jiān)測指標，因此選擇SS作為指示性指標，選擇在關鍵點安裝在線SS檢測儀，進行SS水質自動化驗，對于其他指標，包括pH值、化學需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）等，先進行取樣，然后將水樣送往當?shù)鼗灢块T進行水質化驗分析。這種方式具有采樣頻次高、數(shù)據(jù)準確的特點，同時節(jié)省了大量費用。六、監(jiān)測選型原那么為了滿足野外監(jiān)測需要，防止取市電不方便、破路、可用地面積少等問題，供電系統(tǒng)采用太陽能加蓄電池的方式，現(xiàn)場的監(jiān)測設備在滿足量程、精度、分辨率等要求的前提下，一般選取功耗低、體積小、占地少、供電電壓?。ú怀^26VDC）的類型。由于野外監(jiān)測不方便采用有線（光纖、網(wǎng)線、數(shù)據(jù)通信線等）的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，一方面施工協(xié)調難，工期長，另一方面本錢高，網(wǎng)絡費用高。實際上，前端監(jiān)測的傳輸數(shù)據(jù)量并不大，對實時性要求不高，采集頻率在5min/次以上，并且GPRS無線通信方式覆蓋范圍廣、資費低、穩(wěn)定可靠，完全滿足監(jiān)測要求，因此數(shù)據(jù)通信選用GPRS無線傳輸?shù)姆绞?。最終所有的監(jiān)測系統(tǒng)能在“一桿式”完成監(jiān)測。監(jiān)測立桿上的太陽能板給立桿上