THWater®智慧排水监测

在线监测水量分析助力雨污混接排查工作—智慧排水之乱弹(68)

作者:邵玲 朱引

小编按:开展在线监测工作,特别是流量监测工作,不仅可以为排水管网分析诊断提供长期依据,也可以对雨污混接的情况变化进行及时的分析和反馈处理。本文以流量平衡作为基本出发点,通过量化分析数据来支持雨污混接的排查及管理工作。

借助THWater排水管网在线监测诊断解决方案,在一次定量排查雨水管网旱天出流的项目中,将管网排查范围从14公里缩小到1公里内、雨水检查井排查数量从776个缩小到15个,管网排查范围和工作难度缩小了20倍以上,准确确定出流时间段,有力的支撑了排水管理部门的排查整治及运维工作。

1前言

分流制排水管网,原本污水不“犯”雨水,降雨雨水通过雨水管直排江河湖海等自然水体,污水通过污水管经污水处理厂净化后才能排入自然水体中。然而在各种“误打误撞”的情况下,雨水管和污水管发生混错接现象,污水通过雨水直排入河污染水体,造成水环境质量下降。小编:雨污混接是“普遍”存在的问题,而且很难根除,因此知道哪些区域有混接情况,混接情况多严重,对于排水管理至关重要。面对隐藏在地下的排水管网,如何快速、准确的识别混错接区域,定量评估雨水管旱天出流问题,是排水管网管理工作中的难点之一。

2雨水管网里的不速之客

(1)“不速之客”显露踪迹

在南方某城市雨污混流管网诊断项目中,根据业主需求和现场踏勘结果,在雨水排河闸口前的雨水主干管上、各地块雨水管出口布置THWater排水管网专用流量计。经过前期管网诊断与监测设备运维工作,该片区雨水管网旱天出流源已基本锁定,6、7月份旱天出流监测情况如下图所示。



旱天雨水水量平衡分析管网概化图(6~7月)

该片区地块旱天出流日均总出流量为5166 m3/d,下游雨水干管旱天日均流量为5789 m3/d,上下游水量基本平衡。结果显示,共有4个地块旱天日均流量在10~100 m3/d3个地块旱天日均流量在100~1000 m3/d2个地块旱天日均流量大于1000 m3/d,上游出流总流量占下游总监测流量的89%,雨水管网系统内旱天出流源排查基本搞清楚了。正当我们延长监测期限,再次验证前两个月工作成果的时候,8月份的雨水管网监测数据突然激增一倍以上,虽然部分地块的出流量也所有增大,但是总体而言下游雨水管网流量高于片区地块总出流量6987 m3/d,显然雨水管里来了一股“不速之客”。



旱天雨水水量平衡分析管网概化图(8月)

(2)追踪查找“始作俑者”

面对雨水主干管中这股突然来“捣乱”(临时排放)的外水,也为了协助业主方做好管网管理(出整改工作清单)工作,同时减少业主方管网溯源排查工作量和成本,我们主动承担了出流源溯查排查工作。该片区雨水管线长度约14公里,雨水检查井数量达776多个,一个个排查工作量巨大,有没有什么办法能够快速定位出流源,减轻管网排查工作量呢?

首先,我们重新梳理了该片区的管网资料,对于其中重点排水户、管网资料不全区域做重点关注。另外,管网内的水虽是流动的,但其水量平衡关系是每时每刻都存在的,整理已布置监测点位的从分钟级、每日级乃至长期(日均出流量)的数据变化规律,从时间(同一点位不同时刻流量变化)和空间(各点位同一时刻上下游流量关系)上分析比较流量关系,我们发现:三个雨水主干管中,下游YS03和中游YS04点位流量在8月份同步增大,而上游YS05点位流量监测数据并无较大变化,并且中游YS04点位流量与其下游地块支管的总流量正好和YS03点位相接近。因此,我们有理由判定新的出流源处于YS04和YS05点位之间的管段。YS04和YS05点位之间的管段分布在两条主路上,其中一条主路在项目开展期间一直处于修路状态,在重新梳理管网资料时已将此路列入重点关注区域。小编:通过多点位流量数据,识别问题分区所在,可以大大提高排查的准确度和效率。

掌握了管网资料梳理和监测数据分析的结果,再去现场核查,排除了片区范围内重点排水户和在修主路管段的影响,最后将问题管段锁定在了YS04和YS05点位之间主路干管管段上,该管段长约681 m,主干管检查井15个,也就是说我们在该段管网上最多需要打开15个雨水检查井,便可以锁定出流源缩小排查范围后,我们在现场没花多长时间就找到了这股“异常”出流源,根据其水量、水流方向、管道连接关系等,确定了这就是我们所要找的“不速之客”。小编:找到问题区域,在现场进行流量验证及其他CCTV、QV等验证,可以更准确的识别问题和缺陷。排水管网排查是个综合性工作,需要多种手段综合使用。

现场出流图     现场临测数据

(3)“新出流源”身份确认

为了更好地掌握此出流源的排放规律和验证水量平衡关系,在此安装了THWater排水管网专用流量计。经过近一个月的连续监测发现,此点位在8:00~24:00左右不间断出流,凌晨00:00~8:00左右停止排放,出流规律明显。然而10月9日此点位日出流量开始减少,至10月11日完全停止出流,因此,此出流源为短期出流现象。

出流点流量/液位数据曲线图数据曲线图

从发现这股“不速之客”,到缩小问题管段范围,最后找到出流井,此新出流点位于YS04所在主干管东侧地块一出户管,此出户管接入YS04主干管雨水井,并且经过长期连续监测,发现其为“短期临时排放”出流点。

根据连续监测数据验证新出流点与YS04的流量关系,如下图所示,以上2个点的流量变化规律较为一致。根据其流量数量关系,核算出其在8月的旱天日均流量为5845 m3/d,此片区内上下游水量基本达到平衡。据此,我们将新出流源上报给业主方,为排水管理部门的排查整治及运维工作提供数据支撑。

YS04(上)、新出流点(下)流量/流速数据曲线图数据曲线图

(10月5日~10月8日)

3结语

从上面的案例中可以看出实际管网运行工况的复杂性和多边形,同时我们也能看到排水在线监测在城市排水管理中应用的价值,通过三个主干管监测布点,将管网排查范围从14公里管段、776个检查井缩小20倍以上,把雨水管旱天出流源锁定在1公里内,15个雨水检查井管段范围内,可有效的节省管网溯查时间、工作量和成本,方便排水管理部门对雨水旱天出流源进行整治。

另一方面本次排查的雨水管旱天出流源属于“短期临时排放”,出流时间仅有一个多月。在另外一些情况下,出流源排放时间更短且更不集中,传统排查手段可能还未开展工作,出流源便已结束偷排;或在排查时段不出流而无法查证。因此有必要把排水管网在线监测纳入排水管网的日常运维工作当中,不仅是辅助管网排查、锁定非正常出流源等运维的实际需要,也是积极响应《中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》中“片区管网系统化整治的号召。在排水在线监测领域,北京清环已耕耘数十年,自建工厂设备生产线,性能达到国内顶尖水平;同时在管网监测和诊断方面积累了大量技术,例如参编近日施行的《城镇排水管网在线监测技术规程》(T/CECS 869-2021)的标准【参见:《城镇排水管网在线监测技术规程》(T/CECS 869-2021)出版并开始施行】,为排水在线监测良性发展贡献自己的一份力量。


清环不仅是排水管网在线数据的忠实搬运工,也是数据的加工使用者。在清环咨询技术部门的努力下,我们总结了24个典型的排水管网监测应用场景和分析案例。目前,已经印刷成册。如有需要纸质版本可以联系小编进行邮寄。THWater秉承数据产生价值的基本理念,研发并制造系列化排水管网监测仪表及软件,为排水管理提供有用有效及时准确的监测数据,并推动数据为规划管理提供决策诊断支持。




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