THWater®智慧排水监测

THWater便携流量仪辅助排水管网诊断—智慧排水之乱弹(62)

作者:朱引 李萌

小编按:针对排水管网监测诊断,不仅需要在线监测数据的连续信息,也需要利用瞬时监测了解现场多点情况,基于在线监测数据,联合利用THWater便携式流量仪,可以帮助我们更低成本、更快速的进行现场诊断排查。且看本文的几个案例

前言

近年来极端降雨事件频繁发生,人们对排水管网问题的关注愈发强烈。国内不少城市已开始利用在线监测技术开展排水管网诊断工作,并在预报预警、管网运营和提质增效等多方面发挥了重大作用。然而,在不同城市开展工作的过程中,势必要平衡经济投入和项目目标,就需要确定合理的监测设备数量和适宜的监测点位。我们发现,在面对复杂的现场工况条件下(诸如资料缺失、图纸不符、安装条件差、突发事件多等等),有限的资金很难覆盖尽可能多的管网节点的在线监测。通过不断的实践与摸索,我们总结出一套利用THWater便携式流量仪开展“入场前排水信息调查-监测中问题节点补全-复查时结果细化核实”的有效辅助工作方法,以补充既有的在线监测体系,保证更加准确且高效的成果产出。本文将列举几个典型事例,做他山之石。

(北京清环智慧水务自主研发的THWater便携式流量仪,可同时测量管网液位、流速、流量和温度等多种参数,自动记录,批量导出。完美兼容THWater系列在线监测设备的传感器,在准确性和稳定性方面不输于在线监测设备。)



1.把脉方案,识别有效节点

在对项目地块源头排水户的监测过程中,存在诸如排口众多和高液位等情况,在在线监测设备数量有限的前提下,如何保证在线监测点位能够最大程度的反映源头排水户有效的出流规律,就不得不先用手持流量仪对排水出户管先把把脉。

在某城市片区地块管网监测项目的前期现场踏勘过程中,地块单元排水出户管普遍处于高液位状态,其中有三处出口检查井处于高液位静水面状态,易给人一种无水流动的错觉。

为快速判断检查井内水流状态,通过手持流量仪进行现场临测(1~3 min就可以完成,从打开井盖开始计算),发现仅有一口检查井内高液位静水面下有出流。现场测试流速为0.04 m/s(难怪水波不兴,流速过低),进一步发现该处管道管径为DN 1000 mm,充满度达到1.6,即便按照0.04 m/s的流速进行计算,秒流量为31.4 L/s,日均流量可达2714.3 m3/d。如此大的出水量,表面还能做到水波不兴,可谓排水界的“心有猛虎,细嗅蔷薇”。基于现场手持临测结果,可为源头排水监测方案的进一步优化提供有力支撑。

2.复核资料,破解平衡之谜

俗话说得好:涓涓细流,汇流成河。一般而言,在源头排水户——中间转输节点——末端水厂/排口的全过程监测体系中,监测到的水量应是逐渐增加的。在南方某城市排水提质增效管网在线监测项目过程中,我们发现中间转输节点—末端排水环节出现水量不平衡的问题,老城区上游污水转输节点7和8旱天日均流量分别为:28731 m3/d和17878 m3/d,即日均污水总量为46609 m3/d;而下游截污干管节点9的旱天日均流量仅为2418 m3/d,与上游老城区污水总量存在4万多方的差距。


针对巨大的水量差异,我们首先去现场对在线监测设备进行了检查,现场检测结果表明设备一切正常(清环设备就是这么值得信赖)。既然设备没有问题,那问题的原因在哪里呢?于是我们开始用THWater手持流量仪对城南河西岸和东岸截污干管进行多点现场排查,正所谓路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。结合手持流量仪排查,我们发现两个现象:①河西截污干管下游因淤积仅剩约三分之一的过水断面,手持机临测日流量为7015.68 m3/d;②河东截污干管起端污水日流量接近4万方,与河西截污干管日流量相加正好与上游老城区旱天日流量接近;会不会有可能存在穿河管,河西截污干管下游因淤积转输能力下降,污水通过穿河管转输至河东截污干管?

手持流量仪现场排查过程图

在项目中期,业主提供的另一份管网图纸资料证实了我们的猜测,图纸显示在固定监测点11以北存在一个污水穿河箱涵(B×H为2200 mm×1000 mm)联通河西岸和河东截污干管,现场手持流量仪测试结果亦表明西岸截污干管污水流至东岸截污干管。接着在河东截污干管的穿河管段后布置了THWater在线流量计,该处旱天日均流量值40493 m3/d,至此,河西岸上下游水量不平衡之谜终于解开。

3.有的放矢,厘清病灶差异

依水而居,择水而憩。城市往往围绕着周边水系发展,尤其是在水网密布的南方城市,市政给水排水工程项目的管线设计会经过河流和堤坝。如果穿河管段存在明显的河水入侵问题,那么一方面,穿河后下游流量将明显高于穿河前上游流量,另一方面,受到河水稀释的作用,下游的水质指标也将低于上游水质指标。同时,河水入侵对管内水量水质的影响还将受到液位相对关系的影响。

对穿河管网进行监测诊断,需要同时监测穿河前后的水量水质,在河湖密布、明渠暗渠众多的南方城市,穿河管段数量众多,全部开展在线监测会造成投入(设备、资金、时间)的大幅增加,就算业主的钱是大风刮来的,我们也不能让水“冲走”不是(给务实的我们点个赞)。在南方某城市排水提质增效管网在线监测项目过程中,我们采取先用手持流量仪对穿河管进行临测,然后根据临测结果优化穿河管的在线监测方案。

通过对主城区内四条过河管道通过充分的现场调研和手持监测发现,其中三条穿河管检查井内淤积严重,穿河管内基本没有过流量;一条穿河管存在水量漏失现象,上游瞬时流量为1586.99 m³/h,过河后瞬时流量1083.92 m³/h。基于手持流量仪临测结果,调整方案为针对存在水量漏失现象的过河管安装在线监测设备。

在线监测结果表明,旱天日累计流量中,过河管前为15416.65 m³/d,过河管后为13551.25 m³/d,穿河管道漏失流量为1865.40 m³/d。通过手持流量仪对穿河管进行临测,有利于合理选择穿河监测管段,对于管网诊断和降低投入具有重大意义。

后记

利用在线监测技术做好排水管网分析与诊断是一项十分复杂的工作:准确稳定的在线监测设备、标准可靠的设备安装运维、便捷好用的在线系统平台、专业高效的咨询分析技术、细致周到的工作流程方法等缺一不可。借助THWater便携式流量仪强大的便利性和稳定性,能够帮助工程师在现场快速了解管网运行现状,为排水管网诊断、优化监测布点方案避免无效点位和降低投入提供有力支撑,是进行在线监测诊断过程中有力的辅助工具。然而,手持流量计固然有着灵活方便、性价比高、适合多种工况的优点,但正像文中提及那样,要想确定管网的真实水量和变化规律(它是识别管网问题的基础!),利用在线(固定)监测设备获取连续数据必不可少,从而避免人工监测所带来的偶然偏差。而搭配使用THWater便携与固定监测流量仪,可灵活应对复杂多变的现场需求。

(管网中污水的排放通常是不断变化的,且很难通过几组数据实现代表性。通过本例实际监测数据对比,人工监测结果比在线监测的累计结果高出270%)


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