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九江的“治水大脑” 很灵光!

分类:
媒体聚焦
作者:
大唐水务
来源:
北极星水处理网
发布时间:
2024/07/08 17:38
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  江西九江,南靠庐山,北临长江,东接鄱阳湖,还将十里河、八里湖、南门湖、甘棠湖等河湖揽入城郭。江、湖、山在这相遇,形成令文人墨客驻足流连的壮美奇观,也给这座古城留下千年水患之疾。九江地势东、西、南三面高,中间低,雨天城市受到山间雨水和河湖涨水的“双重夹击”,容易形成积水内涝;不下雨时,水动力不足,又容易形成黑臭水体。迈入新时代的九江,面对这道千年“水问题”,亟需一套全新的答案。
 
  把多的水“管”起来
 
  2021年,全国平均年降水量为691.6毫米,平均年降水量排名前三的水资源分区分别是东南诸河区(1748.3毫米)、珠江区(1371.1毫米)、长江区(1152.8毫米),而仅仅一个九江市平均降水量就达到了1553.7毫米。
 
  “九江的痛点是水多了。”三峡集团所属长江环保集团江西区域公司执行总经理何文战介绍说,九江降水量在时间上的分布特点是年内分配不均,降水主要集中在5-6月份,暴雨多,强度大。
 
  治水须先“知水”。一方面,需要全面感知水情:天上降了多少水,上游来了多少水,地表积了多少水,地下管道进了多少水,河湖涨了多少水……另一方面,需要掌握这座城市排水和处理水的能力,包括雨污管网的位置、管网收集水的能力、污水厂站的处理能力、泵站的抽排水能力等。
 
  而现实情况是,在大部分城市,地面上的水情信息散布在各相关部门,没有集中收集分析处理。地下基础设施的排水能力,尤其像管网这种隐蔽工程,存在大量信息空白。
 
  九江治水,面临的是“山-城-河-湖-江”多形态的复杂城市水系统,若是不能准确掌握这些涉水信息,就如同蒙着眼睛去打仗,难有胜算。
 
  5年前,三峡集团参与共抓长江大保护的“第一枪”在九江打响,排水管网的更新换代在九江地下悄然进行,与此同时,智慧水务工作也在这里启程。
 
  “智慧水务的基础是数字化,数据已经被列为与土地、劳动力、资本、技术并列的第五大生产要素。”三峡智慧水务公司常务副总经理陈江海说,“城市排水系统是一项隐蔽工程,且多数是建设年代已久,平时缺乏系统维护。绝大多数城市管网底数和运行状态是看不见、说不清的,数字化手段可以让看不见的看得见,让说不清的说得清,让管不住的管得住,这就是数字化治水的逻辑。”
 
  九江的数字化治水之路在芳兰污水处理厂迈出了第一步。2019年,在长江环保集团和三峡集团所属三峡上海院的通力合作下,芳兰污水厂在4个月内完成了多源数据数字化入库、应用功能开发及系统联调联试等工作,实现了长江大保护智慧水务建设模式、业务流程、数据资产管理、智慧水务平台从无到有的突破。
 
  “智慧水务要服务于工程设计建设运维全生命周期,必须要有一盘棋思维。”何文战说。
 
  三峡智慧水务公司以九江为基础,从以管网为重点的城市智慧水管家等理念出发,构建三峡水务运营管理逻辑,努力实现对厂网河湖岸水务数字化管理的全覆盖,覆盖到从水源头到水龙头、从进水口到排水口的全过程。
 
  今天,在三峡集团牵头实施的各个城市长江大保护项目中,智慧水务属于“必选”子项目,长江大保护智慧水务项目已在长江经济带陆续落地。
 
  每一段管网都是数字管网
 
  与多数沿江城市一样,九江的水环境痛点是排水系统的运行能力跟不上城市发展速度,管道的混接错接、淤堵破损、雨污混流等导致雨天易积水,河道易返黑返臭。
 
  “管网的位置在哪里、缺陷是什么?这是第一步要解决的问题。”长期从事城市市政管网设计与研究的三峡智慧水务公司业务总监徐昊旻说,改善九江城区水环境,首先要摸清管网“家底”。
 
  三峡集团在九江开展长江大保护之初,就采用数字化手段对约80平方公里项目范围内的存量管网进行了普查和检测,相当于给管网做全身“体检”,在生成“体检报告”的同时,也通过三峡智慧水务公司开发的应用软件建立了“电子档案”,涵盖管网的坐标、埋深、走向、材质、管径等基本信息,也包括是否存在结构性、功能性缺陷以及缺陷等级。而在新建和修复管网过程中,除了动态录入管网的所有信息,还根据运营需求科学布设液位计、流量计等监测设备,能够实时采集液位、流量、水质等运行数据。可以说,每一段管网在“出生”时就有了一张电子身份证。
 
  这一端,物理管网在地下空间延伸,另一端,数字管网也在虚拟世界搭建。在位于两河污水处理厂的九江智慧水务调度中心,三峡集团建设、运维的每一个管节的位置、埋深、孔径、流量、流速等信息,都能精准地展现给治水决策者。三峡集团在九江合作区内建设的约2100公里管网,均实现了数字化“孪生”。
 
  “不仅在九江,今天三峡集团在所有长江大保护项目里铺设的管网都是数字管网。”三峡智慧水务公司工程建设部负责人魏本胜介绍,三峡智慧水务公司数字化团队长期驻守40多个城市项目一线,在长江环保集团的全力支持下,与管网普查单位、检测单位、设计单位、施工单位一轮轮对接、核实、纠正,目前长江大保护数字管网库规模跃居全国之最,总长度超40000公里。这些管网数据是智慧水务的“底座”,通过集控手段,提供给“城市智慧水管家”,成为水环境治理一体化调度的决策依据。
 
  智慧大脑初长成
 
  在九江智慧水务调度中心内,一张大屏汇集了全部监测设备采集到的涉水信息。
 
  “前期埋设的监测设备如同‘千里眼’和‘顺风耳’,每天会将采集的数据实时传输到调度中心,动态生成‘一张图’,为九江城区各类场景下的水环境管理提供重要支撑。”三峡智慧水务公司九江项目经理闵乐乐介绍说。
 
  以往遇到管道淤堵污水冒溢,总是急救式地“哪里堵了通哪里”,疏通工作量大,没有规律可循。如今有了数字系统,运维人员可以通过关键的实时在线数据快速排查隐患。
 
  “数字经济时代,数据已经成为‘新石油’,但只有经过提炼才能更具价值。”三峡智慧水务公司常务副总经理陈江海说,“我们可以根据流速、液位等实时数据判定管网是否存在淤堵和冒溢的风险,也可以通过对比雨天、晴天两种天气下管网的流速和流量,来判定是否有雨污混接等问题。”
 
  九江的地形地貌和水文条件决定了这座城市很容易形成雨季内涝。那么,一场暴雨之后,九江会发生什么变化?数字模型可以推演——
 
  下雨了,雨水管的水排河,合流管里的水进入截污管或调蓄池,此时,污水厂进水量增加,进水浓度降低。模型根据雨量大小推算管网流量、液位、水质浓度的变化,进而推算和决定构筑物的运行状况,比如调蓄池的负荷大小、抽水泵站的启停、排水阀门的启闭等,还能根据管网高水位运行和检查井冒溢情况识别内涝风险,预判内涝发生时间、发生地点、淹没范围、积水深度等。
 
  “有了系统的预判,运维人员可以在汛期主动迎战。”长江环保集团九江三峡水务公司副经理毛宇洛介绍,比如雨前降低管网液位为暴雨腾出容量,雨中指导调蓄池、泵站和污水厂等设施的协同运行,雨后再次进行巡检,清理淤积、排查隐患。
 
  越用越“聪明”的大脑
 
  如果把智慧水务系统比作人类的大脑,那么模型就是大脑应对具体情境时产生的行为。目前,九江已搭建起内涝模型、管网水动力模型、管网水质模型、河道水动力模型、河道水质模型五大模型,能够预测不同天气状况下城市水环境各项指标的演变。
 
  在陈江海看来,模型是要靠数据“喂养”的,日积月累的运行数据就是“养料”。“只有不断地通过真实数据去推演和验证,模型才会越来越精准,大脑才会越用越聪明。”
 
  在九江,监测设备每隔5分钟就会向智慧水务系统发送管网及厂站的流量、液位、流速、COD浓度等实时监测数据,以及泵站、阀门等实时控制数据,经过一年多的“喂养”,系统中各模型准确度可达85%以上。“未来,我们有20多年的运维时间去持续‘喂养’这些模型,智慧水务这颗大脑一定会越来越聪明。”陈江海说。
 
  从数字化到智能化再到智慧化,还有一段很长的路,长江大保护智慧水务正以九江、六安为示范基地持续开展智能感知、数据治理、一体化调度、集控运营等卡脖子技术的研发、测试、迭代和升级,推动技术产品化、产品市场化,并最终面向行业推广,助力三峡“智”水模式输出。
 
  据三峡智慧水务公司陆熙博士介绍,目前九江正在探索实现污水处理厂的智能诊断和控制,她和团队正在搭建污水生物反应模型,能够模拟典型的污水处理工艺过程,假设污水处理厂出水水质不达标,则可以根据模型提供的方案诊断原因,帮助污水厂大幅提升运维效率。
 
  “数字化的赋能,使以往对水务现象的观察变成了基于数据的预测,而数据变化的趋势又可以帮助我们形成动态的管理决策,能够有效提高管理水平,降低成本,提升水环境治理成效。”长江环保集团董事长王殿常说。
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