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摘要：排水管網在線監測對城市排水聰明化治理、系統優化調度、在線預警報警等任務的開展起到主要的支撐感化，需求在必定的經濟本錢約束下，制訂公道有用的排水管網在線監測計劃。此中，在線監測布點數量的確定是制訂計劃的基礎任務，但今朝重要依賴于人為主觀判斷，缺乏定量化的方式。提出了排水管網分級監測的思緒，根據整體、分區和源頭三個層級的監測思緒，量化分歧層級下最優監測布點的數量及分歧監測點數量設置下可實現的最優監測效能，可指導排水管網在線監測布點數量的確定。將該方式分別在城市雨水系統和污水系統監測點數量確定中進行應用，能夠支撐監測計劃的量化評價、監測方法和指標的篩選等。
作者簡介：郭效琛，博士，助理研討員，研討標的目的為城市排水治理。
排水管網對于城市平安運行起著主綠裝修設計要的保證感化，但由于排水管網工程自己的隱蔽性強、分布范圍廣，導致其運行狀態不清、治理難度較年夜，對管網混接、進流進滲等問題的剖析養生住宅診斷困難。應用排水管網在線監測可以支撐排水系統問題的定量診斷與剖析，支撐排水系統的智能化治理；而數據的靠得住性、準確性及有效性則是排水管網剖析診斷侘寂風的基礎。對一切排水管網節點進行在線監測布點，能夠周全把握排水管網的運行動態，但節點數量眾多，監測本錢過高；在經濟本錢的約束下，需求根據監測需乞降目標，制訂科學有用的監測布點計劃，篩選最具代表性的節點，以盡能夠少的監測點獲取盡量周全的排水管網信息，構成兼顧代表性和經濟性的可行監測計劃。
對于特定區域，排水管網在線監測計劃應涵蓋監測指標、監測布點數量、監測地位以及監測時間等多項內容。此中，監測設備的數量在監測計劃制訂的初期是最為關鍵的指標，為區域問題的整體規劃設計供給制訂預算的依據，推進項目標執行。今朝，排水管網在線監測布點數量的確定，重要依附人為主觀經驗判斷，尚沒有統一的方式和標準，形成布點數量的不確定性，下降了項目資金應用的有用性。
針對排水管網監測布點定量化確定的問題，基于排水管網特征、運行規律、監測需求，研討依照整體監測、分區監測和源頭監測三個部門，提出分層級的排水管網監測思緒，以水量監測為基礎，樹立監測點數量定量化的制訂方式。
01 排水管網監測基礎
對于目標區域排水管網，監測點數量的確定需求考慮對排水關鍵要素的覆蓋、監測指標的篩選以及區域開展監測的目標。
排水管網是一種典範的網絡系統，具有很強的高低游關聯性，從排放源到分支管網、主干管網、泵站、污水廠及最終的受納水體，構成完全的排水系統。以污水排放系統為例，在監測點位的設置上，共可分為6個部門，如圖1所示。
①排放源。對污水系統而言，重要為片區內重點企業或典範小區，作為排水戶，向市政管網系統排進生產及生涯污水；在排口應進行水量和水質的實時監測，對偷排漏排起到監管感化。對雨水系統而言，則為低影響開發項目，排口的監測可直接支撐項目達標性的剖析。
②分支節點。對商業空間室內設計于污水系統，分支節點反應多個排水戶的情況，可把握一個小片區整體的排污情況。對于雨水系統，分支節點的監測重要針對歷史易澇點，可對城市內澇問題進行實時監測與動態預警。
③主干節點。無論污水系統還是雨水系統，主干節點都起著主要的連接感化，通過流量和典範水質指標的聯合監測，可作為下游問題驗證、下流公道調度的依據。
④調蓄設施。針對調蓄把持的流域，體現高低游、排水系統聯合調度的關系。
⑤污水廠。污水系統的把持終端，通過進、出水的監測，對排水情況進行監測與預警，評估污水廠收水范圍內的整體情況。
⑥排口。排水管網系統的結尾，體現對城市水環境質量的影響。
1.2 排水管網在線監測指標設置
排水監測指標整體上可分為水量和水質兩慷慨面，同時需對降雨進行監測，作為排水剖析的佈景信息與基礎。
①雨量。應用在線雨量計，監測片區內的降雨信息。
②流量。水量監測的重要指標，可以支撐定量剖析。
③液位。水量監測的輔助性指標，監測本錢較低，可供給定性剖析。
④水質。在線監測重要選擇簡單的單項指標，對水質進行整體把握；此中雨水管網系統可選擇懸浮物（老屋翻新SS）；污水管網系統可選擇電導率；受納水體可選擇SS和消融氧（DO）。
1.3 排水管網在線監測目標
分歧區域排水管網系統面臨的問題分歧，因此排水管網在線監測的目標也有所差異，需求根據各自具體的監測目標，進行監測點地位和監測指標的選擇。
分歧監測目標下監測點設置剖析如表1所示。
02 監測點量化確定的依據
對排水管網監測布點數量進行定量化的制訂，需求滿足排水管網監測布點的請求，并根據分歧要素的主要水平進行優先級的排序，從而在必定經濟本錢約束下，確定最優的監測點數量醫美診所設計。
2.1 監測布點地位請求
2.1.1 雨水系統排放口
雨水排放口在雨季不應有水流排放，若雨季存在排水則應進行重點監測，支撐區域的偷排漏排治理；在降雨期間對雨水徑流排放進行監測，可對片區整體的徑流水量及水質情況進行評估。可根據排口鉅細，選擇具備監測條件的雨水排口進行在線監測：
①DN300以下，雨水徑流量小（普通小于3.2m3/min），對水體影響無限，可不監測；
②DN300～DN600中等排水口，對城市水無毒建材體影響明顯，需監測流量；
③DN600及以上是主排口，降雨期間排進水體的水量年夜，對城市水體影響顯著，需進行流量及水質監測。
2.1.2 合流制溢流口
在合流制體制下，混雜污水的流量超過截污干管的輸水才能時，部門污水會發生溢流直接進進受納水體；部門排口在雨季甚至存在污水直排的現象，通過對合流制溢流排口的監測可評估區域整體溢流淨化情況，對點源淨化進行有用的監管。
①由于在降雨強度較年夜時，混雜污水流量超過截流干管輸水才能，合流制排口存在污水排進水體的能夠，一切排口均有監測的需求。
②一切排放口均優先保證流量監測，對于重點排口（DN600及以上），若發生污水直排對城市水環境影響顯著，有條件時應進一個步驟補充水質監測。
2.1.3 雨水管網
①選擇下流主干管節點進行流量監測，可支撐對應分區的徑流總量把持率評估；
②歷史積水點及易澇點進行液位監測，對城市內澇進行預警并評估水平安情況。
2.1.4 合流制及污水管網
在管道主干節點進行流量監測，可支撐水量均衡、管網運行規律的識別；對進流進滲、雨污混接等管網問題進行診斷剖析。
①選擇帶壓運行壓力較高的節點進行液位監測，為運行評估及風險預警供給在線動態依據；
②在泵站、調蓄池、污水廠等重要設施的進出水口進行流量監測，為排水系統的整體運行調度供給依據。
2.2 節點布置優先原則
無論是源頭、管網還是排口，作為排水系統的組成部門，都有監測的需求；污水和雨水也都應同步開展監測，但在經濟本錢無限、監測點數量設置不夠的情況下，無法完整滿足監測點布置的需求，考慮分歧監測點的主要性，應對主要節點優先進行監測。
①排口>管網>源頭
排口作為排水管網系統的終端，對城市水環境有顯著影響，應優先監測；管網節點是排水系統的過程部門，起著承上啟下的聯通感化；源頭是排水系統的源頭端，個別排水戶/項目對整體排水系統天母室內設計的影響相對無限。
②污水>雨水
今朝年夜多數城市的分流制排水體系，客變設計從排放時間角度，污水持續存在而雨水徑流僅在降雨期間產生；從城市監管角度，污水的排放更需求進行公道有用的組織與治理。
03 排水管網分級監測方式
為支撐排水管網監測布點數量的量化確定，在監測計劃制訂過程中采用分級監測的技術體系，逐級完美排水管網在線監測。
3.1 整體技術體系
分級監測技術體系以區域監測目標為基礎，包含整體監測、分區監測和源頭監測3個層級，分歧層級所涵蓋的監測要素分歧，能實現的監測目標也有所差異，如表2所示。
① 整體監測
整體監測重要是對區域整體情況的把握，覆蓋水平相對無限，僅針對管網的重要節點，管網布點密度較低。整體監測針對的是區域最主要的節點，能夠把握區域排水的基礎負荷情況，支撐基礎性治理任務的開展，建議進行長期固定會所設計監測。
② 分區監測
結合區域匯水關系和管網存在的問題，對區域進行劃分，基于網格化的思維形式，將各分區作為監測單元，對排水系統進行公道的分化。
在分區監測層級下，可對各分區的排水問題進行診斷剖析，構成相對精細化的治理形式，可支撐年夜部門排水管網問題的治理，但由于未觸及排水源頭部門的監測，無法進行淨化溯源，不克不及對排水戶進行追責，不克不及評價雨水管控項目標後果。
③ 源頭監測
污水系統重要針對企業、居平易近小區等排水戶，雨水系統則重要針對各類低影響開發項目。
源頭監測在分區監測層級上進一個步驟細化，可支撐溯源剖析并進行追責，可輔助排水治理，落實排水許可軌制的動態監管，將在線監測數據進行集成，對淨化排放源進行預警預報，實時更換新的資料狀態。對低影響開發改革項目，則可支撐項目達標剖析，根據評估結果可對存在的問題進行持續改進與優化。
3.2 分級監測定量評分曲線
為支撐監測點數量的定量化確定，需求對監測效能進行量化評分，確定分歧監測點數量設置下所能實現的最佳監測效能，并通過分數進行刻畫，從而構成分級監測定量評分曲線。
3.2.1 最佳監測效能的確定
同樣數量的在線監測點位設置，布置于分歧的監測點地位、監測分歧的監測要素，所能實現的監測效能則有所差異。對于尚未開展監測的區域而言，優先在排口布置在線監測綠設計師點，能夠把握區域內對應匯水范圍的整體情況，但僅布置在單獨源頭排水戶的排口，所能獲取的信息則年夜幅減少，對應的監測效能下降。
在必定數量的點位設置下，應依照節點布置的優先原則進行監測地位的篩選，將無限的監測設備布置在主要的監測要素上，獲取關鍵信息。
3.2.2 各層級最優監測數量設定
以項目區域的面積、管網長度、排口數量等信息為基礎，依據監測目標，對分歧層級下最優計劃監測點的數量進行設定。將整體監測最優數量對應的評分設為100分，分THE R3 寓所區監測和源頭監測在整體監測的基礎上，能夠更進一個步驟清楚排水系統情況，支撐排水系統的診斷剖析和聰明化治理，對應的分值逐級增添，將分區監測最優數量得分設為200分，源頭監測最優數量得分設為300分；分歧層級對應的監測目標分歧，對各要素監測覆蓋的比例請求也就有所差異，以水量監測布置的最優數量為例，需依據區域內各要素節點數量進行確定，如表3所示。
根據今朝對城市排水系統的請求，污水不克不及直接排進受納水體，許多城市對污水直排口進行了封堵和改革，但仍留有合流制溢流口，屬于空間心理學重點監測要素，在整體監測層級下，應盡能夠進行監測覆蓋；區域內雨水排口數量遠多于排污口，尤其是河道水系密布的區域，鉅細排口沿河分布，在整體監測和分區監測層級下僅需求覆蓋重要排口，達到源頭監測層級后，才需對一切具有監測需求中醫診所設計的雨水排口進行覆蓋。
在管網節點監測布置部門，整體監測層級最優數量僅覆蓋管網系統焦點的節點；以整體監測為基礎，考慮區域排水分區的劃分情況，識別排水管網的關鍵節點，在主干節點的基礎上覆蓋分支節點，雖然分區監測層級下，最優監測點數量增添無限，但可支撐年夜部門排水管網問題的診斷與剖析；在源頭監測層級下，由于污水系統的排水戶以及雨水系統的地塊類項目數量宏大，最優監測數量年夜幅增添。
在各層級內，由監測點數量設置的覆蓋比例確定基礎得分，并根據布點的請求、優先原則、監測點覆蓋的主要水平，進行分數的調整，對應分值均為該監測點數量下所能實現的最佳監測效能。
分級監測體系下在線監測點新古典設計數量定量評分曲線如圖2所示。
04 監測點數量量化確定的應用
基于分級監測體系，應用定量化評分曲線，對于特定區域，可根據基礎的排水管網資料和監測需求，對監測點數量進行初步的量化確定，并根據經濟約束條件，確定監測方法，構成區域初步的監測布點計劃，并能夠指導監測計劃的優化與調親子空間設計整。
4.1 雨水系統監測
以某海綿試點區的監測為例，根據海綿城市考察評估的需求，依照禪風室內設計降雨徑流的匯集過程，從源頭到過程到結尾，樹立全過程系統性的監測體系，周全把握海綿試點區的雨水徑流排放情況，能夠支撐多個排水分區的精細化治理及問題診斷，對源頭低影響開發項目進行達標評價與剖析并催促優化整改。
該海綿試點城市位于我國東部地區，對海綿試點區的雨水管網系統進行基礎資料的搜集：試點區域面積共計25.24 km2，此中排水管網輻射面積為20.5 km2；現狀雨水管道長約79.5 km；結尾進河重要排放口共計75個，此中雨水排放口73個，合流制排放口2個；源頭低影響開發改革地塊類項目共計108個。根據試點區的基礎信息，考慮3個層級的監測需求，分別確定最優監測點數量，即，整體監測最優監測點為39個，分區監測最優監測點為76個，源頭監測最優監測點為178個。海綿試點區域評分曲線如圖3所示。
根據監測目標和需求，應完成整體監測和分區監測，考慮源頭地塊項目數量較多，應盡能夠覆蓋，在源頭監測層級部門，監測效能應達到80%及以上。
4.1.1 整體和分區監測
根據區域內的排水關系，海綿試點區共劃分17個子排水分區，在排口部門共布置75臺在線監測設備，覆蓋一切排口；在管網監測部門，兼顧各排水分區，設置26個監測點，對管網主干和分支節點進行監測。
① 排口監測
在匯流區域面積年夜的重要雨水排放口和2個合流制排放口布置流量在線監測點，實時采集流量信息，共計60處；在匯流區域小的排放口布置液位在線監測點，僅作為排放口能否有出流的定性判斷，共計15處。
② 管網監測
在雨污混接處下流管網或主干管網下流節點進行流量監測，支撐排水管網日常運行規律的定量剖析，共12處；在區域易澇點、管網重點區域進行液位在線監測，支撐內澇預警及管道運行風險評估，共14處。
4.1.2 源頭監測
海綿試點區內共計108個源頭地塊類項目，若所有的布置在線身心診所設計監測設備進行監測，所需本錢會年夜幅增添；別的，根據評分曲線，源頭監測部門監測點個數增添顯著，但后期分值增添幅度無限。考慮各個地塊排水具有必定的類似性，僅選擇典範項目進行在線監測。篩選室第小區、公園綠地、廣場等分歧類型具有代私人招待所設計表性的19個典範項目進行監測，由于項目排口不惟一，部門項目需多臺監測設備，共布置34 處。
4.1.3 監測計劃初步制訂
根據試點區排水系統的基礎資料，可獲得3個監測層級下最優的監測布點數量，并獲得定量化的評分曲線。
考慮海綿城市建設後果考察評估的需求，進行監測布點數量的確定，最終構成135處在線監測布點計劃，覆蓋試點區所有的排口、主干和分支節點以及典範源頭項目。在評分曲線中，對應得分為285分，在布點地位、指標選擇公道的最優布點方法下，理論上可完成整體監測和分區監測。在源頭監測部門，通過對典範項目標篩選，可進行有用監測，在無限的經濟本錢投進下，完成該層級85%擺佈的監測效能。
試點區監測布點表示及得分見圖4。
4.2 污水系統的監測
為實現廠網一體化的智能管控形式、支撐排水管網動態監測與預警機制的樹立、評估區域內實施控源截污工程改革的後果，某市需對污水排水系統樹立從排水戶到污水廠的全過程在線監測。該在線監測體系的樹立，能夠為雨污混流、排水戶偷排、進流進滲、污水廠進水濃度低、管網帶壓運行等問題供給數據，從而年夜幅進步排水系統整體運行的靠得住性和效力。
該市位于長江流域，城區焦點區域面積共計63.5 km2；新建區域的市政管網為雨污分流，但城區內年夜部門區域為合流制，存在污水下河現象，今朝正在實行控源截污工程，小貓看起來乾淨，應該不是流浪貓，大概是從家裡跑打消污水直排現象；主城區民生社區室內設計內共計3座污水處理廠、21座泵站；區域范圍內水系密布，沿岸鉅細排污口共計600余個；排水戶共計323 個。
4.2.1 監測計劃分級量化制訂
以區域基礎信息為基礎，考慮監測目標和需求，以污水系統監測為主，暫不考慮對雨水系統的監測，依照分級監測量化評分的方式，可獲得監測效能分值與監測點個數的關系曲線圖，如圖5所示。
由于區域面積年夜，水系密布、排口眾多，各層級下最優監測所需的布點數量都較年夜，若都采用固定設備的監測形式，經濟本錢過高，是以在兼顧考慮經濟性與滿足需求的雙
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