南寧市城市內(nèi)河管理處內(nèi)河防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

文｜ 北京清控人居環(huán)境研究院有限公司 佟舉鋼 曲強(qiáng) 馬東

1 系統(tǒng)建設(shè)背景和目標(biāo)

南寧作為第一批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市，根據(jù)海綿城市建設(shè)評(píng)估要求，在城市內(nèi)河市政管網(wǎng)排放口和內(nèi)河關(guān)鍵斷面設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估海綿城市建設(shè)的效果，同時(shí)在發(fā)生異常時(shí)，將預(yù)警信息發(fā)送給相關(guān)區(qū)域的市民，有效避免事故發(fā)生的生命財(cái)產(chǎn)損失。搭建南寧內(nèi)河相關(guān)的海綿城市示范區(qū)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)南寧市內(nèi)河防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)南寧市海綿城市建設(shè)中內(nèi)河相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與管理、評(píng)估考核、內(nèi)澇預(yù)警預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化分析展示，完善已有的河道水情在線監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以用于仿真模型，進(jìn)行內(nèi)澇預(yù)測(cè)，為預(yù)警和規(guī)劃管理提供研判依據(jù)。有效支持南寧市海綿城市的監(jiān)測(cè)與考核評(píng)估工作，提高內(nèi)河的運(yùn)行監(jiān)管能力。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要功能

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

內(nèi)河防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)組成應(yīng)包括三部分內(nèi)容，如1圖所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖2 數(shù)據(jù)采集與管理業(yè)務(wù)流程圖

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要功能

根據(jù)南寧市海綿城市的試點(diǎn)建設(shè)工作需求，開發(fā)可用于海綿城市建設(shè)中內(nèi)河相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與管理、河道水位與流量預(yù)警分析、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化分析展示、考核指標(biāo)核算等功能模塊的專業(yè)子系統(tǒng)。

2.2.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與管理功能模塊

圖3 河道水量預(yù)警分析業(yè)務(wù)流程圖

該功能模塊設(shè)計(jì)為Windows服務(wù)，監(jiān)聽服務(wù)端口，接收上傳的所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過云端服務(wù)器解碼并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)簡(jiǎn)單的分析和必要的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)診斷，數(shù)據(jù)異常系統(tǒng)將提醒工作人員，便于及時(shí)的發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備出現(xiàn)的問題。

數(shù)據(jù)采集與管理業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

2.2.2 河道水量預(yù)警預(yù)報(bào)分析功能模塊

該模塊通過全方位管理監(jiān)測(cè)設(shè)備，及時(shí)的探測(cè)到內(nèi)河監(jiān)測(cè)點(diǎn)位液位變化情況，有效地辨識(shí)液位正常、預(yù)警、報(bào)警以及溢流的發(fā)生，預(yù)警分析業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

圖4 在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示界面

圖5 場(chǎng)次降雨達(dá)標(biāo)率評(píng)估界面示例圖

2.2.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化展示功能模塊

通過地圖、曲線、表格等方式直觀顯示在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包液位、流量、流速和雨量等信息。通過該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控各內(nèi)河站點(diǎn)的運(yùn)行及管理現(xiàn)狀，調(diào)閱各監(jiān)控點(diǎn)水文信息，查看圖文一體化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果等功能。

2.2.4 海綿城市考核指標(biāo)核算功能模塊

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率考核評(píng)估、城市面源污染控制考核評(píng)估、內(nèi)澇災(zāi)害考核評(píng)估功能，對(duì)海綿城市建設(shè)情況進(jìn)行評(píng)估分析。

2.2.5 與信息指揮系統(tǒng)集成

開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口，將該子系統(tǒng)集成到南寧市內(nèi)河防汛信息指揮中心中，方便子系統(tǒng)水量和水質(zhì)的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)調(diào)用、查詢和統(tǒng)計(jì)分析，完善內(nèi)河水情管理平臺(tái)。

3 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)測(cè)實(shí)施技術(shù)路線

監(jiān)測(cè)實(shí)施技術(shù)路線一般可分為選擇監(jiān)測(cè)區(qū)/段、選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)和設(shè)備安裝三個(gè)階段。

3.2 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案

3.2.1 市政管道排放口監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案

根據(jù)對(duì)南寧市直排口數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，南寧市海綿城市示范區(qū)共113個(gè)直排口，其中18個(gè)污水口，50個(gè)雨污合流直排口、45個(gè)雨水口。由于大型排放口水量大，會(huì)給內(nèi)河的水環(huán)境造成極大影響，所以選取大型重要的排放口進(jìn)行液位、流量和水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。雨季水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。

圖6 排口監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖

圖7 內(nèi)河監(jiān)測(cè)區(qū)域分布圖

市政管道排放口監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖如圖6。其中紅色點(diǎn)為污水排口，紫色點(diǎn)為雨污合流排口，藍(lán)色點(diǎn)為雨水排口。

3.2.2 水體監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案

根據(jù)城市河道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，在該區(qū)域布置2個(gè)雨量計(jì)，11個(gè)流量計(jì)，11個(gè)液位計(jì)。其中北部與南部各布置1個(gè)雨量計(jì)，用于雨量采集。

通過購(gòu)買第三方服務(wù)方式，在示范區(qū)三個(gè)主要湖泊和主要河流進(jìn)出示范區(qū)斷面設(shè)置7處水質(zhì)人工采樣點(diǎn)（采樣點(diǎn)位置見圖7紅點(diǎn)），每月采一次，連續(xù)一年，共采樣12次，化驗(yàn)29項(xiàng)地表水指標(biāo)，獲取示范區(qū)地表水質(zhì)量數(shù)據(jù)，化驗(yàn)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)量為7×12×29=2436個(gè)。

4 系統(tǒng)建設(shè)意義

通過建立南寧市海綿城市內(nèi)河防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)字化模式，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水情，實(shí)現(xiàn)量化、直觀的水情監(jiān)測(cè)平臺(tái)，增強(qiáng)科學(xué)化管理手段，實(shí)現(xiàn)南寧市內(nèi)河防汛工作的數(shù)據(jù)化管理、生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)、業(yè)務(wù)管理的流程化精細(xì)化。通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的合理部署，選取適合的監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：

（1）對(duì)城市管道重要排放口以及河道上中下游的斷面采集流量雨量水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取海綿城市示范區(qū)城市管道排放口以及河道運(yùn)行規(guī)律，掌握流量來(lái)源，結(jié)合雨季測(cè)流數(shù)據(jù)以及雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行河道運(yùn)行狀況診斷。

（2）根據(jù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)南寧海綿城市建設(shè)后的成果進(jìn)行全面的評(píng)估，城市內(nèi)河在海綿城市建設(shè)后的效果影響和改善程度進(jìn)行評(píng)估。

（3）通過部署的在線智能監(jiān)測(cè)設(shè)備，能夠快捷地輔助海綿城市設(shè)施、河道、內(nèi)河運(yùn)營(yíng)部門日常工作，提高運(yùn)營(yíng)管理水平，為排水系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律分析、預(yù)警報(bào)警、異常情況提供分析數(shù)據(jù)。

表1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)綜合統(tǒng)計(jì)表