海绵城市监测的问题分析及对策赵冬泉

海绵城市监测的问题分析及对策赵冬泉教授级高工/系统分析师北京清环智慧水务科技有限公司2018年11月2018-监测体系设计的关键点2监测设备选型、安装、运维的关键点3监测数据问题分析4监测的需求分析1目录对策建议52018-监测体系设计的关键点2监测设备选型、安装、运维的关键点3监测数据问题分析4监测的需求分析1目录对策建议52018-海绵城市以效果为导向的建设管控及运营管理需求管理对象的转变管理手段的改进【灰色设施】排水管网为主、泵站、污水厂等【灰色+绿色】综合应用了多种低影响开发设施【事后巡查】建设完成后，对项目及设施进行人工巡查【动态管控】建设运营全过程对的动态监测与效果考核海绵城市设施在线监控数据（工程投入的0.5%-1%）制定分层级在线监测方案支持运营管理建立智能通讯模式以及时反馈运行风险安装稳定的在线监测设备获取准确数据监测数据有用性有效性及时性2018-海绵监测体系建设价值背景城市水资源短缺、区域水生态控制缺失、水环境恶化、水安全保障难度高意义任务以海绵城市建设效果为核心，以详细的过程数据为支撑，建立可评估、可追溯的海绵城市一体化管理平台及考核评估体系，支撑海绵城市建设的过程监管、考核评估与综合管理。海绵城市建设任务中的重要项目之一（实施方案及备案表中）。在线传感、物联网、互联网+等先进技术与理念在海绵城市的应用。考核评估必不可少的数据采集、分析与展示平台。加强能力建设、提高运营管理水平的必要手段。系统化检验海绵城市各项工程建设效果的技术工具。国家层面考核评估过程中的重要依据与集中可视化展示的窗口。单击此处添加文字内容单击此处添加文字内容单击此规划设计施工处添加文字内容运行系统现况问题诊断+海绵建设效果评价2018-住建部海绵城市验收考核办法要求考核办法中明确要求进行长期有效的监测数据评价标准中要求进行定量化的监测和评估计算监测点应覆盖排放口、市政管网、项目、地块及设施等多种要素，以支持系统性的整体评估和数据的相互校验前期背景监测→建设过程监测→后期运行监测为考核评估提供真实有效的基础数据支撑为海绵城市建设提供定量化绩效评价的依据2018-规划设计规范中的新增技术要求支撑排水系统建设、运行，提供定量化依据，满足相关规划设计规范中的技术要求《城市排水工程规划规范》（GB50318-2017）•7.0.1城市雨、污水系统宜设置监控系统《城市内涝防治规划规范》（国家标准，征求意见稿）•附录A建模监测数据要求《室外排水设计规范》GB50014（2018征求意见稿）•9智慧控制•9.2.4排水管网关键节点宜设液位、流速、流量监测装置，并根据需要增加水质监测装置。《城市排水防涝设施数据采集与维护技术规范》（GB/T51187-2016)4.5监测和检测2018-黑臭水体整治工作《黑臭水体整治——排水口、管道及检查井治理技术指南》整治工作首先要明确黑臭水体污染来源对系统进行准确的调查明确“岸上”的污染贡献率——流量监测有条件的地区应逐步建立在线监测系统，建立数据动态更新机制，实现对排水口出水水质、水量及溢流频次的实时监测为黑臭水体整治工作提供源解析依据黑臭在水里，根源在岸上，关键在排口，核心在管网。2018-《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》•发展目标：绿色智慧引领转型发展。–全面摸清市政基础设施家底，完成全国城市市政基础设施大调查，推进智慧城市建设，提高城市安全运行管理水平。•规划任务：(十二)推进市政设施智慧建设，提高安全运行管理水平。–发展智慧水务，构建覆盖供排水全过程，涵盖水量、水质、水压、水设施的信息采集、处理与控制体系。发展智慧管网，实现城市地下空间、地下综合管廊、地下管网管理信息化和运行智能化。•重点工程：(十二)市政设施智慧建设工程–在全国656个城市全面开展城市市政基础设施调查，开展市政基础设施信息化、智慧化建设与改造，建立全国城市市政基础设施数据库。依托已有基础，建设完善全国城市市政基础设施监管平台。首次编制国家级、综合性的市政基础设施规划，是指导“十三五”时期我国城市市政基础设施建设的重要依据。《规划》提及“智慧”21次，“监测”7次，强调要建立完善的监测评估体系，提高对排水系统的智慧化管控能力，科学客观的进行规划设计及运行管理。2018-监测体系设计的关键点2监测设备选型、安装、运维的关键点3监测数据问题分析4监测的需求分析1目录对策建议52018-排水在线监测的具体作用动态感知预警排水管网运行的动态规律、风险、整体情况排水管网长期运行规律的持续监测与积累排水管网大数据分析及规律统计辅助规划改造及运行管理为设施规划与设计提供依据优化设施工程及改造的资金投入效果提高运行经费的使用效率定量化评估效益，改善设施运行状况减少合流制污染、提高污水厂运行效率持久运行的监测及时在线的报警排水管网在线监测2018-收集集成查询分析展示数据的闭环分析与集成统一管理位面•数据表征了不同的海绵城市建设位面，如水生态、水环境、水安全等。来源•数据来源于不同的管理部门，如建设部门、环保部门、规划部门等。途径•数据获取途径不同，如在线获取、填报获取、登记获取等。格式•获取的数据格式不同，如图像数据、矢量数据、文本数据等。李沧区海绵城市一体化信息平台数据管理水生态数据水环境数据水资源数据水安全数据制度建设数据项目管理项目过程项目跟踪项目信息全要素查询信息化管理用户权限公众参与预警发布信息查询管理功能动态监管问题诊断预警预报过程管控数据库技术GIS技术监测技术模型技术评估模式现状评估优化评估方案评估预测评估决策支持指标体系构建水生态评估水环境评估水资源评估水安全评估制度建设评估动态技术评估2018-构建海绵城市监测平台整体技术路线收集整理基础资料进行现场踏勘现状调查规划指引、建设管控绩效考核等需求考核评估需求分析在线监测网络构建水质采样与化验分析监测网络建设考核指标体系分析监测方案制订综合监测方案制订综合数据库构建、应用系统开发、技术软件平台搭建信息化管理系统监测方案优化调整咨询绩效考核评估咨询平台构建的效应评估体系构建评估技术与方法、评估报告考核评估体系现状调查气象资料城市水系土地利用海绵项目管控现状排水管网需求分析规划指引建设管控绩效考核信息化建设监测方案示范区项目/地块LID设施区域排口河道水系排水管网地下水典型下垫面住宅小区工业园区公园绿地学校用地渗透铺装绿色屋顶雨水花园生物滞留池调蓄设施在线监测与人工采样在线监测人工采样在线雨量在线液位在线流量在线SS场次降雨定期采样水质化验考核评估评估体系评估技术评估报告阶段方法对象指标信息化管理系统设计综合数据库应用界面基础软硬件基础地理信息运行管理记录文档多媒体等在线监测数据数据采集一张图管理项目管理考核评估公众参与用户权限管理平台软件支撑平台硬件支撑2018-清晰认识海绵城市监测体系的作用支撑系统化方案的分层级监测评估•以海绵城市建设系统化方案为基础，进行在线监测布点、数据集成、平台建设等内容，统筹各汇水分区、项目地块、源头设施等多层级的监测与评估。•。积累长期监测数据，支持模型模拟与评估，辅助运行管理•通过实际监测数据对模型进行率定和验证，基于模型对海绵城市整体效果进行评估。“源头削减-过程减排-系统治理”的全过程监测•根据降雨径流的汇水过程，覆盖源头设施、过程管网、终端水体，通过全过程的监测，可对不同层级PPP项目建设及运营效果进行考核，支持后期PPP项目的按效付费。典型设施及地块项目的精细化监测•在示范区范围内选择典型的地块项目和设施进行监测，在对应的小范围片区加密布点进行整体的精细化监测。2018-构建一体化的监测平台监测网络及数据集成在线监测网络监测方案的确定在线监测设备的选择、安装与调试排水在线监测管理系统设计人工采样采样方案水质化验体系互补、集成统一、同步监管、评估优化、远近结合考核评估体系评估方法技术体系的构建考核评估及效果跟踪信息化管理系统综合数据库建设信息化管理平台应用系统基础软硬件建设2018-科学合理的制定监测实施方案基础资料收集城市内河水系城市排水管网土地利用现状及规划海绵建设项目初步确定监测点位现场踏勘满足监测与采样的相关要求开展监测在线设备安装人工采样获取监测数据并进行分析处理数据是否合理有效满足考核指标计算需求定期运营维护监测目的，考核体系，布点原则是否是否是否分区分类系统布局逐点确认建管并重优化调整2018-在线监测网络的优化和效益提升设备类型数量（台）合计液位计河道9109地下水3雨水排口9管网30小型项目地块50典型设施8超声波流量计河道6179雨水排口63管网30重点项目地块60典型设施20水质检测仪河道1365雨水排口30水质项目地块15典型设施7雨量计44温湿度计22对于为满足模型需求和考核需求所设置的点位，只需要短期数据，采用临时监测，安装设备一段时间后，收集到足够数据后拆除。对于为满足日常监管需求所设置的重要点位，需要长期的连续数据，采用固定监测模式，采集连续实时在线监测数据。对于大量设置的、需要长期实时数据的、但对数据连续性要求不高的点位，采用轮换监测模式，定期人工更换设备的位置，满足数据要求。临时监测轮换监测固定监测2018-目的：为了快速、低成本的掌握排水管道、明渠、排口及河流的连续运行特征，需对其液位、速度及流量等多种基本运行参数进行连续测量，获取持续监测数据，掌握变化规律，通过这些基础数据的瞬时分析、统计计算、模型模拟，可以全面地进行系统现状诊断与评估，为各项研究、规划、设计等工作的开展奠定坚实的数据基础。服务内容：提供排水监测专业设备租赁及安装全流程服务，获取分钟级液位、速度、流量、雨量、SS、DO等排水关键数据。专业技术指导：系统监测方案辅助、现场勘察、专业设备、现场安装、数据保障、数据报告、数据分析统计、配合建模服务等。不用买价格昂贵的设备，低成本的应对短期数据临测需求快速、高性价比、灵活的获取排水管网有效数据2018-进行系统化布局的总体监测布点方案通过监测过程，对海面城市规划、设计、建设、运维、管控提供支撑。本底监测末端监测过程监测源头监测降雨监测温度监测下垫面监测屋顶道路硬质铺装绿地地表水监测上游水面控制河道出口段敏感水质断面PPP整治断面排水管网监测入河排口关键节点内涝点项目地块监测样板项目其他项目PPP项目典型设施监测绿色屋顶生物滞留设施透水铺装雨水湿地/塘514309014临测2018-分汇水区细化合适的可操作监测方案对17个子汇水区的汇水过程和监测点的关系进行系统化的梳理与落实。2018-监测体系设计的关键点2监测设备选型、安装、运维的关键点3监测数据问题分析4监测的需求分析1目录对策建议52018-监测设备的统一技术要求•整机IP68防护等级•防潮防爆设计•应对不同排水工况安全防护•设备的安装过程要求尽可能简化，不断流、不破坏基础设施•可便捷方便的进行设备轮换测量及临时性测量实施操作•采用多参数复合传感器，尽量减少传感器主机的数量•控制水力状态对设备的影响测量设计•应对现场屏蔽因素（井盖、水淹没设备等情况）仍然能保持稳定通讯•短距离通讯、NB-IOT物联网技术稳定通讯要选择适用于排水系统特殊、复杂、多变工况的监测设备2018-监测设备的选择类型（并不是每类设备都适合在排水系统使用）液位计雨量计流量计水质监测仪采样器适用于排水系统的特殊环境，满足实际工况条件。自供电、防水防爆、地下稳定通讯、集成便捷、持续稳定测量、智能报警等2018-在线监控设备的选型项目核心要点：产品级、软硬一体、简单易用、高性价比技术项目进口设备国产设备优选的排水管网在线监测设备测量稳定性较强一般较强，双探头冗余测量，超声压力可选测量频次5-15分钟5-15分钟1分，时钟同步，每分钟整点全网同步测量主机功耗一体式，较高一体式，较高一体式/分体式可选，分体式较低，低功耗短距通讯，智能可变的GPRS连接频次，兼容NB-IOT电池更换周期4-6月，需开井盖和设备3-4月，需打开井盖和设备主机至少1年；中继器充电电池6月以上，电池更