江西九江，南靠廬山，北臨長江，東接鄱陽湖，還將十里河、八里湖、南門湖、甘棠湖等河湖攬入城郭。江、湖、山在這相遇，形成令文人墨客駐足流連的壯美奇觀，也給這座古城留下千年水患之疾。九江地勢東、西、南三面高，中間低，雨天城市受到山間雨水和河湖漲水的“雙重夾擊”，容易形成積水內澇；不下雨時，水動力不足，又容易形成黑臭水體。邁入新時代的九江，面對這道千年“水問題”，亟需一套全新的答案。
把多的水“管”起來
2021年，全國平均年降水量為691.6毫米,平均年降水量排名前三的水資源分區(qū)分別是東南諸河區(qū)（1748.3毫米）、珠江區(qū)（1371.1毫米）、長江區(qū)（1152.8毫米），而僅僅一個九江市平均降水量就達到了1553.7毫米。
“九江的痛點是水多了。”三峽集團所屬長江環(huán)保集團江西區(qū)域公司執(zhí)行總經理何文戰(zhàn)介紹說，九江降水量在時間上的分布特點是年內分配不均，降水主要集中在5-6月份，暴雨多，強度大。
治水須先“知水”。一方面，需要全面感知水情：天上降了多少水，上游來了多少水，地表積了多少水，地下管道進了多少水，河湖漲了多少水……另一方面，需要掌握這座城市排水和處理水的能力，包括雨污管網的位置、管網收集水的能力、污水廠站的處理能力、泵站的抽排水能力等。
而現實情況是，在大部分城市，地面上的水情信息散布在各相關部門，沒有集中收集分析處理。地下基礎設施的排水能力，尤其像管網這種隱蔽工程，存在大量信息空白。
九江治水，面臨的是“山-城-河-湖-江”多形態(tài)的復雜城市水系統(tǒng)，若是不能準確掌握這些涉水信息，就如同蒙著眼睛去打仗，難有勝算。
5年前，三峽集團參與共抓長江大保護的“第一槍”在九江打響，排水管網的更新?lián)Q代在九江地下悄然進行，與此同時，智慧水務工作也在這里啟程。
“智慧水務的基礎是數字化，數據已經被列為與土地、勞動力、資本、技術并列的第五大生產要素。”三峽智慧水務公司常務副總經理陳江海說，“城市排水系統(tǒng)是一項隱蔽工程，且多數是建設年代已久，平時缺乏系統(tǒng)維護。絕大多數城市管網底數和運行狀態(tài)是看不見、說不清的，數字化手段可以讓看不見的看得見，讓說不清的說得清，讓管不住的管得住，這就是數字化治水的邏輯。”
九江的數字化治水之路在芳蘭污水處理廠邁出了第一步。2019年，在長江環(huán)保集團和三峽集團所屬三峽上海院的通力合作下，芳蘭污水廠在4個月內完成了多源數據數字化入庫、應用功能開發(fā)及系統(tǒng)聯(lián)調聯(lián)試等工作，實現了長江大保護智慧水務建設模式、業(yè)務流程、數據資產管理、智慧水務平臺從無到有的突破。
“智慧水務要服務于工程設計建設運維全生命周期，必須要有一盤棋思維。”何文戰(zhàn)說。
三峽智慧水務公司以九江為基礎，從以管網為重點的城市智慧水管家等理念出發(fā)，構建三峽水務運營管理邏輯，努力實現對廠網河湖岸水務數字化管理的全覆蓋，覆蓋到從水源頭到水龍頭、從進水口到排水口的全過程。
今天，在三峽集團牽頭實施的各個城市長江大保護項目中，智慧水務屬于“必選”子項目，長江大保護智慧水務項目已在長江經濟帶陸續(xù)落地。
每一段管網都是數字管網
與多數沿江城市一樣，九江的水環(huán)境痛點是排水系統(tǒng)的運行能力跟不上城市發(fā)展速度，管道的混接錯接、淤堵破損、雨污混流等導致雨天易積水，河道易返黑返臭。
“管網的位置在哪里、缺陷是什么？這是第一步要解決的問題。”長期從事城市市政管網設計與研究的三峽智慧水務公司業(yè)務總監(jiān)徐昊旻說，改善九江城區(qū)水環(huán)境，首先要摸清管網“家底”。
三峽集團在九江開展長江大保護之初，就采用數字化手段對約80平方公里項目范圍內的存量管網進行了普查和檢測，相當于給管網做全身“體檢”，在生成“體檢報告”的同時，也通過三峽智慧水務公司開發(fā)的應用軟件建立了“電子檔案”，涵蓋管網的坐標、埋深、走向、材質、管徑等基本信息，也包括是否存在結構性、功能性缺陷以及缺陷等級。而在新建和修復管網過程中，除了動態(tài)錄入管網的所有信息，還根據運營需求科學布設液位計、流量計等監(jiān)測設備，能夠實時采集液位、流量、水質等運行數據。可以說，每一段管網在“出生”時就有了一張電子身份證。
這一端，物理管網在地下空間延伸，另一端，數字管網也在虛擬世界搭建。在位于兩河污水處理廠的九江智慧水務調度中心，三峽集團建設、運維的每一個管節(jié)的位置、埋深、孔徑、流量、流速等信息，都能精準地展現給治水決策者。三峽集團在九江合作區(qū)內建設的約2100公里管網，均實現了數字化“孿生”。
“不僅在九江，今天三峽集團在所有長江大保護項目里鋪設的管網都是數字管網。”三峽智慧水務公司工程建設部負責人魏本勝介紹，三峽智慧水務公司數字化團隊長期駐守40多個城市項目一線，在長江環(huán)保集團的全力支持下，與管網普查單位、檢測單位、設計單位、施工單位一輪輪對接、核實、糾正，目前長江大保護數字管網庫規(guī)模躍居全國之最，總長度超40000公里。這些管網數據是智慧水務的“底座”，通過集控手段，提供給“城市智慧水管家”，成為水環(huán)境治理一體化調度的決策依據。
智慧大腦初長成
在九江智慧水務調度中心內，一張大屏匯集了全部監(jiān)測設備采集到的涉水信息。
“前期埋設的監(jiān)測設備如同‘千里眼’和‘順風耳’，每天會將采集的數據實時傳輸到調度中心，動態(tài)生成‘一張圖’，為九江城區(qū)各類場景下的水環(huán)境管理提供重要支撐。”三峽智慧水務公司九江項目經理閔樂樂介紹說。
以往遇到管道淤堵污水冒溢，總是急救式地“哪里堵了通哪里”，疏通工作量大，沒有規(guī)律可循。如今有了數字系統(tǒng)，運維人員可以通過關鍵的實時在線數據快速排查隱患。
“數字經濟時代，數據已經成為‘新石油’，但只有經過提煉才能更具價值。”三峽智慧水務公司常務副總經理陳江海說，“我們可以根據流速、液位等實時數據判定管網是否存在淤堵和冒溢的風險，也可以通過對比雨天、晴天兩種天氣下管網的流速和流量，來判定是否有雨污混接等問題。”
九江的地形地貌和水文條件決定了這座城市很容易形成雨季內澇。那么，一場暴雨之后，九江會發(fā)生什么變化？數字模型可以推演——
下雨了，雨水管的水排河，合流管里的水進入截污管或調蓄池，此時，污水廠進水量增加，進水濃度降低。模型根據雨量大小推算管網流量、液位、水質濃度的變化，進而推算和決定構筑物的運行狀況，比如調蓄池的負荷大小、抽水泵站的啟停、排水閥門的啟閉等，還能根據管網高水位運行和檢查井冒溢情況識別內澇風險，預判內澇發(fā)生時間、發(fā)生地點、淹沒范圍、積水深度等。
“有了系統(tǒng)的預判，運維人員可以在汛期主動迎戰(zhàn)。”長江環(huán)保集團九江三峽水務公司副經理毛宇洛介紹，比如雨前降低管網液位為暴雨騰出容量，雨中指導調蓄池、泵站和污水廠等設施的協(xié)同運行，雨后再次進行巡檢，清理淤積、排查隱患。
越用越“聰明”的大腦
如果把智慧水務系統(tǒng)比作人類的大腦，那么模型就是大腦應對具體情境時產生的行為。目前，九江已搭建起內澇模型、管網水動力模型、管網水質模型、河道水動力模型、河道水質模型五大模型，能夠預測不同天氣狀況下城市水環(huán)境各項指標的演變。
在陳江海看來，模型是要靠數據“喂養(yǎng)”的，日積月累的運行數據就是“養(yǎng)料”。“只有不斷地通過真實數據去推演和驗證，模型才會越來越精準，大腦才會越用越聰明。”
在九江，監(jiān)測設備每隔5分鐘就會向智慧水務系統(tǒng)發(fā)送管網及廠站的流量、液位、流速、COD濃度等實時監(jiān)測數據，以及泵站、閥門等實時控制數據，經過一年多的“喂養(yǎng)”，系統(tǒng)中各模型準確度可達85%以上。“未來，我們有20多年的運維時間去持續(xù)‘喂養(yǎng)’這些模型，智慧水務這顆大腦一定會越來越聰明。”陳江海說。
從數字化到智能化再到智慧化，還有一段很長的路，長江大保護智慧水務正以九江、六安為示范基地持續(xù)開展智能感知、數據治理、一體化調度、集控運營等卡脖子技術的研發(fā)、測試、迭代和升級，推動技術產品化、產品市場化，并最終面向行業(yè)推廣，助力三峽“智”水模式輸出。
據三峽智慧水務公司陸熙博士介紹，目前九江正在探索實現污水處理廠的智能診斷和控制，她和團隊正在搭建污水生物反應模型，能夠模擬典型的污水處理工藝過程，假設污水處理廠出水水質不達標，則可以根據模型提供的方案診斷原因，幫助污水廠大幅提升運維效率。
“數字化的賦能，使以往對水務現象的觀察變成了基于數據的預測，而數據變化的趨勢又可以幫助我們形成動態(tài)的管理決策，能夠有效提高管理水平，降低成本，提升水環(huán)境治理成效。”長江環(huán)保集團董事長王殿常說。
來源：三峽小微
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