在全球氣候變化加劇、降雨時(shí)空分布日益不均的背景下，城市排水系統(tǒng)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。海綿城市建設(shè)通過滯、蓄、滲等措施，有效削減地表徑流、減輕城市排水系統(tǒng)壓力，顯著緩解了內(nèi)澇問題，改善了水生態(tài)環(huán)境。海綿城市建設(shè)中產(chǎn)生的大量矢量化資料與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為排水系統(tǒng)的智慧化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而智慧管理平臺(tái)的構(gòu)建，則進(jìn)一步推動(dòng)了排水系統(tǒng)的升級(jí)，使其具備更強(qiáng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)警、調(diào)度和決策能力，從而為城市的韌性發(fā)展筑牢根基。
“海綿”助力排水系統(tǒng)智慧化建設(shè) 海綿城市智慧管理平臺(tái)的建設(shè)，為城市排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集和入庫(kù)提供了重要契機(jī)。一方面，海綿城市建設(shè)涵蓋城市綠地、透水鋪裝、雨水花園、下沉式綠地等設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維等過程，同步產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，包括設(shè)施的地理位置、面積、類型、滲透能力、蓄水能力等。另一方面，海綿城市建設(shè)推動(dòng)了城市排水管網(wǎng)的普查和更新、合流制溢流以及排水管網(wǎng)能力提升改造等，更新了管網(wǎng)的長(zhǎng)度、管徑、材質(zhì)、埋深、流向等資料。此外，為評(píng)估海綿設(shè)施的運(yùn)行效果和排水系統(tǒng)的整體性能，在海綿設(shè)施、排水管網(wǎng)、泵站、水體等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)新增大量在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集降雨、流量、水位、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)回傳至智慧管理平臺(tái)。上述數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯入海綿城市智慧管理平臺(tái)，大大豐富了城市排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，使得排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)得到更全面、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和分析，為排水系統(tǒng)的智慧化建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
海綿城市建設(shè)同時(shí)為智慧排水系統(tǒng)能力躍升提供了豐富的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)支撐。在建設(shè)過程中，廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的智能化感知、分析、決策和控制。依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接海綿設(shè)施、排水管網(wǎng)、監(jiān)測(cè)設(shè)備等，構(gòu)建感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)感知和采集數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)存儲(chǔ)海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，有助于進(jìn)一步管理、分析和挖掘數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值。通過云計(jì)算技術(shù)，計(jì)算和存儲(chǔ)資源，以支撐復(fù)雜模型運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析。應(yīng)用人工智能，探索智能診斷、預(yù)測(cè)及自動(dòng)化調(diào)度控制。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，顯著提升了排水系統(tǒng)的智慧化水平與應(yīng)對(duì)能力，有力增強(qiáng)了城市韌性。
數(shù)據(jù)質(zhì)量制約排水系統(tǒng)智慧化發(fā)展 高質(zhì)量數(shù)據(jù)是排水系統(tǒng)智慧化的核心基礎(chǔ)，更是其智能能力有效發(fā)揮的必要前提。然而，當(dāng)前絕大多數(shù)城市入庫(kù)的排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量亟待提升。在排水管網(wǎng)普查過程中，多數(shù)測(cè)量設(shè)備的精度有限、操作人員的技術(shù)水平參差不齊，導(dǎo)致部分入庫(kù)管網(wǎng)數(shù)據(jù)存在偏差，無(wú)法真實(shí)反映現(xiàn)狀。加之部分管網(wǎng)建設(shè)年代久遠(yuǎn)、檔案缺失，進(jìn)一步加劇了數(shù)據(jù)的完整性問題。這些缺陷使得智慧排水系統(tǒng)在數(shù)據(jù)分析和輔助決策時(shí)，難以獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支撐，嚴(yán)重制約了系統(tǒng)運(yùn)行效能與決策的科學(xué)性。
在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的可靠性和數(shù)據(jù)質(zhì)量同樣面臨挑戰(zhàn)。排水管網(wǎng)中的雨污水通常攜帶大量垃圾、懸浮物，且流量波動(dòng)劇烈，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的傳感器易被覆蓋或堵塞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中斷或失真，設(shè)備故障率增高。極端暴雨天氣下，監(jiān)測(cè)設(shè)備還可能遭受水淹或雷擊損壞，影響數(shù)據(jù)的正常采集和傳輸。此外，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度和分辨率不足、監(jiān)測(cè)設(shè)備的布設(shè)點(diǎn)位不合理等問題普遍存在。這使得大量原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)難以直接用于智能分析與決策，需耗費(fèi)巨大精力進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和校正，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)存于平臺(tái)未被有效應(yīng)用。
智慧排水系統(tǒng)需持續(xù)加強(qiáng)數(shù)據(jù)建設(shè) 提升數(shù)據(jù)質(zhì)量是智慧排水系統(tǒng)的首要任務(wù)。未來(lái)應(yīng)持續(xù)完善排水管網(wǎng)普查和更新機(jī)制，推廣先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和設(shè)備，強(qiáng)化人員技能培訓(xùn)，規(guī)范數(shù)據(jù)采集流程，以提升排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，整合多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和共享。構(gòu)建數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，打破部門之間的數(shù)據(jù)壁壘，確保排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠在城市規(guī)劃、建設(shè)、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)中得到充分利用。
對(duì)于排水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，需建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系。強(qiáng)化數(shù)據(jù)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)手段，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和處理，保障其準(zhǔn)確性、完整性和一致性。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的維護(hù)和管理，定期校準(zhǔn)、維護(hù)并及時(shí)更換損壞設(shè)備，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與有效性。優(yōu)化監(jiān)測(cè)設(shè)備的布設(shè)，根據(jù)排水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況和管理需求，合理增設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，提升數(shù)據(jù)覆蓋范圍與分辨率。
未來(lái)，需持續(xù)深化數(shù)據(jù)治理、豐富數(shù)據(jù)維度、推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，賦能排水系統(tǒng)形成“感知—分析—決策—優(yōu)化”的閉環(huán)能力，為智慧城市與韌性城市建設(shè)提供有力支撐。
李迎霞 北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校環(huán)境工程博士。兼任美國(guó)環(huán)境科學(xué)雜志副主編、亞太科學(xué)中心研究顧問、中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)污染源排放與管控專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員等。長(zhǎng)期從事城市面源污染、雨洪管理，海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、感知監(jiān)測(cè)、排水系統(tǒng)模型模擬，流域面源污染控制研究等工作。主持及參與國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、創(chuàng)新群體項(xiàng)目以及地方海綿城市規(guī)劃、監(jiān)測(cè)、模擬項(xiàng)目等多項(xiàng)國(guó)家與地方項(xiàng)目。近五年在國(guó)際優(yōu)秀期刊上發(fā)表了數(shù)十篇TOPSCI論文，相關(guān)研究成果在國(guó)際處于領(lǐng)先水平。“中國(guó)建設(shè)智庫(kù)”專家。
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