三峽集團：打造九江的“治水大腦”
文章來源：中國長江三峽集團有限公司 發布時間：2023-10-27
江西九江，南靠廬山，北臨長江，東接鄱陽湖，城內河湖眾多。由于地勢東、西、南三面高，中間低，在雨天，容易受到山間雨水和河湖漲水的“雙重夾擊”，形成積水內澇，不下雨時，則又容易因為水動力不足，形成黑臭水體。
邁入新時代，面對這道千年“水問題”，三峽集團提供了一套全新的“治水方案”。
九江城市風貌
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分別是東南諸河區（1748.3毫米）、珠江區（1371.1毫米）、長江區（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保集團江西區域公司相關負責人介紹說，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”多形態的復雜城市水系統，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，三峽集團在九江開啟參與共抓長江大保護行動，排水管網的更新換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。”三峽智慧水務公司相關負責人說，“城市排水系統是一項隱蔽工程，且多數是建設年代已久，平時缺乏系統維護。絕大多數城市管網底數和運行狀態是看不見、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。”
九江芳蘭污水處理廠
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、應用功能開發及系統聯調聯試等工作，實現了長江大保護智慧水務建設模式、業務流程、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。”三峽智慧水務公司相關負責人說。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，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落地。
九江鶴問污水處理廠
每一段管網都是數字管網
與多數沿江城市一樣，九江的水環境痛點是排水系統的運行能力跟不上城市發展速度，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。
九江江灘風光
“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務總監徐昊旻說，改善九江城區水環境，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測設備采集到的涉水信息。
“前期埋設的監測設備如同‘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，動態生成‘一張圖’，為九江城區各類場景下的水環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，沒有規律可循。如今有了數字系統，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。”三峽智慧水務公司相關負責人說，“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，預判內澇發生時間、發生地點、淹沒范圍、積水深度等。
“有了系統的預判，運維人員可以在汛期主動迎戰。”長江環保集團九江三峽水務公司相關負責人介紹，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境各項指標的演變。
在三峽智慧水務公司相關負責人看來，模型是要靠數據“喂養”的，日積月累的運行數據就是“養料”。“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，監測設備每隔5分鐘就會向智慧水務系統發送管網及廠站的流量、液位、流速、COD濃度等實時監測數據，以及泵站、閥門等實時控制數據，經過一年多的“喂養”，系統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‘喂養’這些模型，智慧水務這顆大腦一定會越來越聰明。”該負責人說。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、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。
水清岸綠的九江十里河
“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的管理決策，能夠有效提高管理水平，降低成本，提升水環境治理成效。”長江環保集團負責人說。
【責任編輯：俞昭君】
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