雷达流量计在城市排水内涝监测预警项目应用

一、项目背景

随着城市化进程的快速推进，城市建成区面积不断扩大，不透水地面比例持续增加，导致雨水汇流速度加快、汇流量增大。同时，极端天气事件频发，强降雨过程增多，城市内涝问题日益突出。内涝不仅影响市民出行和生活秩序，还可能造成交通瘫痪、地下车库被淹、市政设施受损等严重后果，甚至威胁人民生命财产安全。

国家高度重视城市内涝治理工作，《城市内涝治理行动方案》明确提出，要 “构建‘源头减排 — 管网排放 — 超标应急’的城市内涝防治体系，加强监测预警能力建设”。其中，排水管网及内涝点的流量、水位实时监测是预警体系的核心环节。雷达流量计作为一种非接触式监测设备，具有测量精度高、适应复杂工况、安装维护便捷等优势，能有效解决传统接触式流量计在城市排水监测中易受泥沙、漂浮物、管道腐蚀影响的问题，成为提升城市排水内涝监测预警能力的关键技术装备。在此背景下，武汉水测家积极参与城市排水监测项目，推进雷达流量计在城市排水内涝监测预警项目中的应用，对构建精准、高效的内涝预警体系，保障城市安全运行具有重要意义。

城市明渠内河水流量在线监测站

二、现状问题

监测设备覆盖不足：多数城市排水管网及易涝点的监测设备覆盖率低，尤其是老城区和城中村，大量排水管道、明渠缺乏流量和水位监测手段。例如，某省会城市建成区排水管网总长超 5000 公里，但安装流量监测设备的路段不足 10%，强降雨时难以掌握管网实时运行状态，内涝预警滞后。

传统设备适应性差：现有监测设备多为接触式（如电磁流量计、超声波液位计），在城市排水环境中易受泥沙淤积、污水腐蚀、漂浮物缠绕影响，故障率高。某城市雨季期间，接触式流量计因传感器被垃圾缠绕，数据中断率达 30%，导致内涝预警失效。

数据时效性与整合弱：人工巡检或定时采集数据的方式，无法实时反映排水管网流量变化，数据更新频率低（多为 1 小时 / 次），难以及时捕捉强降雨时的流量峰值。同时，不同部门（如市政、水利、气象）的监测数据标准不统一，缺乏整合共享平台，形成 “信息孤岛”，影响内涝预警的协同性。

预警响应联动不足：由于监测数据滞后且精度低，内涝预警模型缺乏可靠输入，预警提前量不足（多数城市仅能提前 1-2 小时预警），难以支撑精准的交通疏导、人员转移和排水调度。例如，某城市低洼路段因未能及时获取管网流量数据，内涝发生时排水泵站启动延迟，导致积水深度达 1.2 米，影响周边居民出行。

城市排水箱涵

三、解决思路

优化监测点布局：结合城市排水管网拓扑结构、易涝点分布（如低洼路段、地下车库入口、下穿隧道）、汇水区域特征，在排水干管、支管接入干管处、明渠关键断面、易涝点上下游布设雷达流量计及配套监测设备，形成 “点 - 线 - 面” 结合的监测网络，确保重点区域监测覆盖率达 100%。

推广雷达流量计应用：以非接触式雷达流量计为核心监测设备，替代传统接触式设备，利用其不受介质污染、安装维护便捷的优势，提高监测数据的稳定性和连续性。同步配套雨量计、水位计、视频监控设备，构建多要素协同监测体系。

构建实时数据平台：搭建城市排水内涝监测预警数据平台，整合雷达流量计、雨量、水位、视频等多源数据，统一数据标准和传输协议，实现数据实时采集（更新频率≤1 分钟）、存储、分析和共享，为各部门提供可视化数据服务。

强化预警联动机制：基于实时监测数据和水文水力模型，建立内涝预警模型，实现内涝风险等级自动划分和预警信息自动推送（提前量≥3 小时）。联动交通、市政、应急等部门，形成 “监测 - 预警 - 处置” 闭环，如自动触发交通管制、排水泵站远程启动、应急队伍调度等响应措施。

城市分洪闸水位在线监测站

四、硬件感知体系

1.核心监测设备（雷达流量计）

安装位置：在排水干管、箱涵、明渠、雨水泵站进水口、易涝点上游 200 米处布设。对于圆形管道，安装于管顶中央；对于矩形明渠，安装于渠壁上方，确保雷达波束垂直照射水面。

监测参数：实时测量流量、流速、水位，支持多种工况。

环境适应性：防护等级 IP68；工作温度 - 30℃-70℃，抗电磁干扰、耐腐蚀，适应城市污水、雨水混合的复杂介质。

2.辅助监测设备

雨量计：在易涝点周边 500 米范围内布设翻斗式雨量计，分辨率 0.1mm，测量误差≤4%，数据采集频率 1 分钟 / 次，用于关联降雨与管网流量响应关系。

视频监控设备：在易涝点和雷达流量计安装点布设高清摄像头（400 万像素），支持夜视和 AI 识别，可实时观察积水情况、设备运行状态，辅助判断内涝程度。

数据采集终端：每个监测点配备工业级数据采集终端，支持 RS485、4G/5G、LoRa 等通信方式，接收雷达流量计、雨量计数据，进行本地存储（≥3 个月）和加密传输，具备断点续传功能。

3.传输与供电系统

传输网络：优先采用 4G/5G 无线传输，偏远区域或信号盲区搭配 LoRa 网关；核心监测点冗余北斗短报文模块，确保极端天气下数据不中断。

武汉水测家测终端机，支持多种通信方式，具备丰富的接口资源，可接入多种监测设备，实现数据的采集、存储、处理和传输，并支持远程监控和管理，广泛应用于水环境监测领域。

供电方式：市政管网沿线监测点采用市电 + UPS 备用电源；无市电区域采用太阳能电池板（60W）+ 锂电池（12V/100Ah）供电，连续阴雨天气续航≥15 天，具备低电量远程预警功能。

五、场景应用

排水管网实时监测：在城市主干道排水箱涵雷达流量计，实时监测流量和水位变化。例如，某路段早高峰强降雨期间，雷达流量计监测到管内流量从 0.5m³/s 骤增至 5m³/s，数据通过 4G 传输至平台，系统判断管网超负荷运行，立即推送预警至市政部门，调度周边雨水泵站加大抽排力度，避免路面积水。

易涝点预警联动：在地下车库入口、下穿隧道等易涝点布设雷达流量计 + 雨量计 + 视频监控组合设备。当雷达流量计监测到入口处排水沟水位达 30cm（预警阈值），且雨量计显示小时雨强≥50mm 时，系统自动触发预警：通过交通 APP 推送路段封闭提示，联动车库入口挡水板自动升起，同时通知物业启动应急排水泵，整个响应过程≤5 分钟。

内涝模型校准与优化：基于雷达流量计积累的 3 年历史数据（涵盖平水期、暴雨期），校准城市内涝水力模型参数（如管道糙率、汇流系数）。某城市通过模型优化，将内涝预测准确率从 65% 提升至 88%，预警提前量从 1.5 小时延长至 3 小时，为防汛指挥提供充足决策时间。

排水设施运维管理：利用雷达流量计监测数据评估排水管网健康状态。例如，某老城区管道长期监测显示流量衰减 20%，结合视频监控发现管道淤积，市政部门据此制定清淤计划，避免因管道堵塞导致内涝。同时，设备低电量、故障等状态通过终端远程上报，运维团队可精准定位维修，将设备完好率从 75% 提升至 95%。

通过雷达流量计构建的监测体系，可实现城市排水内涝 “监测精准化、预警提前化、处置协同化”，有效降低内涝灾害影响。若需调整监测点密度、设备参数或优化预警阈值，可进一步细化方案。

城市排水连通箱涵排水监测系统