城市内涝,内涝监测预警,城市内涝监测,内涝监测,积水监测,积水监测预警

城市内涝与城中湖智慧在线监管项目实施方案-内涝监测预警

武汉东湖景区智慧监管

一、项目背景

城中湖是城市生态系统的核心组成部分，兼具防洪调蓄、水质净化、景观休闲等多重功能，而城市内涝则是城市化进程中 “硬地扩张、排水滞后” 引发的突出难题。两者紧密关联：暴雨期间，城中湖的调蓄能力直接影响周边区域内涝风险，而内涝积水的入湖则可能携带污染物，破坏湖体水生态平衡。近年来，极端降雨事件频发，我国超 70% 的城市面临内涝威胁，多个城市出现 “城中湖水位暴涨倒灌、内涝积水污染湖体” 的双重困境 ——2024 年夏季，某省会城市因短时强降雨导致城中湖水位超警戒值 0.8m，周边 3 条主干道积水超 50cm，同时积水携带的生活污水、路面污染物入湖，导致湖体 COD 浓度骤升 40%，水生态系统遭受严重破坏。

为落实《“十四五” 城市防洪排涝体系建设行动计划》《城市湖泊生态环境保护治理方案》等政策要求，破解 “内涝防控与湖体保护脱节” 的痛点，本项目以 “协同监管、智能预警、精准处置” 为核心，构建城市内涝与城中湖智慧在线监管体系。依托武汉水测家科技的高精度智能监测设备，实现城市内涝积水监测预警、湖体水文水质、排水管网运行状态的实时感知与数据联动，推动城市从 “被动应对” 向 “主动防控” 转型，助力打造 “水安全有保障、水生态有修复、水环境有提升” 的宜居城市。

雷达水位在线监测站

二、现状问题

内涝与湖体监测脱节，协同防控薄弱：现有监测系统多独立运行，内涝监测聚焦路面积水，湖体监测侧重水质指标，缺乏 “降雨 - 管网 - 内涝 - 湖体” 的联动监测机制。暴雨时，无法精准预判内涝积水入湖量、入湖污染物浓度，也难以根据湖体调蓄能力优化排水调度，导致 “湖体超蓄倒灌、内涝污染湖体” 的恶性循环。

监测覆盖不全，关键数据缺失：内涝监测仅覆盖少数主干道，老旧小区、湖边低洼区域等易涝点监测空白；城中湖的水位、流量、水质监测多为定点定时人工采样，缺乏全时段连续监测，无法捕捉暴雨期间水位骤升、水质突变等关键动态；排水管网与湖体连通口无流量、水质监测设备，入湖污染物总量难以核算。

设备适配性差，复杂环境运行不稳定：内涝监测设备多为简易传感器，防护等级低（IP65 以下），暴雨浸泡、强雷电天气下易故障；城中湖监测设备受风浪、水草缠绕、水体腐蚀影响，测量精度漂移严重；部分设备依赖市电供电，暴雨停电时监测中断，数据连续性无法保障。

预警响应滞后，处置效率低下：内涝与湖体异常依赖人工发现，预警时间不足 30 分钟，居民转移、应急调度仓促；缺乏智能分析模型，无法根据降雨预报、实时监测数据预判内涝风险与湖体污染趋势；应急处置缺乏精准数据支撑，抽水设备、截污设施调度盲目，内涝消退慢、湖体污染治理滞后。

数据碎片化，管理决策缺乏支撑：内涝、湖体、管网等监测数据分散存储于不同平台，格式不统一、标准不一致，形成 “数据孤岛”；缺乏数据融合分析能力，无法为内涝防控、湖体生态修复、排水调度等决策提供科学依据，管理效率低下。

三、解决思路

构建联动监测网络，实现协同监管：打破监测壁垒，科学布设监测点位，形成 “内涝易发点 + 城中湖全域 + 管网关键节点 + 入湖连通口” 的全方位监测网络。通过武汉水测家科技的智能设备，同步采集内涝积水、湖体水文水质、管网流量水位数据，实现 “降雨 - 管网 - 内涝 - 湖体” 数据联动，为协同防控提供基础。

选用高适配设备，保障稳定运行：优先选择武汉水测家科技具备高防护等级（IP68）、抗干扰、低功耗、多供电模式的监测设备，适配暴雨、风浪、腐蚀等复杂环境；设备支持无线通信，避免布线受损，搭配太阳能 + 锂电池双供电，确保停电时监测不中断。

搭建智能预警平台，强化联动处置：构建智慧监管云平台，整合监测数据、气象预报数据、管网拓扑数据、湖体调蓄数据，运用 AI 算法构建 “内涝风险预判模型”“湖体污染预警模型”，实现异常情况自动预警（预警提前量 1-2 小时）；打通与应急、市政、环保等部门的数据接口，建立 “预警 - 响应 - 处置” 闭环机制，同步调度排水泵站、截污闸门、抽水设备，实现内涝防控与湖体保护协同处置。

优化数据管理，支撑科学决策：统一数据标准与格式，实现内涝、湖体、管网数据的集中存储与共享；平台具备数据统计分析、趋势研判、报表生成功能，为内涝防控方案优化、湖体生态修复计划制定、排水管网运维管理提供科学依据，提升管理精细化水平。

四、硬件感知体系

内涝积水监测设备：在城市主干道、老旧小区、湖边低洼区域等内涝易发点，布设雷达积水监测仪，实时监测积水深度与上涨速度；配套高清夜视摄像头，直观查看积水现场情况。

城中湖监测设备：在城中湖湖区布设雷达水位计、雷达流量计，监测湖体水位、出入湖流量；在湖体不同区域（入湖口、湖心、出水口）布设多参数水质传感器，监测 COD、氨氮、浊度、溶解氧等指标；配套气象五参数仪，采集风速、风向、雨量等数据，为湖体水文水质变化分析提供支撑。

管网与连通口监测设备：在湖体周边排水管网干管、支管、入湖连通口布设雷达流量计与双水位监测设备（雷达水位计 + 压力式水位计），监测管网流量、水位及入湖流量；在入湖连通口增设多参数水质传感器，监测入湖积水污染物浓度。

数据采集与传输设备：采用武汉水测家科技的 IP68 遥测终端机作为数据中枢，接入各类监测设备数据，通过 4G/5G、LoRa 无线通信上传至智慧监管平台；在湖心、地下管网等信号薄弱区域，部署 LoRa 网关实现数据中继。

辅助与应急设备：为监测设备配套太阳能供电系统、防雷防水保护箱；在重点内涝点、湖体周边设置 LED 声光预警装置；配备便携式监测设备，用于应急补测与设备故障时的临时替代。

五、产品选型

雷达积水监测仪：在城市内涝易发点布设，该设备测量范围 0-1000cm（积水深度）、0-5cm/min（上涨速度），测量精度 ±1cm，分辨率 1mm，能精准捕捉积水动态变化。采用 IP68 防护等级设计，可在 1 米深积水内连续浸泡 72 小时不损坏，适应暴雨浸泡环境；支持 4G无线通信，。当积水深度超 50cm 或上涨速度超 2cm/min 时，自动触发内涝预警，为人员转移、应急调度争取时间。

雷达水位计：在城中湖湖区及周边管网布设，测量范围 0.2-10m，精度 ±2mm，分辨率 0.001m，精准监测湖体水位与管网水位变化。采用 26GHz 高频雷达波技术，非接触式测量，不受湖体风浪、水草缠绕、管网泥沙堵塞影响；防护等级 IP68，可承受暴雨、强风、水体腐蚀，在 - 40℃-60℃环境下稳定运行,为湖体调蓄能力评估、管网水位预警提供精准数据。

雷达流量计：在城中湖出入湖口、排水管网关键节点、入湖连通口布设，适配 DN500-DN1500 管径及明渠场景，测量范围 0.01-10m/s（流速）。采用多普勒雷达原理，非接触式测量，避免水体腐蚀、泥沙磨损、杂物堵塞；防护等级 IP68，适应湖体岸边潮湿环境与管网内腐蚀工况；支持 4G实时上传流量数据，帮助管理人员掌握入湖积水流量、管网排水负荷，为排水调度、污染物总量核算提供依据。

多参数水质传感器：在城中湖湖区、入湖连通口布设，可同时监测 COD（0-1000mg/L，精度 ±5%）、氨氮（0-50mg/L，精度 ±0.1mg/L）、浊度（0-1000NTU，精度 ±2%）、溶解氧（0-20mg/L，精度 ±0.1mg/L）等关键指标。采用 IP68 防护等级，沉入式安装，可长期浸泡在湖水中运行；内置自动清洗刷，每 24 小时自动清洁电极，避免藻类、污染物附着影响测量精度；数据通过 RS485 接口接入遥测终端机，当水质指标超标时自动触发污染预警，助力快速溯源处置。

IP68 遥测终端机：作为整个监管体系的数据中枢，在各监测节点部署，支持多路传感器接入，可同时采集内涝、水位、流量、水质、气象等多维度数据。防护等级 IP68，抗水体腐蚀与潮湿环境，可在 1.5 米深水中连续浸泡 72 小时；内置存储芯片，可缓存 3 个月数据，通信中断时不丢失；新增水浸报警功能，当设备周边出现意外积水时，立即推送告警信息至运维平台，避免设备损坏；兼容 Modbus、HJ 212、水文、水资源等行业标准协议，可无缝接入智慧监管平台，实现数据统一管理。

高清夜视摄像头：在重点内涝点、城中湖岸线、入湖连通口配套布设，分辨率 400 万像素，夜视距离≤50 米，可清晰捕捉积水现场车辆人员情况、湖体岸线变化、入湖口排水状态。防护等级 IP66，适应暴雨、强风、高湿度环境；支持移动侦测功能，当监测到人员车辆靠近深积水区域、湖体岸线异常（如坍塌）或非法排污行为时，自动联动 LED 声光预警装置，同时推送画面至监管平台，辅助应急处置与执法决策。

六、场景应用

内涝与湖体协同预警处置：在城中湖周边 3 条主干道、2 个老旧小区布设积水监测仪，湖体布设雷达水位计、水质传感器。暴雨期间，平台监测到降雨量达 50mm/h，主干道积水 15 分钟内从 20cm 升至 60cm，同时湖体水位从 22.5m 升至 23.3m（警戒水位 23.0m），入湖连通口水质传感器显示 COD 浓度超 30mg/L。系统立即触发 “内涝橙色预警 + 湖体污染黄色预警”，通过短信、社区广播推送预警信息，联动交警封闭积水路段，调度 3 台大型抽水设备将积水抽排至污水处理厂（而非直接入湖）；同时调度湖体泄洪闸开启，将水位控制在警戒值以下，避免倒灌。3 小时内积水消退，湖体 COD 浓度未进一步升高，实现内涝与湖体保护的协同处置。

湖体水质污染溯源：城中湖湖心水质传感器监测到浊度骤增、COD 浓度从 25mg/L 升至 45mg/L，平台立即联动入湖连通口的 RF-300 系列雷达流量计与水质传感器，发现某入湖口流量从 10m³/h 增至 80m³/h，且该入湖口 COD 浓度达 55mg/L。管理人员通过摄像头查看，发现周边某小区雨污混接，暴雨时污水随雨水经管网排入湖体。执法人员快速赶赴现场，封堵混接节点，责令小区整改，24 小时后湖体 COD 浓度降至 30mg/L 以下，成功实现污染溯源与快速处置。

管网排水调度优化：在城中湖周边排水干管布设雷达流量计与双水位监测设备，实时掌握管网流量负荷。2025 年汛期，监测到某干管流量达 800m³/h（设计上限 1000m³/h），湖体水位已接近警戒值，平台结合气象预报（未来 2 小时仍有降雨），自动指令周边泵站提升抽排能力，将干管流量分流至污水处理厂，避免管网超载溢流至湖体；同时控制入湖连通口闸门开度，将入湖流量控制在 50m³/h 以内，确保湖体水位稳定在安全范围，通过精准调度实现 “排水防涝与湖体调蓄” 的平衡。

湖体生态修复效果评估：基于水质传感器的长期监测数据，平台生成湖体水质变化趋势曲线。项目实施前，湖体 COD 年均浓度 35mg/L，溶解氧年均浓度 4.5mg/L；实施后，通过内涝污染防控、管网分流改造，湖体 COD 年均浓度降至 28mg/L，溶解氧年均浓度提升至 6.0mg/L，证明湖体生态修复效果显著。同时，根据监测数据，优化湖体生态补水方案，将补水时段调整至枯水期，进一步提升湖体自净能力。

通过本项目实施，城市内涝易发点监测覆盖率从 30% 提升至 100%，内涝预警提前量从 30 分钟延长至 1-2 小时，积水消退时间缩短 40%；城中湖水质监测实现全时段连续覆盖，COD 浓度年均下降 20%，入湖污染物总量减少 65%；构建起 “内涝防控与湖体保护协同、监测预警与应急处置联动” 的智慧监管体系，不仅解决了城市内涝与城中湖污染的双重难题，还为城市水生态环境治理提供了可复制的 “监测 - 预警 - 处置 - 评估” 新模式，助力城市实现 “水安全、水生态、水环境” 三位一体的可持续发展。