城市防洪排涝管网水质流量监测项目方案

一、项目背景

随着城市化进程加快，城市建成区面积不断扩大，硬地覆盖率显著提升，降雨径流量大幅增加，加之部分城市防洪排涝管网建设滞后，极端降雨天气下内涝灾害频发。据统计，我国每年因城市内涝造成的经济损失超百亿元，不仅影响市民出行与生命财产安全，还导致管网内污水混流、溢流，污染河道水体，破坏城市水生态平衡。

当前，城市防洪排涝管理多依赖经验调度，缺乏对管网水质、流量的实时监测数据，无法精准掌握管网运行状态与内涝风险点。为落实《“十四五” 城市排水防涝体系建设行动计划》要求，构建 “智慧排水防涝” 体系，开展城市防洪排涝管网水质流量监测项目至关重要。本项目依托武汉水测家科技的智能监测设备，实现对城市管网关键节点水质、流量的实时感知，为内涝预警、管网调度、污染防控提供数据支撑，提升城市防洪排涝能力与水环境治理水平。

二、现状问题

管网监测空白，内涝预警滞后：城市防洪排涝管网多埋于地下，仅在少数泵站、闸门设置监测点，约 80% 的管网缺乏流量监测设备，无法实时掌握管内水流速度、水位变化，内涝发生时难以及时定位积水点，预警时间不足 1 小时，错过最佳处置时机。

水质监测缺失，污染溯源困难：管网混接、错接现象普遍，降雨期间雨水携带污染物涌入管网，导致污水溢流，但因无水质监测设备，无法实时监测 COD、氨氮等污染物浓度，难以追溯污染源头，影响水环境治理效率。

设备适配性差，运行稳定性低：部分已安装的监测设备未考虑管网潮湿、腐蚀性强、空间狭窄的环境特点，故障率高（年故障率超 40%）；传统有线监测设备布线困难，在老旧管网改造中施工成本高、周期长。

数据碎片化，调度效率低下：监测数据分散存储于不同部门系统，缺乏统一管理平台，数据格式不兼容，无法实现 “流量 - 水质 - 积水” 数据联动分析；管网调度依赖人工经验，难以根据实时数据动态调整泵站、闸门运行参数，防洪排涝效率低。

应急响应薄弱，处置能力不足：内涝发生时，无法快速获取积水点周边管网流量、水质数据，应急抢险人员难以制定精准处置方案，导致积水消退慢，污水溢流持续时间长，环境污染风险加剧。

现场安装设备

三、解决思路

科学布设监测点位，实现全域感知：结合城市管网拓扑结构、内涝易发区、污水溢流风险点，在管网关键节点（如干管交汇口、泵站进出口、低洼路段管网、溢流口）布设水质、流量监测设备，构建 “点 - 线 - 面” 结合的监测网络，实现管网运行状态全覆盖。

选用适配设备，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）、抗腐蚀、体积小巧的无线监测设备，适应管网潮湿、狭窄环境；采用 LoRa、4G/5G 无线通信，减少布线成本，提升设备安装灵活性。

构建统一管理平台，强化数据联动：搭建城市防洪排涝管网监测平台，整合水质、流量、积水等监测数据，运用大数据分析技术，实现内涝风险预警、污染溯源分析、管网调度模拟；打通与市政、应急、环保部门数据接口，形成协同调度机制。

完善应急响应机制，提升处置效率：基于监测数据制定分级应急响应预案，内涝或污染超标时，自动推送预警信息至相关部门；配备便携式监测设备，用于应急抢险现场数据采集，辅助制定处置方案，缩短积水消退与污染控制时间。

建立长效运维体系，保障数据质量：明确市政部门为运维责任主体，武汉水测家科技提供技术支持，定期开展设备校准（每季度 1 次）、清理（每月 1 次）、故障维修；建立数据质量核查机制，对异常数据自动预警并派单处理，确保监测数据真实可靠。

多普勒超声波流量计支架安装

四、硬件感知体系

流量监测设备：在管网干管、泵站进出口布设武汉水测家科技的多普勒超声波超声波流量计，实时监测管内流量、流速；支持满管和非满管在线测量。

水质监测设备：在污水溢流口、管网交汇口、泵站出水口布设武汉水测家科技的多参数水质传感器，监测 COD、氨氮、浊度、溶解氧等指标，掌握管网水质变化与污染情况。

水位与积水监测设备：在低洼路段管网、检查井内安装武汉水测家科技的雷达水位计，监测管内水位；在路面易积水点布设超声波积水传感器，实时监测积水深度，为内涝预警提供数据。

数据采集与传输设备：采用武汉水测家科技的遥测终端机（RTU），采集水质、流量、水位数据，支持4G无线通信，IP68防护等级；终端机具备本地数据存储功能，避免通信中断导致数据丢失。

应急监测设备：配备武汉水测家科技的便携式多普勒超声波流量计、便携式水质检测仪，用于内涝应急抢险时现场流量、水质快速检测，辅助应急决策。

五、场景应用

内涝预警与处置：在城市低洼路段管网安装雷达水位计、多普勒超声波流量计，实时监测管内水位、流量。当监测到水位 1 小时内上涨 0.5m 且流量超过管网承载上限（如 DN500 管网流量超 500m³/h）时，平台自动发出内涝预警，推送信息至市政部门与应急抢险队伍。抢险人员携带便携式流量计赶赴现场，测量周边管网流量，判断积水汇入路径，通过平台远程控制泵站加大抽排力度、开启分流闸门，使积水消退时间缩短 40%，减少市民出行影响。

武汉水测家管网遥测终端机监测水流量

管网调度优化：在城市管网干管交汇口、泵站进出口安装管道式电磁流量计，实时采集流量数据。平台结合各节点流量变化，运用管网水力模型模拟水流分布，动态调整泵站运行参数（如提升泵转速）与闸门开度。例如，早高峰降雨期间，监测到东部管网流量骤增，平台自动指令东部泵站提升抽排能力，同时关闭部分支流闸门，减少污水流入主干管，避免管网溢流，使管网运行效率提升 30%。

污水溢流防控：在管网溢流口安装多参数水质传感器与插入式超声波流量计，实时监测 COD、氨氮浓度与溢流量。当监测到 COD 超 100mg/L 且溢流量超 10m³/h 时，系统触发污染预警，通过平台查看溢流口周边管网水质数据，追溯污染源头（如某小区生活污水混接）。环保部门联合市政部门快速排查，3 小时内完成混接管道整改，减少污水溢流对河道水体的污染，使溢流口下游河道 COD 浓度下降 25%。

老旧管网改造评估：在老旧管网改造前后，通过插入式超声波流量计、雷达水位计监测管网流量、水位变化。改造前，监测到某路段管网因淤积导致流量仅为设计值的 60%，水位易超标；改造后，监测数据显示流量恢复至设计值的 95%，水位稳定在安全范围，验证了改造效果。同时，通过长期监测数据，分析管网淤积规律，制定每 6 个月一次的清淤计划，降低管网堵塞风险。

应急抢险监测：台风暴雨引发城市内涝时，应急抢险队伍携带便携式多普勒超声波流量计赶赴积水严重区域，现场测量管网流量，判断积水是否因管网堵塞导致。例如，某路段积水超 50cm，现场测流发现管网流量仅为正常水平的 30%，排查出管道内有杂物堵塞，抢险人员及时清理，2 小时内排除积水，保障道路通行安全。