智慧排水建設思路
——以城市內澇治理為例

文｜廣州奧格智能科技有限公司 曹兵

1.城市內澇產生原因及分類

相關信息統計，我國近年來有60%以上的城市曾發生過內澇災害，許多城市經常逢大雨必內澇。城市內澇的成因非常復雜，涉及因素眾多，主要概括為以下5 個因素。

（1）氣候變化導致局部極端暴雨頻發

許多地區的災害發生都受到全球變暖的影響，全球變暖會導致極端天氣增多，城市遭遇內澇災害的頻率也大大增加，加之受“熱島效應”的影響，城市地區短歷時、突發性、高強度的局部大暴雨事件時有發生。

（2）地形因素影響

地勢較高的區域不易形成積水，城市范圍內地勢比較低的區域或是滯洪區容易形成內澇。沿海地勢較低的城市易發生城市內澇。此外，城市的某些特定地點的內澇發生率較高，例如：鐵路橋、公路橋、城市立交橋、城市地下通道等。

（3）城市下墊面變化

城市化擴張帶來地面性質改變，使原本的自然地表被不透水面取代，改變了地面的蓄水功能，降低了雨水存貯與分流功能，雨水下滲率低，遇到暴雨容易匯集積水。

（4）城市排澇能力低下

城市建設和人口增長迅速，許多管網設計和建設老化滯后。城區規劃不能滿足現狀需求，城市管網的不完善是導致內澇的重要原因。此外，有些城市排水是雨污合流系統，管道中容易有沉積物，分流系統也存在沉積，日積月累形成阻塞，減少排水量。

（5）排水設施管理和內澇應對措施不完善

缺乏完善的防澇設施普查數據管理技術規范，缺少全面有效的管道普查數據，排水信息資料利用率低，無法為城市排水防澇的具體業務工作提供全面翔實的分析數據和技術支持。管網運行動態及負荷空間缺少監控，歷史內澇事件缺少相關分析，應急調度方向不明確，不能對排水防澇工作進行及時、準確的指導。

2.內澇場景及處置方法

高強度暴雨的頻發和城市化的影響，導致城市內澇現象屢屢出現，相同的路面積水現象可能有著不同的內澇成因，其排水設施的運行狀態也各不相同。應對不同內澇場景，需采取不同的應急處理措施。常見的城市內澇場景有河道水位頂托、倒灌；管道、泵站排水能力不足；雨水口收水能力不足或雨水口堵塞；管道堵塞、閘門關閉。

河道水位頂托、倒灌。下游水位較高時，排水口水流受到下游水位頂托，下游水位高于排水口高程時，雨水排放受到阻礙，再加上上游源源不斷的來水，水流就會從檢查井溢出并造成內澇。此種內澇場景的設施狀態為河道水位高，管道滿流，檢查井溢流，地面積水。該場景可采取的應急措施為：降低河道水位；開啟泵站、閘門；關閉拍門；排除搶險隊伍強排。

管道、泵站排水能力不足。管道、泵站作為城市基礎設施的重要組成部分，擔負著城市雨污水排放、河道調水及抗旱排澇等任務。當城市出現強降雨時，因管道、泵站排水能力不足產生的設施狀態為河道水位低，管道滿流，檢查井溢流，地面積水。該場景可采取的應急措施為：泵站開啟更多的機組，派出搶險隊強排。

雨水口收水能力不足或雨水口堵塞。設施狀態為河道水位低，檢查井低水位，管內未滿流，地面積水。該場景可采取的應急措施為：清理雨水口；打開地面檢查井；派出搶險隊伍強排。

管道堵塞、閘門關閉。設施狀態為河道水位低，管部分滿流，部分為滿流，地面積水。該場景可采取的應急措施為：派出搶險隊伍強排，開啟閘門。

目前針對內澇的成因及管網的運行狀態，大多采用經驗判斷，缺乏科學有效的技術分析，同樣對泵站、閘站等排水設施的運行，也大多根據經驗水位進行控制管理。針對以上的內澇場景，單從表面看，外在情形一致，進行應急處置時極易出現調度時間滯后、準確性不高的情況。

為加快城市排水建設，有效應對城市內澇這一頑疾，需要通過智慧排水建設進一步實現城市內澇防治支撐。應用地理信息、遙感應用、物聯感知等技術，對排水防澇基礎設施信息有全面的掌握、對設施運行狀態有及時的跟蹤，對常見內澇點的歷史成因信息形成系統管理、以及快速、準確的應急處置，做好事前、事中、事后的全方位應對。

3.智慧排水對城市內澇防治支撐

智慧排水對城市內澇防治支撐可以從排水基礎實施一張圖、排水防澇狀態一張網、內澇成因一本賬、防內澇應急處置一平臺四個方面進行建設，實現對排水基礎設施的可視化、隨時掌握各設施的運行狀態、提供歷史內澇成因分析支撐、對內澇事件進行高效的應急處置。

3.1 排水基礎設施一張圖

排水管網作為城市不可缺少的重要基礎設施，是城市排澇、防洪的重要工程。通過排水管線普查，為整個智慧排水提供數據基礎。在此基礎上實現對基礎設施定期巡檢形成更新機制，從而使靜態的一張圖轉變為動態更新的一張圖。

完善排水基礎設施普查數據。在城市現有的排水基礎設施普查工作的基礎上，建立排水基礎設施數據長效更新機制。首先要增加普查范圍和密度，實現城市全網覆蓋；其次要利用一線人員的日常巡檢（圖1）對早期已收集的普查資料進行查漏、糾錯，彌補以往排水管網數據更新制度缺失問題。最后要定期分區域對城市排水管網數據進行修補測。

3.2 排水防澇運行狀態一張網

圖1 排水基礎設施一張圖

圖2 排水防澇運行狀態一張圖

圖3 內澇成因一本賬

排水防澇運行狀態一張網（圖2）用于進行排水基礎設施的監控和維護，通過物聯感知使設備運行狀態實現人工監督向電子監督轉變、定期檢查向實時監控轉變、被動防御向主動預防轉變。

運行狀態實時監控。根據排水基礎設施一張圖以及內澇點上報情況，準確布設物聯感知設備，實時感知窨井的堵塞情況、管道的充滿度、排水閘門泵站的開閉狀態、下游河道的水位狀態，排水的水質狀況。還可通過視頻監控實時查看內澇點及排水口現場情況。

運行狀態分析應用。可根據運行狀況分析出可能產生內澇的場景，及時應對采取巡防及站閘啟閉以及布防工作，避免內澇的產生。當內澇已發生時，可以及時確定內澇產生原因，便于應急調度，有效降低潛在的內澇風險。

3.3 內澇成因一本賬

針對內澇點發現不及時、存在隱患等問題，建立內澇點成因上報機制，通過排水巡查、管網養護、災情應急處置時發現的問題及時上報，以及物聯監測預警、視頻識別、模型預測等方式發現的問題進行上報（圖3），并對這些問題進行匯總建檔。

對上報的內澇點位置、故障的設施類型、出現問題的類型進行備案，以及問題流轉環節、最終處理結果、現狀情況進行詳細的記錄，實現全流程問題管理、問題處理全公開、問題處置、問題臺賬管理，形成內澇成因一本賬。并從內澇點發現上報、分析認定、工程改造、效果評估進行全閉環處置。

3.4 防內澇應急處置一平臺

應對城市暴雨產生的內澇問題，需要轉變應對方式，從被動防御向主動預防轉變，從事前預報預警、事中全面監控、事后事件回顧等措施入手，做到事前有充足準備、事中有應急對策、事后有總結分析，提升城市內澇治理的綜合實力。

圖4 防內澇應急處置一平臺

防內澇應急處置一平臺（圖4），從事前預警預報、事中指揮調度、事后分析總結進行全過程處置。事前重視管網普查、完善基礎信息、增強設施管護、提高預測精度、制定有效的應急預案；事中建立快速反應機制，通過對前端視頻監控、借助遠程視頻會商、實時調度、及時反饋、全程督查；事后進行一雨一報、事件回顧、總結完善。通過對應急事件的全過程處理，最大化程度地減小災害損失。

4.總結和展望

完善的內澇防治系統是高質量城市治理水平的體現，需要堅持人與自然和諧共生，堅持將城市作為有機生命體，把治理城市內澇作為保障城市安全的重要任務。充分利用現代化信息技術、科技創新手段解決城市內澇問題，將城市發展與智慧排水緊密結合，以解決城市內澇問題為導向，以可行性與及時性為原則，以保護人民生命財產安全為宗旨，以實現人與自然和諧共處為目標，建設智慧排水城市，筑牢內澇安全防線。