柳州市：建設城市排水防澇信息化新平臺

文|李永強 劉寧 陳艷云 曹兵 張濰

近年來，全球氣候變化，極端天氣頻發，對社會發展、城市運行和群眾生活工作造成了嚴重影響。當前內澇治理存在城市排水防澇非工程性措施的投入相對不足，運行管理不善、應急搶險處置不及時、信息化建設滯后、物聯感知體系存在短板等問題。因此，如何發揮非工程性措施在內澇治理工作中的作用成為了各個城市面臨的重要問題。國務院辦公廳發布的《關于加強城市內澇治理的實施意見》（國辦發〔2021〕11 號）中指出“各地要加強智慧平臺建設，整合各部門防洪排澇管理相關信息，在排水設施關鍵節點、易澇積水點布設必要的智能化感知終端設備，滿足運行調度、災情預判、預警預報、防汛調度、應急搶險等功能需要”。

信息化建設內容

柳州市啟動柳州市排水防澇信息化平臺建設。主要建設內容分為軟件平臺與在線監測體系兩大部分內容。

1 在線監測體系建設內容

圖1 排水防澇信息化平臺總體架構圖

構建在線監測體系的目的是及時發現內澇點風險，做好預警預報，讓搶險隊伍能快速響應及時解除險情。該信息化平臺在線監測體系共安裝21 套電子水尺、27 套排水管線監測設備（超聲波液位計、壓力液位計）、4 套流量計、13 處下穿通道泵房實現無人值守管理的升級改造。

電子水尺布點原則。電子水尺是用來監測路面的積水情況，應布設在內澇風險高的位置。21 套電子水尺的布設是根據2019年7月7日特大暴雨中產生的41 處內澇點，去掉20 處因樹葉垃圾堵塞雨水口導致路面積水的點位，選取剩余21 處點位作為設備布設點。

液位計布點原則。液位監測點應布設在泵站、主干管檢查井等關鍵節點上。設備選型應滿足淺流、非滿流、滿流、管道壓力過載、低流速、逆流等各種工況的要求。設備應具備間隔采樣的功能和遠程調整采樣間隔的功能。本項目中的27 套液位計，選擇的是排水主干網關鍵位置進行安裝。

流量計布點原則。流量監測點應布設在調蓄設施上下游節點、泵站上下游節點、水閘閘門前后、主干管檢查井、重要路段的管線檢查井、溢流口、典型區域排口等的關鍵點上。本項目4 套流量計均部署在柳石干渠、榮軍干渠的主要截點上，輔助內澇風險預測模型的邊界率定。

下穿通道泵房無人值守改造。通過泵房無人值守的改造實現管理人員遠程監測泵房內抽排設施的實時工況，接收現場設備報警信息，遠程控制現場設備的運轉。其主要設備有視頻監控設備、積水池液位計、智能控制箱（含PLC）、水泵啟動柜、水泵健康監測器等。本項目對13 處下穿通道泵房無人值守進行了改造。

2 軟件平臺建設內容

軟件平臺建設包括標準規范編制、基礎數據建庫、綜合一張圖、基礎設施管理子系統、監測預警子系統（包括泵房無人值守管理、排水模型及模擬分析）、應急調度子系統、運維監管子系統、移動微信應用、應用支撐管理子系統九大部分。

標準規范編制。編制《柳州市市政排水防澇基礎設施數據標準》，為排水設施管理標準化、規范化、科學化打下基礎。同時，為橫向縱向各單位部門數據共享提供標準的依據。

基礎數據庫建設。柳州市排水防澇基礎設施數據建庫，依據編制的數據標準，設計并建立排水設施綜合數據庫。依托城市排水基礎設施的數據現狀，對數據進行入庫。全面提升市政排水防澇設施的數據精細度，為精細化管理打下基礎。

綜合一張圖開發。在地圖上集中展示視頻、管網、水位監測信息以及水雨情氣象、泵房等監測數據，并將預警信息與指揮調度有機結合，為指揮調度者提供統一的綜合監測預警調度指揮平臺。同時，設計大屏展示內容，實現對調度指揮統一、集中管理。

基礎設施管理子系統建設。實現基于GIS 平臺的排水基礎設施管理子系統開發，系統提供對排水設施以及監測點設備的管理、查詢、統計、分析和展示等功能。

監測預警子系統建設。通過物聯設備的實時監測數據，出現監測異常時及時報警，使管理人員及時發現監測點的溢流、堵塞等風險，通過對監測數據的分析，掌握排水管網的運行規律，為管理者提供決策數據，實現整個排水系統的優化管理。排水防澇模型分析是依據排水管網、地形地貌等靜態數據，結合雨量、水位、流速等動態數據，結合歷史降雨情況，可根據不同重現期的降雨過程線，分析出管井、管道超載情況，積水程度。泵房無人值守管理，實現對柳州市市政設施維護管理處13 處泵房的遠程監控、無人自動化管理。

應急調度子系統建設。通過排水防澇在線監測預警系統提供的天氣預報、水情、雨情以及監控視頻數據，結合排水模型及模擬分析，實現應急隊伍、設備資源、預案的管理，實現雨情發布、電子預案、布防、水位預警、調閱現場視頻、群發短信調度、現場搶險、一雨一報告的業務流程等相關功能。

運維監管子系統建設。對城市排水管網系統巡查、管理、維護所關心的工作調度安排、工作內容進行記錄、統計、分析，以評估不同情景下排水管網系統的運行狀態、潛在隱患和養護需求，為日常巡查養護工作提供科學化的統計分析工具，實現巡查養護工作的信息化管理。

移動微信應用建設。在微信企業號平臺上實現在線監測應急調度以及排水設施巡查養護等功能，為日常管線巡檢養護工作提供有力技術支持；為領導提供實時掌握排水防澇設施、值班搶修人員、物資儲備情況的渠道，輔助領導決策層做決策分析。

門戶管理子系統建設。實現統一門戶登錄集成，同時建設運維監管子系統將所有與運營維護相關內容統一管理，對平臺服務、運行、安全等環節實時監控，實現系統運行中產生的關鍵信息留痕記錄及突發事件的響應和報警。

圖2 監測設備綜合展示

圖3 管網液位與降雨量的關系對比

圖4 問題詳細表單

應用成果展示

1 實時感知、數據匯聚

實現了汛期汛情、雨情、管網水情、泵站工情的實時感知與監測信息的自動匯聚。實現了人員值班、防汛物資、設施隱患、巡查養護、應急調度等數據的匯集、管理及大數據分析。全面提升了排水防澇基礎設施監控、汛情動態監測和安全防范能力。

2 城市排水防澇設施設備管理精細化

實現了防澇設施的精細化管理，依托路段劃分不同的排水單元，將排水單元管理、運維、養護的責任落實到個人。結合移動巡查養護功能，形成了一套閉環的處理流程，極大的提升了管理、運維、養護的工作效率。

3 應急指揮事務流程化規范化

通過事前預警、事中調度、事后分析三段式管理模式，實現城市排水防澇調度的分級管理、屬地管理、主動管理，實現高效的應急調度指揮，提高了應急搶險處置能力。

4 預警分析智能化

依托氣象信息、水雨情信息、地理信息、設施數據、歷史經驗等，構建大數據和水動力分析模型，對城市的內澇風險進行模擬，提供可視化的預警、預報和預演功能，為城市管理者進行雨前清疏養護、預騰空、布防搶險、指揮調度、分析總結等提供依據，有效降低城市內澇風險發生的概率，盡量減少災害帶來的財產損失。

5 泵房無人值守

實現了泵房機組設備遠程控制、生產環境實時監控、運行狀態在線感知。泵房管理模式由有人模式轉為無人模式，由值班制改為巡檢制，創新管理模式，優化人力資源配置，提高泵房管理效能。

6 檢測成果可視化

加強了對排水設施管網檢測成果的管理，實現了排水管網檢測成果的可視化，為領導的決策分析提供了依據。系統中將檢測成果轉化成日常運維、養護計劃的工單進行處理，為排水管道的清淤、養護、維修等提供了依據。

應用成效及建議

截止到2022年4月30日,系統已接入監測數據約450 萬條。系統自前期試點應用開始，在2020年十二次大暴雨及2021年的暴雨中，排水系統的各監測點運行情況良好，可及時提示水情預警，做到雨停水消，保障市民出行安全，為管理單位的排水防澇工作中起到關鍵性作用，達到了項目建設預期目標。獲得了2021年廣西壯族自治區大數據發展局關于第三批數字廣西建設標桿引領重點示范項目。在平臺運行使用過程中發現信息化平臺建設的后續改進空間，如加強城市排水系統感知能力、針對單個內澇點的成因調查和分析、提高城市內澇精準預報。

圖5 應急指揮控制臺

圖6 模型預警分析

圖7 泵站無人值守管理

圖8 檢測成果