一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法技術

本發明專利技術涉及一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法，包括以下步驟：1)獲取城市排水管網的關鍵節點，在關鍵節點處加設水位監測器和流量監測器，獲取關鍵節點的實際運行的水位和流量數據，并且采用CCTV測量獲取關鍵節點處的現場管道數據；2)結合關鍵節點的實際運行的水位和流量數據、排水管網的拓撲數據、現場管道數據、邊界水位數據、GIS數據、地面高程數據以及其他數據構建考慮關鍵節點的城市排水管網水力模型；3)對城市排水管網水力模型進行率定，采用率定后的城市排水管網水力模型模擬實際城市排水管網系統的運行狀態，并對系統的運行狀態進行評估。與現有技術相比，本發明專利技術具有考慮關鍵節點、建模準確、組合評估、真實有效、提高效率等優點。

A method for diagnosis and evaluation of urban drainage network considering key nodes

The invention relates to a city drainage network considering the key node diagnosis method, which comprises the following steps: 1) the key nodes access to city drainage network, a key node in the office to install water level monitor and flow monitor, get the key node in the actual operation of the water level and flow field data, and using CCTV measurements to obtain key pipeline joints the data; 2) combined with the actual operation of the key node of the water level and flow data, drainage network topology data, on-site pipeline data, the boundary water level data, GIS data, elevation data and other data the key nodes of city drainage pipe network hydraulic model; 3) for calibration of hydraulic model of city drainage network, the running rate of city drainage pipe network hydraulic model after the simulation of the drainage system of the actual city, and for the operation of the system Status evaluation. Compared with the prior art, the invention has the advantages of taking into account the key nodes, modeling accuracy, combination evaluation, real and effective, and improving efficiency.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及市政工程信息
，尤其是涉及一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法。
技術介紹
城市地下排水管網錯綜復雜，加之材質老化、腐蝕嚴重、城市內澇、道路塌陷、管網破裂等各種因素，如何及時科學的診斷現有排水管網設施的健康狀況亟待解決。目前，國內外針對不同專業的地下管網診斷方法層出不窮，包括管道CCTV內窺監測技術、聲納技術、鋼材質管道的腐蝕檢測技術，根據檢測結果對特定管道進行功能性結構性評估。上述診斷評估方法是在確定某一問題管道后進行的內部專項檢測，有明確的調查的對象，但排水管網是一個復雜的聯通的系統，支管與總管、收集片區與系統干管、上游與下游、管網系統與末端泵站關系較為復雜，如何判斷該系統運行中的關鍵問題與薄弱管位至關重要，通常采用的方法是對系統進行大規模詳細檢測排查，耗費大量的人力財力，且只考慮當前研究管段，而忽略了其他相連管道運行時水流之間的影響，因此并不能準確反應系統真實的運行狀態；或根據設施基本情況與運行情況做粗略判斷，但結果具有不確定性。為此，尋求一套科學合理、簡單易行的排水管網運行狀況綜合診斷方法對排水管網管理人員具有重要的現實指導意義。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種考慮關鍵節點、建模準確、組合評估、真實有效、提高效率的考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法，包括以下步驟：1)獲取城市排水管網的關鍵節點，在關鍵節點處加設水位監測器和流量監測器，獲取關鍵節點的實際運行的水位和流量數據，并且采用CCTV測量獲取關鍵節點處的現場管道數據；2)結合關鍵節點的實際運行的水位和流量數據、排水管網的拓撲數據、現場管道數據、邊界水位數據、GIS數據、地面高程數據以及其他數據構建考慮關鍵節點的城市排水管網水力模型；3)對城市排水管網水力模型進行率定，采用率定后的城市排水管網水力模型模擬實際城市排水管網系統的運行狀態，并對系統的運行狀態進行評估。所述的步驟1)中，城市排水管網的關鍵節點的位置包括日常或降雨中雨污水井蓋出現冒溢的位置、降雨條件下積水嚴重且退水慢的區域、雨污水管道的混接點位置、在下游泵機持續開啟條件下管道中水位持續高位的位置、管網與河道相連通的位置、系統管網管底標高最低位置處。所述的步驟2)中，所述的排水管網的拓撲數據包括管徑、管長、坡度、管道上下游標高、檢查井的位置信息以及井底和井頂標高，所述的排水系統內下墊面數據包括土地利用分布信息，所述的其他數據包括人口、工商廢水和土壤類型。所述的步驟3)中城市排水管網水力模型進行率定包括以下步驟：在降雨或非降雨情況下，根據泵站的泵機啟閉記錄及前池水位實際值與城市排水管網水力模型自動模擬的數據進行對比，對建立好的模型進行率定驗證，并調整模型中的管網參數，使得模型的模擬結果與系統實際運行數據相符合。所述的步驟3)中，系統的運行狀態進行評估的內容包括：城市排水管網系統排水設施的排水能力是否與該區域內雨污水產生量相匹配、城市排水管網系統的內澇情況、城市排水管網系統的污水溢流情況、城市排水管網系統運行調度方案是否合理以及影響系統運行的因素及瓶頸。該方法還包括以下步驟：4)根據模擬運行狀態進行評估的結果，根據評估的內容產生解決方案，包括：對于系統設施能力配備不足，開展系統的升級改造研究；對于系統內澇應根據內澇的原因進行系統改造或優化運行方案；對于污水溢流采取增加截流設施或優化運行；對于系統運行調度不合理，優化運行方案及調度；對于系統局部的設施問題及瓶頸問題根據具體問題開展工程性及管理性措施。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：一、考慮關鍵節點、建模準確：傳統的采用水力模型對排水系統的設施及運行方案進行診斷評估，往往直接采用系統末端泵站水位、泵機啟閉方案對模型進行率定驗證，調整模型的準確性，但具有一定的局限性。排水系統是一個復雜的有機體，管網內關鍵管段雨污水的實時運行水位、實時流量以及泵站的運行方案等均應得到模型的驗證。本專利加設了關鍵節點的水位及流量監測，并將其結果應用到模型的率定驗證中，大大提高了模型模擬與實際運行情況的吻合度，構建的模型及模擬結果的具有更高的準確性。二、組合評估、真實有效：本專利采用的組合評估方法，較傳統評估方法具有更強的實際指導意義。傳統的水力模型模擬結果重點在于評估系統泵站運行方案的科學性與合理性，較少關注對管網詳細關鍵節點與管段的流量分析及原因解析；僅僅簡單的水位及流量實時監測分析，亦不能反映管網上下游的水流過程，而本專利提出的組合評估方法可將系統的實時監測數據應用到水力模型中，既保證了監測數據的真實有效，同時又實現了對管網局部關鍵部分及泵站運行情況的評估，關注整體的的同時亦可考察了局部管網現狀。三、提高效率：根據排水系統水力模型的模擬結果，發現系統的薄弱環節等異常問題，在此基礎上，可以指導水位及流量實時監測的布點方案的優化，提高監測設備的使用效率。附圖說明圖1為構建考慮關鍵節點的城市排水管網水力模型的流程圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例該組合診斷方法包括兩個基本部分：水位監測與流量監測、建立系統水力模型。(一)對管網重要管段及關鍵節點水位監測。通過對排水系統管網拓撲關系的分析，以及日常運行中的經驗，理順該系統重要關鍵節點，主要包括流量關鍵節點、系統薄弱管段、與周邊系統以及河道聯通的大管徑管道的、混接點位以及其他影響整個系統運行存疑區域管道等。在這些區域，根據調查需要及現場條件，安裝水位儀和流量計，實時監測系統內關鍵節點旱天及雨天的運行情況變化，整體把握系統的基本運行情況。基于系統內部的聯通特性，通過相關管段水位及流量的變化特征，初步判斷排水系統運行的主要問題，以問題發生的區域，解析問題發生的主要原因及對系統的影響程度。上述對管網重要管段及關鍵節點水位的監測結果，一方面用以率定驗證水力模型，大大提高系統的準確性；同時該管段及節點作為模型模擬評估重要的評估部位，亦可作為系統運行情況的重要參考指標。(二)建立完整詳盡的排水管網水力模型，并進行診斷評估。充分利用詳盡的排水管網、下墊面、河道等基礎信息數據，以及系統內降雨情況、道路積水情況以及末端泵站泵機運行情況，建立完整準確的排水系統水力模型。在歷史降雨、設計降雨或未來預測降雨條件下，利用水力模型的數字化、功能化和可視化，系統自動模擬城市的地表降雨徑流和排水管網的匯流過程以及泵站泵機的啟閉過程、預測地面道路積水的情況，如圖1所示，建立完整詳盡的排水管網水力模型及率定包括以下步驟：(1)模型的建立根據收集排水管網的拓撲數據，管徑、管長、坡度、管道上下游標高、檢查井的位置數據、井底及井頂標高；排水系統內下墊面數據，包括土地利用分布圖，如房屋、街道、綠地、廣場等并進行解析；邊界水位數據，主要為周邊聯通河道實時水位數據等特征數據，在上述數據的基礎上，建立管網及水文模型。(2)模型的率定驗證在降雨或非降雨情況下，根據泵站的泵機啟閉記錄及前池水位實際值與系統自動模擬進行對比，對建立好的模型進行率定驗證，調整模型中的匯水區及管網參數，似的模型結果吻合系統實際運行數據。模型的率定驗證需要較多場次事件。本專利技術提出采用管網關鍵節點實測數據本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法，其特征在于，包括以下步驟：1)獲取城市排水管網的關鍵節點，在關鍵節點處加設水位監測器和流量監測器，獲取關鍵節點的實際運行的水位和流量數據，并且采用CCTV測量獲取關鍵節點處的現場管道數據；2)結合關鍵節點的實際運行的水位和流量數據、排水管網的拓撲數據、現場管道數據、邊界水位數據、GIS數據、地面高程數據以及其他數據構建考慮關鍵節點的城市排水管網水力模型；3)對城市排水管網水力模型進行率定，采用率定后的城市排水管網水力模型模擬實際城市排水管網系統的運行狀態，并對系統的運行狀態進行評估。

【技術特征摘要】
1.一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法，其特征在于，包括以下步驟：1)獲取城市排水管網的關鍵節點，在關鍵節點處加設水位監測器和流量監測器，獲取關鍵節點的實際運行的水位和流量數據，并且采用CCTV測量獲取關鍵節點處的現場管道數據；2)結合關鍵節點的實際運行的水位和流量數據、排水管網的拓撲數據、現場管道數據、邊界水位數據、GIS數據、地面高程數據以及其他數據構建考慮關鍵節點的城市排水管網水力模型；3)對城市排水管網水力模型進行率定，采用率定后的城市排水管網水力模型模擬實際城市排水管網系統的運行狀態，并對系統的運行狀態進行評估。2.根據權利要求1所述的一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法，其特征在于，所述的步驟1)中，城市排水管網的關鍵節點的位置包括日常或降雨中雨污水井蓋出現冒溢的位置、降雨條件下積水嚴重且退水慢的區域、雨污水管道的混接點位置、在下游泵機持續開啟條件下管道中水位持續高位的位置、管網與河道相連通的位置、系統管網管底標高最低位置處。3.根據權利要求1所述的一種考慮關鍵節點的城市排水管網診斷評估方法，其特征在于，所述的步驟2)中，所述的排水管網的拓撲數據包括管徑、管長、坡度、管道上下游標高、檢查井的位置信息以及井底和井頂標高，所述的排水系統內下墊面數據包括土地利用分布信息，所述的其他數據包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余凱華，潘煒，黃堅萍，王輝，張彥晶，張琦，張留瓅，高磊，戴永華，翟羽，
申請(專利權)人：上海市城市排水有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31