寧波排水在“廠-站-網(wǎng)”一體下多級聯(lián)動智慧排水管理體系的實踐
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9月5日-6日，“2024（第十六屆）上海水業(yè)熱點論壇”在上海召開。會上，寧波市城市排水有限公司（以下簡稱：寧波排水）副總經(jīng)理滕良方以《廠-站-網(wǎng)一體下多級聯(lián)動智慧排水管理體系實踐》為題作了主題分享。他表示寧波排水公司建立了以凈化水廠為核心的“廠-站-網(wǎng)”一體化調(diào)度平臺，構建了“廠廠相連”、“廠網(wǎng)相連”、“網(wǎng)網(wǎng)相連”三種連通方式，梳理出具備可實施性的節(jié)點，最終構建了“大廠應急不外溢，小廠應急可停運”的污水廠互連互通系統(tǒng)。廠-站-網(wǎng)一體化運行調(diào)度體系建成后成效顯著，排水不暢案件逐年下降。
滕良方
01分區(qū)管理“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系遵循三個原則
寧波市中心城區(qū)排水體系采用分級管理，主要分為市本級、區(qū)級、鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道三級管理。
污水設施方面，寧波市本級負責市級凈化水廠服務區(qū)域內(nèi)32米及以上城市道路范圍內(nèi)的污水管網(wǎng)及其連接泵站，其他道路范圍內(nèi)的污水管網(wǎng)及連接泵站按行政區(qū)域由屬地負責養(yǎng)管。具體包括6座凈化水廠（設計處理能力139萬噸/天），45座污水泵站，487.4公里的污水管網(wǎng)。
滕良方介紹，寧波排水隸屬于寧波市水務環(huán)境集團，進行內(nèi)部改革后將原屬于寧波排水的管網(wǎng)和泵站移交到區(qū)域分公司，目前，寧波排水僅擁有調(diào)度權。
雨水設施方面，三區(qū)內(nèi)重要主干線（“六橫六縱”）的雨水管網(wǎng)及雨水泵站由市本級養(yǎng)管，其他雨水管網(wǎng)及雨水泵站按行政區(qū)域由屬地負責養(yǎng)管。
為什么要建設“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系？滕良方解釋其主要原因是凈化水廠處理能力不足和調(diào)度靈活性不足。
“如嵐山凈化水廠2020年處理能力20萬噸/天，片區(qū)內(nèi)自來水用量遠大于20萬噸/天。城市污水系統(tǒng)分級管理各自運行，異常天氣時，為降低上游液位，部分泵站兩臺、甚至三臺水泵全部開啟，這種缺乏一體化運行調(diào)度導致污水冒溢情況時有發(fā)生。”滕良方說道。
為此，寧波排水建立了以凈化水廠為核心的“廠-站-網(wǎng)”一體化調(diào)度平臺，將市級及區(qū)域內(nèi)所有的泵站、水廠、窨井液位的數(shù)據(jù)進行收集、整理并共享，從而完成對凈化水廠、泵站、管網(wǎng)的一體化調(diào)度。
“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系的三個原則為水質(zhì)保障、水量均衡、水位預調(diào)。
水質(zhì)保障：進、出水水質(zhì)是凈化水廠生產(chǎn)運營的重要工藝參數(shù)，出水達標排放是必須堅守的環(huán)保紅線，通過水量調(diào)度確保出現(xiàn)水質(zhì)異常情況能夠第一時間進行協(xié)同處置，及時消除隱患。
水量均衡：公司各凈化水廠服務片區(qū)不同，通過上下游泵站的水量調(diào)度，可將不同區(qū)域間的水量進行均衡，如對機場路-藍天路、西區(qū)、北外環(huán)1-1等互聯(lián)互通泵站的合理調(diào)度，實現(xiàn)不同凈化水廠間的水量調(diào)度，達到城區(qū)整體水量的均衡。
水位預調(diào)：公司結合生產(chǎn)運行情況，尤其是管網(wǎng)液位數(shù)據(jù)，提前降低部分區(qū)域水位，如環(huán)城北路、東外環(huán)等主管水位，進一步增加管網(wǎng)水位余量，為生產(chǎn)調(diào)度提供更多的調(diào)節(jié)空間。
“服務片區(qū)基本是物理隔斷、不互通的，污水管網(wǎng)里面的污水基本上按環(huán)保的要求，由污水處理廠處理完達標排放，現(xiàn)在寧波污水管網(wǎng)基本是半滿管，這種情況下對污水廠正常檢修、應急檢修造成很大影響，導致缺乏必要的維修時間，鑒于此，我們跟市規(guī)劃院進行了探討，希望能打破原有服務區(qū)域限制，實現(xiàn)互聯(lián)互通。”
為此，寧波水務環(huán)境集團編制了《寧波市中心城區(qū)污水處理廠互連互通研究》報告，以韌性城市理念為指導，以污水系統(tǒng)匯水分區(qū)為基礎，以污水系統(tǒng)彈性空間及連通可行性為條件判定因素，建立終端—管網(wǎng)—節(jié)點—實施四維一體的研究體系，構建了“廠廠相連”、“廠網(wǎng)相連”、“網(wǎng)網(wǎng)相連”三種連通方式，梳理出具備可實施性的節(jié)點，最終構建了“大廠應急不外溢，小廠應急可停運”的污水廠互連互通系統(tǒng)。
02四項建設內(nèi)容“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系的八大優(yōu)勢
滕良方從四個方面介紹了寧波排水在廠-站-網(wǎng)各部分的建設內(nèi)容。
建設內(nèi)容一：統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準
污水泵站方面，將重要污水泵站實施恒流量與恒液位控制。泵站運行不以自身集水池液位高低為依據(jù)，而是與下一級泵站或下游管道窨井液位計數(shù)據(jù)聯(lián)動聯(lián)調(diào)，同時將液位統(tǒng)一轉(zhuǎn)為黃海高程。
污水管網(wǎng)方面，搭建污水管網(wǎng)GIS 地圖。在重要污水主管、污水易冒點、區(qū)級泵站交匯處等位置，安裝 320 套窨井液位計，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成黃海標高，進行統(tǒng)一監(jiān)管，實現(xiàn)服務片區(qū)窨井液位計全覆蓋。
凈化水廠方面，凈化水廠進水泵房流量實行恒流量控制。在凈化水廠安裝進水水質(zhì)儀表，以保持進水量穩(wěn)定平衡。同時將凈化水廠進水泵房液位轉(zhuǎn)換成黃海標高，利于統(tǒng)一查看與整體調(diào)度，實現(xiàn)對凈化水廠進水泵房的科學管理與精準調(diào)控，從而保障凈化水廠進水穩(wěn)定與高效運行。
建設內(nèi)容二：明確操作層、調(diào)度層、管理與指揮決策層、監(jiān)管層的四層管理模式
操作層實時監(jiān)測并收集各凈化水廠、泵站、管網(wǎng)設備運行參數(shù)及在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋；調(diào)度層依據(jù)反饋信息快讀進行判斷，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行問題，進行工藝、設備調(diào)節(jié)，根據(jù)實際情況向管理與指揮決策層申請調(diào)度指令，保障現(xiàn)場設備、工藝運行正常；管理與指揮決策層根據(jù)廠站網(wǎng)一體化監(jiān)控信息、調(diào)度規(guī)則、調(diào)度預案等，及時向分中心發(fā)布調(diào)度指令，實現(xiàn)廠站、管網(wǎng)的聯(lián)合調(diào)度與控制，進行統(tǒng)籌管理指揮，保障公司排水系統(tǒng)正常運行；監(jiān)管層由集團公司領導、相關行業(yè)人員、公眾共同組成，由一體化調(diào)度體系整合信息資源，實現(xiàn)信息共享，形成監(jiān)督、互管模式。通過明確四層管理模式實現(xiàn)不同層級的數(shù)據(jù)應用及管理監(jiān)督。
建設內(nèi)容三：建設智慧排水調(diào)度中心
將原有的數(shù)據(jù)調(diào)度中心進行集成，新建智慧排水調(diào)度中心，同時搭建模塊化機房，新建視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智慧排水管理平臺，形成“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度一張網(wǎng)、一覽圖。
建設內(nèi)容四：降本增效、清潔能源應用
主要包括模塊化機房的使用，再生水、污泥磚的應用，光伏應用以及無紙化辦公等方面。
滕良方表示，“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系具有八點優(yōu)勢。
優(yōu)勢1：數(shù)據(jù)全面整合。將廠、站、網(wǎng)的各類數(shù)據(jù)集中整合，為分析和決策提供全面可靠的依據(jù)，對污水冒溢的提前預判更精準。
優(yōu)勢2：實時監(jiān)測與反饋。能實時監(jiān)測污水流量、水質(zhì)等關鍵指標變化情況并及時反饋，為水量調(diào)配提供準確信息，確保調(diào)配及時合理。
優(yōu)勢3：精準調(diào)控。將所有標高轉(zhuǎn)換為黃海標高后，“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系優(yōu)勢顯著，能清晰呈現(xiàn)整個片區(qū)的運行情況，讓人直觀了解液位高低，從而精準判斷。
優(yōu)勢4：高效協(xié)同作業(yè)。促進廠、站、網(wǎng)之間的高效協(xié)同，消除信息孤島，提升整體運行效率，使水量調(diào)配等工作更順暢。
優(yōu)勢5：分析管道運行情況。結合上下游管道的液位值，判斷管道是否存在異常淤堵或坍塌情況。這有助于及時發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，保障管道正常運行，提升排水系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
優(yōu)勢6：優(yōu)化資源利用。根據(jù)實際需求精準分配人力、物力等資源，避免資源浪費，提高資源利用效率。
優(yōu)勢7：應急響應迅速。通過不斷優(yōu)化運行，不僅短期能解決問題，還能為長期發(fā)展奠定良好基礎，實現(xiàn)可持續(xù)的污水管理。
優(yōu)勢8：長期效益顯著。在突發(fā)狀況下迅速響應，及時調(diào)整運行參數(shù)，保障污水系統(tǒng)穩(wěn)定，降低對環(huán)境的不良影響。
“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系建成后成效顯著，排水不暢案件逐年下降。2020年1206件，2021年42件，2022年36件，2023年12件，2024年3件。該體系從預警到調(diào)度為操作人員提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，保證污水有序輸送。
03案例分析闡述從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題全流程
滕良方以一個實際應用案例，對一體化系統(tǒng)進行全面分析。
在污水系統(tǒng)“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度的一張圖中，通常正常運行的管道顯示為綠色。操作人員突然發(fā)現(xiàn)某一窨井液位計管道顏色變?yōu)辄S色，這意味著該段管道存在異常。同時，上游泵站水量輸出偏多，系統(tǒng)及時向操作人員發(fā)出提醒，這一情況引起操作人員高度警覺。
管道液位繼續(xù)上漲，由黃色變?yōu)榧t色，工作人員迅速展開應對措施。結合該管道上下游泵站液位狀況，對下游泵站加大運行量，以增強管道的輸送能力。同時上游各泵站根據(jù)其運行液位適當減量。通過這種上下游協(xié)同調(diào)整的方式，力求減少該段管網(wǎng)異常情況的發(fā)生，保障整體系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
經(jīng)過合理的運行調(diào)度，紅色、黃色的警示終于褪去，恢復為綠色。沿線管道的液位也逐步降低，整個系統(tǒng)沿線重新恢復正常運行。通過此次及時的報警提示以及對泵站的精準調(diào)控，成功解決了污水系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的難題，充分展現(xiàn)了“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系的有效性和科學性，也為未來應對類似問題積累了寶貴經(jīng)驗。
04面對未來寧波排水對一體化系統(tǒng)發(fā)展過程的總結與展望
最后，滕良方代表寧波排水提出了三點展望。
展望一：2024年——嵐山服務片區(qū)智能化運行
寧波排水選取嵐山凈化水廠服務片區(qū)作為精細化智能調(diào)度機制的試點，建立排水管網(wǎng)智能分析模型，構建調(diào)度輔助方案庫，結合實際運行情況開展底層邏輯算法研究，利用經(jīng)過優(yōu)化后的算法為公司雨天、旱天運行調(diào)度提供指導建議，找出安全、經(jīng)濟的泵站運行方案和液位控制要求，實現(xiàn)多種模式下嵐山片區(qū)上下游廠、站、網(wǎng)聯(lián)動運行目標，為污水運行調(diào)度、凈化水廠運營等提供決策支持，實現(xiàn)數(shù)據(jù)“動態(tài)化”，從而進一步提升智慧化管理水平。
展望二：2025年——精細化水量調(diào)配
基于污水處理“廠-站-網(wǎng)”一體化運行調(diào)度體系，使每座泵站服務片區(qū)水量結合自來水用量進行網(wǎng)格化、精細化管理，依據(jù)BOD 濃度調(diào)配排水量。通過合理比對分配每座泵站實際排水量，并分析液位變化排查上游管道情況，旨在提高凈化水廠進水水質(zhì)濃度，找出異常管網(wǎng)點，確保片區(qū)內(nèi)污水合理有效輸送，最終實現(xiàn)提高凈化水廠進水水質(zhì)濃度的目標。此方案注重水量精準調(diào)配，以達成更優(yōu)的污水輸送效果。
展望三：再生水精準調(diào)度
以城鎮(zhèn)生活污水資源化利用為突破口，將再生水納入水資源統(tǒng)一配置體系，調(diào)度體系增設再生水調(diào)度系統(tǒng)，通過管廊再生水管道系統(tǒng)，將再生水智能化管理調(diào)度應用于水環(huán)境綜合治理。
“管廊建設規(guī)劃方面，集團決定將這些管廊用于輸送再生水，而再生水管廊大多呈環(huán)狀布局。目前，我們主要的污水處理廠都位于這些管廊的周邊，通過將這些再生水引入管廊，可以將再生水輸送到需要進行水環(huán)境治理的區(qū)域。寧波的管廊建設已經(jīng)啟動，并且今年同步推進了三個再生水引入管廊的工程。由于管廊與污水處理廠之間存在一定的距離，因此會專門建設一條管道連接污水處理廠和管廊。此外，長豐凈化水廠也將通過管廊進行輸送，并且會綜合考慮管廊與周邊河道的生態(tài)補水需求。”滕良方表示。
黃國如教授系華南理工大學博士生導師，教育部新世紀優(yōu)秀人才。主要從事城市洪澇災害防控、海綿城市建設、水資源規(guī)劃與管理、流域洪水預報、城市水生態(tài)環(huán)境等方面的教學和科研工作，兼任中國自然資源學會水資源專業(yè)委員會副主任委員、中國水利學會城市水利和雨水利用專業(yè)委員會委員、廣州市重大行政決策論證專家、廣州市突發(fā)事件應急管理專家和國際水文科學協(xié)會中國委員會委員等，及《水資源保護》、《水電能源科學》等5個學術期刊編委。已承擔國家自然科學基金項目、國家重點研發(fā)計劃課題、公益性行業(yè)科研專項項目等各類科研項目80多項，近年來在城市洪澇災害致災機理、城市洪澇模型研發(fā)、城市洪澇災害防控技術和海綿城市建設等方面取得了較為系統(tǒng)深入的研究成果，形成了城市洪澇災害防控技術體系，并在廣州、深圳、濟南、�？诘瘸鞘械玫綇V泛應用。已在國內(nèi)外學術期刊發(fā)表學術論文200余篇，出版學術專著8部，獲批國家專利10余項，入選全球前2%頂尖科學家“年度影響力”榜單，榮獲省部級科技進步獎6項
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2024年12月5日《中國給水排水》2024年水環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展大會暨上海水業(yè)嘉年華日程
主持人：中國市政工程華北設計研究總院有限公司 總工/教授級高工 鄭興燦 博士
8：40—9：20
報告題目：未來城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境低碳可持續(xù)發(fā)展對策與綠色技術研究進展
報告人：中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學 馬軍 教授
9：20—9：45
報告題目：城鎮(zhèn)污水處理廠綠色發(fā)展路徑與工程實踐
報告人：中國市政工程華北設計研究總院有限公司 總工/教授級高工 鄭興燦 博士
9：45—10：10
報告題目：水環(huán)境綜合整治與生態(tài)修復案例分享
報告人：陳飛勇，山東建筑大學資源與環(huán)境研究院 院長、教授、博士生導師，日本工程院外籍院士，日本建設環(huán)境技術士、日本河川·沙防及海岸·海洋技術士，山東省“一事一議”頂尖人才，廣東省珠江學者，山東省國際科技合作戰(zhàn)略專家，兼任日本工程院東亞委員、中國城市雨洪管理與海綿城市專委會副主任委員，山東省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會會長。
10：10—10：20 茶歇 （抽獎(獎品【 萬元大紅包等】 由 《中國給水排水》雜志社有限公司等單位贊助提供；誠摯征集獎品贊助單位，聯(lián)系人：王領全 13752275003)）
10：20—10：45
報告題目：基于GPU和全水動力方法的城市洪澇高效模擬技術
報告人：黃國如，華南理工大學教授、博導，教育部新世紀優(yōu)秀人才，擔任中國自然資源學會水資源專業(yè)委員會副主任委員、國際水文科學協(xié)會中國委員會委員
10：45—11：10
報告題目：格蘭富全新工業(yè)水處理解決方案；
報告人：格蘭富水泵(上海)有限公司 賀煜東 資深應用工程師
11：10—11：35
報告題目：再生水高品質(zhì)提升豐水城市河流水生態(tài)環(huán)境
報告人：呂永鵬，正高工、博士，上海市政總院研究院院長
11：35—12：00
報告題目：協(xié)同超凈化水土共治技術在河湖生態(tài)整體修復中的應用
報告人：張亞非，上海交通大學電子信息與電氣工程學院教授，亞太材料科學院院士,長江學者特聘教授
報告結束后 （抽獎(獎品【 萬元大紅包等】 由 《中國給水排水》雜志社有限公司等單位贊助提供；誠摯征集獎品贊助單位，聯(lián)系人：王領全 13752275003)）
12月5日12：00—13：30 午餐
12月5日下午
主持人：黃瑾/ Jin Huang
上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司 副總工程師
13：30—13：55
報告題目：基于水岸協(xié)同的中心城區(qū)生態(tài)清潔小流域韌性提升的建設構想
報告人：黃瑾/ Jin Huang
上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司 副總工程師
13：55—14：20
報告題目：藻基污水處理技術研究
報告人：中國市政工程中南設計研究總院有限公司 孫健 高級工程師
14：20—14：45
報告題目：蘇伊士在零碳發(fā)展方向的探索與實踐
報告人：程忠紅，蘇伊士亞洲 高級技術推廣經(jīng)理
14：45—15：10
報告題目： 海德能™納濾膜在市政高品質(zhì)水中的案例分享
報告人：Nitto集團 美國海德能 技術總監(jiān) 賈世榮
15：10—15：20 茶歇
15：20—15：45
報告題目：排水系統(tǒng)智慧管控和數(shù)字孿生實踐
報告人：徐昊旻，現(xiàn)任三峽智慧水務科技有限公司業(yè)務總監(jiān)。
15：45—16：10
報告題目：ESG 背景下企業(yè)水資源利用披露與實踐分享
報告人：中節(jié)能皓信（北京）咨詢 呂煥來 副總經(jīng)理
16：10—16：35
報告題目：利用再生水替代跨流域調(diào)水的碳減排效應研究
報告人： 林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司 馬念 給排水總工/教授級高工
16：35—17：00
報告題目：新膜制備健康水關鍵技術難題及應對策略
報告人：侯立安 環(huán)境工程專家，中國工程院院士，火箭軍工程大學 教授、博士生導師
17：00—17：30
報告題目：雨污同治，提高城市水環(huán)境安全韌性
報告人：徐祖信教授，中國工程院院士，同濟大學教授。
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上海水業(yè)嘉年華12月6日上午報告主題及報告人：
上海水業(yè)嘉年華12月6日上午報告題目及報告人：
報告題目：污泥干化焚燒運行效能提升研究與探索
報告人：上海白龍港污水處理廠污泥車間主任、大國工匠、全國勞模 楊戌雷
報告題目：污泥水熱生物炭技術制備土壤改良劑的研究與示范
報告人：上海城投污水處理有限公司技術管理部技術主管 鄒博源
報告題目：污水處理高效能運行探索與試驗
報告人：上海城投污水處理有限公司生產(chǎn)管理部副經(jīng)理 陶珺
報告題目：污水處理新能源應用技術研究與示范
報告人：上海復潔環(huán)�？萍脊煞萦邢薰靖笨偛� 盧宇飛
報告題目：竹園污水廠綠色低碳運行探索
報告人：上海竹園污水處理分公司經(jīng)理 呂燕
報告題目：上海城鎮(zhèn)污水資源化利用政策研究
報告人：上海城市水資源開發(fā)利用國家工程中心有限公司副總工程師、副總經(jīng)理、排水研究所所長 馬艷
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