液位监测识别管网运行风险的妙用案例—智慧排水之乱弹(140)

吴万银 李萌
2024-12-23

小编按:最可靠、最经济、最简单的液位数据能对排水管网的风险识别发挥什么作用?液位万能论和无用论都是不可取的。本文借助多点上下游液位有效识别水量突增点并建立预警阈值,通过液位异常升高事件及时发现管道坍塌事件。通过上述2个案例描述液位监测的有效应用及定量分析的局限。         

液位监测在排水管网运行状态分析识别中发挥着重要作用。通过实时监测液位变化,能够及时发现管网运行异常,为风险预警和故障排查提供依据。本文将结合两个实际案例对液位监测在管网运行风险识别中发挥的作用进行分析,供各位同行参考。

1、前言
排水管网作为城市基础设施的重要组成部分,其运行状态直接关系到城市排水系统的安全和稳定。然而,由于排水管网埋设在地下,具有隐蔽性强、排查难度大等特点,使得对排水管网的运行状态进行实时监测和评估成为一项具有挑战性的任务。
随着在线监测技术的不断发展和推广,我们得以通过安装监测设备在排水管网的关键节点,实现对地下管网运行状态的实时了解。其中,流量监测和液位监测作为两种重要的监测手段,各自具有独特的优势。流量监测能够为我们提供定量分析的数据支持,帮助我们准确判断管网的流量变化及外水入侵情况【详见:基于流量监测的入流入渗分析—智慧排水之乱弹(14)】;而液位监测则以其经济高效和测量稳定等特点,在管网运行风险识别中发挥着不可或缺的作用【详见:液位监测为排水管网安全运行保驾护航—智慧排水之乱弹(97)】。
本文将结合两个实际的案例,深入分析液位监测在管网运行风险识别中的应用效果。
2、案例一:液位监测识别早天水量突增   

某城市污水处理厂设计污水处理量为10万m3/d,正常旱天时污水水量为7~9万m3/d,然而污水厂在实际运行过程中却发现进水量偶尔会出现超过10万m3的现象,导致污水溢流现象的发生。由于发生溢流的时间没有规律性,并且污水厂的纳污范围比较大,综合考虑监测时长和经济性,我们选取了液位监测设备开展排水管网的监测工作,力求通过液位监测发现致使污水厂发生溢流的原因,从而为业主查找元凶提供帮助。

于是我们按照分区监测的思路,重点在污水主干管上安装液位监测设备。通过对污水主干管的梳理,我们沿污水流向共布设了6台液位监测设备,并开展了长期的液位监测工作。果然,排水管网的运行状态最终逃过不“眼睛”的观察。在某次的溢流事件发生后,我们通过上下游点位的液位变化终于发现了端倪。

通过依次梳理每个点位的液位变化,我们发现上游的5个监测点在溢流事件发生的当天液位与正常旱天相比没有明显变化,而下游的1个监测点在溢流事件发生的当天液位与正常旱天相比有明显上升。一般来说,在旱天时,监测点位液位的变化主要由两种情况引起:一是上游水量增加直接导致该点液位上升;二是下游顶托导致壅水,使上游液位随之升高。于是我们通过上下游点位的液位监测分析为业主定位到了导致污水厂旱天污水溢流的水量突增区域,为业主下一步的排查提供了方向【想要了解多点位液位监测相关的诊断分析?请看:多点位液位监测的上下游诊断分析尝试—智慧排水之乱弹(93)】。此外,通过收集长期的液位监测数据,可以为该点位设定合理的液位预警值。一旦液位达到这一预警值,便能及时通知管理人员注意可能存在污水溢流的风险,从而实现早期预警、提前应对的目的。这样不仅有助于防止环境污染事故的发生,还能有效保障污水处理设施的安全稳定运行。

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3、案例二:液位监测及时发现管网运行问题

液位监测在实时预警及管网运行风险识别中发挥着不可或缺的作用。例如,我们在某城市开展入流入渗分析诊断工作时,通过划分排水分区并在各分区的出口处布设在线监测设备开展流量监测,监测过程中发现,监测点A、监测点B、监测点C和附近的源头监测点均出现了液位异常上升的现象,而监测点D未出现液位上升的现象,但监测到的流量数据远低于正常旱天,因此我们猜测监测点D上游的管段存在拥堵的情况,于是我们将该问题反馈给了相关单位。

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经过有关单位的核实,发现是监测点D上游的管道发生了坍塌,进而导致了上游各监测点液位异常升高。同时为了了解污水的最终去向,我们对周边监测点位的流量和液位变化情况进行了查看,发现在监测点D上游管道发生坍塌后,监测点B所在的管段污水流向发生了改变,污水最终流向了监测点E所在的管段。

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4、结语

尽管液位监测在排水管网运行状态监测中发挥着重要作用,但其反映管网情况也存在一定的局限性。液位的变化确实能够为我们提供管网运行状态的指示或定性依据,但需要注意的是,液位升高并不一定意味着过流量增加,还可能是由于下游壅水、管道堵塞或其他因素导致的。因此,我们不能仅仅依据液位数据来对管网运行风险进行定量判定或诊断造成风险的病灶。

为了更全面地了解排水管网的实际运行情况,并实现对管网风险的准确判定和病灶诊断,我们还需要结合其他监测手段,特别是流量计等能够提供定量数据的设备【如果仅需要做一个定性的分析,可能液位监测就能够满足,但如果想要更准确的定量和精准判断,就需要开展流量监测了,详情请看:液位数据判定雨污混接的作用与局限—智慧排水之乱弹(61)在溢流堰探究液位算流量的可靠性—智慧排水之乱弹(123);而且千万不要试图用液位算流量,参考:排水管网液位能算流量—智慧排水之乱弹(127)】。通过实时监测流量数据,我们可以更准确地判断管网中水的来源、流动时间和流量大小,从而更精确地评估管网运行的风险状况。   

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