小编按：泵站是排水管网中的重要控制单元，从上下游管网运行变化规律出发，基于系统优化的目标，提出更为科学合理的泵站调控参数要求，可以更好的发挥泵站的有效调节功能，提高管网运行的效率。这就不仅需要对泵站做监测，也需要对必要的排水管网上下游关键节点做监测分析，才能给出科学合理的调控策略。

排污泵站作为城镇排水系统中不可或缺的一环，其与管网的运行效率成为管理者关注的焦点。在线监测技术的引入，为排污泵站的降本增效提供了有力支持。通过实时监测泵站与管网的关键监测数据，揭示运行规律，指导泵站与管网运行的最优工况，优化泵站调度，从而实现泵站与管网系统长期运行的降本增效目标。

城镇化进程的加速推动了地下排水管网资产规模的持续扩张，但这也使得排水系统的复杂性大幅提升，运行管理的难度随之加剧。当前，排水管网系统面临诸多挑战，包括排污泵站的高能耗、频繁启停运行以及排水效率的不足。一些主干管道因长期处于超高液位状态，不仅导致上游排水受阻，出现顶托和逆流现象，还使得清淤维护的成本居高不下。目前，各城市正积极推进智慧排水信息系统管理平台的建设，通过大屏幕调度中心确保排水系统的正常运行。对于排污泵站，普遍设定控制程序是当水位达到设定启动液位时，泵站会立即抽排，这往往导致下游液位在短时间内迅速上升，泵站的“暴饮暴食”会对下游各路管道的排污造成怎样的影响呢？那么在线监测对于解决此类问题有什么妙招呢？请看本文分解。

1. 提高流量监测精度，保障数据分析可靠

在某城市中心城区，污水主干管网采用沉式重力管道结构，全程埋深达10-12米，设计最大输送能力为3万m³/d。在主干管管径DN1500的重要汇流节点布设在线流量监测点，在降低检查井内水位后，深入井室安装固定装置和传感器，如下图所示。

图 1 污水管沉井流量监测仪的传感器安装位置

大管径的流量监测存在污水易形成层流或中心流速高、管壁流速低的梯度分布、超声波在1500mm管径中传播路径长、信号衰减显著等难题，面对大管径的排污管道，在泵站排口的THWater流量监测仪利用先进的脉冲波和连续波相结合的管道断面扫描技术【参见：排水管网流量监测核心技术之全断面扫描法】，并经过与电磁流量仪监测数据比对，显示重力流的管道流量仪与压力管的电磁流量仪的流量曲线变化规律一致，大管径的在线监测数据精度提高至4.5%左右，如下图所示。在该泵站停运后，下游监测点的流量仍有波动，泵站停运还有流量的原因，是该管段因下游的液位下降，重力排水导致流量数据波动。

图 2 泵站入口电磁流量仪与出口THWater流量仪比对

在大管径低流速（0.2m/s）的排污工况环境下，在线流量监测仪的监测准确性和可靠性得到较好的验证。

2. 降低主管运行液位，保障中上游排污通畅

一级主管长期处于高液位运行状态，运行液位与管径之比普遍超过1.5，最高比值甚至达到4，处于满管带压运行状态。这种现象导致支管交汇处出现显著的液位顶托效应，如下图所示，上游3条支管、中游管段二级主管和下游一级主管液位关联明显，每次泵站启动会导致各管线液位陡增，但是除一级主管流量增加，其余中上游排污管的流量曲线均呈现迅速下降的趋势。

图 3 片区管网拓扑结构简图

图4 流量（上）与液位（下）变化的时间序列曲线

液位顶托严重导致上游排水受阻、管底淤积加剧，淤泥增厚会壅高基础液位，形成恶性循环，管网养护成本攀升。

笔者发现，当一级主管液位达到2.6m以上时，每次泵站启动后，中上游排污管流量都会下降，此时在该管道汇流处，因为主干管的液位过高导致上、中、下游的液位联动紧密。当一级主管的液位降低至2.6m以下时，对上游3路支管的液位关联性明显下降，排污不受影响。

因此降低主干管液位、提高次干管与支管排污流速、畅通汇流管段成为不进行开挖改造的低成本有效解决办法。当主干管液位达3.8m以上，在线监测仪显示上游支管明显液位顶托，需降至安全运行液位2.0m，此举既保障泵站变频调节与抽排效率，又预留充足排污空间，避免下游泵站排污时汇流节点液位短时波动，影响其他管道排污。同时降低主干管液位，减少悬浮物自然管内沉降的可能性，从而降低管道清淤频次，减少运维成本。【小编：基于上下游拓扑关系的影响，通过监测数据合理优化泵站的运行策略，让泵站的眼睛不只看到泵站前池的情况，而是看到更多的管网关键节点，可以提出更为合理的优化策略，提高整体排水管网的运行效率。】

3. 监测数据揭示污水走向，优化泵站调度

在某沉井管段的监测点分布如下图所示，在深沉井（10m）、大管径（DN1500）、高液位的排水工况下，尽管存在诸如管道条件、流体性质、外界干扰等潜在误差因素，三处监测点的流量累加与泵站的电磁流量仪比对误差仍控制在4.52%，这验证了THWater流量在线监测仪在复杂工况下的高精度性能。当泵站关停时，上游监测点的流量累加与下游的流量接近。当泵站启动时，各监测点的流量均出现明显变化，泵站前池的液位下降，上游的流量均有一定程度的增加，并且NO-03监测点的流量反向流动，监测到南段污水管有9863m³的污水从1#泵站排走。通过对主干管排污流量负荷数据的掌握，在污水厂处理流量达到上限前，及时预警并提示要开启泵站排走超负荷流量，避免污水厂的水量冲击影响稳定运行。【小编：泵站调控不仅可以基于液位依据做调整，也可以把重要的下游流量数据纳入考虑范畴，这样可以从全局出发对泵站的调节进行有效的指导，提高系统运行的稳定性。】

图5 泵站关停（左）与启动（右）各监测点的流量监测情况

4. 分析满管运行规律，寻找最优排污液位

在线流量监测仪采集排污管网的流量、流速、液位等数据，某次干管监测点长期处于液位变化较大的工况，如下图所示，分析该点位的液位-流量与时间序列曲线发现，两者呈现典型非线性特征，当液位升高超过管径时，并未呈现最高排水流量。监测数据揭示，该管段的液位最佳控制范围在0.70~0.75 m时，能够排污效率较高，避免上游发生顶托逆流。

图 6 流量/液位与时间序列曲线

5. 小结

在线监测技术的引入，不仅提升了排污泵站的管理效率，更在降本增效方面发挥了显著作用。通过精准的大管径流量监测，解决了传统监测手段中存在的数据不准确问题，使得泵站调度更为科学合理。同时，通过实时监测主干管的运行液位，有效避免了超高液位带来的液位顶托和逆流现象，降低了清淤维护成本。在线监测数据的深入分析，还揭示了管网运行的内在规律，为优化泵站调度提供了有力依据。

综上所述，在线监测技术在排污泵站的应用，不仅是对传统管理模式的革新，更是推动智慧排水系统建设的重要一环。随着技术的不断进步和应用范围的扩大，相信在线监测将在更多领域发挥重要作用，为城市排水系统的高效运行和可持续发展贡献力量。