智慧排水在广州提质增效工作中的实战应用

文|广州市城市排水有限公司

为提升排水管网精细化管理水平，推进排水管网系统提质增效工作，广州市城市排水有限公司作为广州市中心城区公共排水设施运营管理单位，坚持以“创新”驱动排水管理方式变革和效率提升，打造了一套以GIS、感知监测网、物联网、移动互联网等现代信息技术为核心，具备业务联动、实时监控和辅助决策功能的现代排水综合管理平台，即“管养通”系统。依托于GIS+城市排水的管网运行图具有重大意义，除了能够直观地反映管网的建设覆盖情况，解决排水设施底数不清的问题，对于当前的提质增效、达标单元等重点工作也提供了强有力的工作支撑，为促进现代排水能力质效飞跃提供了“软实力”保障，以满足更高的城市发展和市民生活需求。

一、绪论

背景和意义

习近平总书记高度重视数字化发展，多次作出重要指示批示，强调要建设网络强国、数字中国、智慧社会，做大做强数字经济。深入贯彻习近平总书记重要指示批示精神，要充分认识推进管理数字化、智能化升级的重要意义。随着数字经济和数字社会发展，数据正在成为企业重要的一项资产，通过将零散数据转变为标准化、结构化数据，形成数据资产，发挥数据的价值创造功能，是排水运营工作实现数字化转型的重要途径。

由于历史原因，广州市中心城区公共排水设施管理系统性不强，存在多头管理和管理真空现象，公共排水设施的建设和维护管理主体众多，数据缺乏统一标准，数据更新机制缺失，从而也导致公共排水设施底数不清，精细化管理措施难以开展。因此，运用数字化手段提高城市排水运营管理效率显得尤为重要。

为全面落实国家、省、市关于生态文明建设的总体部署，尽快实现城市污水全收集、全处理，广东省及广州市相继制订了相关的污水处理提质增效三年行动方案。其中《广州市城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019-2021年）》（以下简称《行动方案》）指出，把排水管网作为污水处理提质增效的关键核心，以管网的新建改造、运维管理为切入点，结合海绵城市建设理念，深入推进排水户接入管理、“厂网河”联合调度、合流渠箱清污分流改造、排水单元达标创建、消除设施空白区等各项工作，大幅减少“外水”进入污水管网，确保三年行动卓有成效。同时全面衔接《广州市全面剿灭黑臭水体作战方案（2018-2020）》（下称《作战方案》），坚持三源、四洗、五字治水方针，在落实黑臭水体整治工作任务的同时，统筹推动洪水、涝水、污水同步治理，从根源上实现广州市污水处理提质增效以及水环境的根本改善。

为提升排水管网精细化管理水平，推进排水管网系统提质增效工作，广州排水公司具体实施了排水管网运行图制作工作，还原现场真实的管网系统运行情况，形成现状排水设施基础信息后，编制管网运行图。

存在的问题

排水管网运行图应与排水管网实际情况高度一致，真实反应排水管网系统的运行现状，但因广州市中心城区基础排水设施数量非常大，部分城市排水管网建设年代久远，排水设施资料缺失或数据滞后，且缺少信息化平台的支撑，不仅带来排水管网“家底”不清、运行状态不易掌握、设施养护缺乏精细化管理、防涝应急低效、接驳审批缺少数据支撑等问题，也让问题排查的复杂度和实施清污分流改造工程的难度和范围也随之提升，因此摸清排水设施“家底”是开启现代排水管理的重要一步。

实施目标

以“创新”驱动排水管理方式变革和效率提升，依托GIS+信息化手段，形成一套现势性强、流向、属性准确的动态排水管网运行图，客观反映排水管网覆盖情况，为排水管网日常运维管理提供强有力的动态数据支撑。以运行图为基础，打造一套以地理信息系统、感知监测网、物联网和移动互联网等现代信息技术为核心的，具备业务联动、实时监控和辅助决策功能的现代排水综合管理平台，即“管养通”系统。

推动用信息化、自动化、可视化、智慧化管理代替传统人工经验化管理，为城市排水问题监测、诊断和管网运营全过程精细化管理，促进现代排水能力质的飞跃提供“软实力”保障。推动水污染防治、实现黑臭水体“长制久清”，以满足更高的城市发展和市民生活需求。

二、构建排水管网运行图

管网资料整合入库，搭建“管养通”系统

广州排水设施数据从2006～2018年开展了多次普查，最终融合入库11000 公里管网普查数据，但由于普查数据不能完全涵盖公共道路管网，而且数据更新滞后，不具有现势性。

为了制作能够真实反映排水管网系统运行现状的管网图，需要对现有管网开展现场摸查工作，但如果进行新一轮的数据普查工作会耗费大量时间和成本。为此，将制作运行图与日常的巡查养护工作结合起来，在巡查工作中同步摸清管网现状，形成管网位置、属性相对准确的摸查成果的思路。这就需要建立一种快速有效、切合一线摸查人员工作的运行图编制工具，为此排水公司建设了“管养通”系统。

打破管网图静态，摸清设施量家底

广州排水率先实践“运行图”理念，打破常规，一改过往管线能看不能改的惯例。巡查员根据日常巡查发现的管网不完善、淤积破损、错接混接等重疴沉疾，在现场实时增、改、删系统中管线数据，不断更新修正排水管网的坐标、类型、流向等“身份信息”，修正后的数据经过三级审核（片长-调度部负责人-分公司领导）归档，实现了对管线数据实时更新和动态管理。

借助GIS 地理信息系统，一线运维人员使用掌上“管养通”APP 在“指尖”上就能实时查询所在位置的排水设施数据、图纸等基础信息，经与实际位置排水设施情况核查比对，便可迅速完成地下管线情况摸底。目前，依托该系统，公司对中心六区权属公共排水设施情况已做到“心中有数”，为实现排水管理“手里有招”打下坚实基础。

同时，通过排水单元的划分和接驳井核实摸查，切实建立“排水单元-接驳井-雨污水收集转输系统-雨污水末端排出及处理设施”的联系，厘清了雨、污水的去向。以排水单元攻坚达标工作为抓手，建立起动态的排水单元管理系统，从排水单元的运行图备案到后期监管，以强有力的数据和系统为支撑，实现“挂图作战”，有的放矢。

深化运行图成效运用，构建“一张图”可视化管理

截至目前，通过“运行图”的实践，在原有的基础数据上新增管线7989.85 千米，依照实际情况修改管线的流向、属性覆盖长度1507.66 千米，新增雨水口、检查井、接驳井总计103426 个，实现了对管线数据实时更新和动态管理。汇聚形成了一套现势性强、流向、属性准确的动态排水管网图，客观反映了排水管网覆盖情况，为排水管网日常运维管理提供了强有力的动态数据支撑。

图1 “管养通”APP 查询管线

图2 管道剖面可视化

利用GIS、自动化、远程监测和无线传输等技术，以管网运行图为基础，将管网液位、河涌水位、潮位、雨量、水质等动静态的海量数据整合，化简去繁、层层梳理，根据用户需求建立分级视图，逐步形成了排水设施（管网、窨井、闸站、污水厂、排水口等）运行情况“一张图”可视化管理与排水全过程水位流量“一张网”在线监测预警分析体系，将看不见的地下管线运行情况跃出地面，呈现于眼前，辅助系统运行调度。

通过移动巡检养护信息多端共享，巡查员在开展排水设施“望闻问切”诊断时，通过移动端轻点“一张图”，能快速获取排水设施“身份”信息与运行状况，实现实时诊断，加速科学巡查效率。

三、运行图在提质增效工作中的应用

在提质增效的工作中，借助GIS 平台和管网液位、水质、雨量等监测设备和定点的人工水质检测，辅助定位低浓度区域，进一步推动提质增效工作的开展。同时，正在探索调试联动水位、降水量等实时监测数据，逐步实现汛前权属闸站、泵站一体化调度管理，并在城市防内涝预警防御分析与应急调度中掌握“主动权”，为广州排水运维精细化管理加速提效。

基于提质增效作战图，制定工作方案

将排水系统中的污水管渠、污水处理厂、污水提升泵站、接驳井、雨水口、排口等设施数据整合入库，以污水进厂方向和污水管收水情况为参考，以可视化方式梳理并展现广州市中心城区排水管网的主干管、干管、次管脉络全景图，形成排水设施“一张图”。

在排水设施“一张图”现有排水设施数据的基础上，以污水处理系统为单位，从末端到源头、从管线到窨井，系统性梳理核查区域内的排水设施现状，精准反映区域排水管网情况，对管网排向、管网混错接等进行分析，为全市排水管网的隐患修复工作提供科学数据来源。提质增效专题图提供广州市中心城区提质增效工作成效的持续跟踪，通过对片区和管网关键点的水质分析数据持续记录，便于回顾工作成效及围绕服务片区管网制定“一厂一策”系统化整治方案。

基于在线物联感知，掌握管网负荷状况

提质增效排外水工作的难点，在于掌握污水管线何时进入了外水、何地进入了外水、是否有足够空间收纳污水。由于地下排水管网的环境复杂，探测条件恶劣，给及时掌握外水进入情况增添了难度。布设液位在线感知设备在管网关键节点，利用其低功耗、高稳定、长时间作业的特点，持续的上报管网关键节点的液位情况，让运行维护人员及时掌握管网负荷状况，为评估污水收集效能提供依据，为实施清污分流改造工程提供数据来源，协助应急调度、厂网联控等分析应用。

图3 排水设施一张图

图4 提质增效专题图

图5 查询在线液位计

基于排水管网关键节点和污水处理厂进水口布设的在线监测设备，结合大数据分析手段，挖掘水位、降雨、潮位和水质等监测数据的关联关系。根据各污水系统历史水质变化规律并结合关键节点水质抽样数据，从污水系统-片区-街道，逐层深入，精准排查外水，实现厂网的提质增效。

基于排水单元管理，助力污水源头管控治理

图6 排水单元监管台账

图7 排水单元去向分析（以某排水单元为例）

城镇污水处理厂处理的水中掺混了地表水、地下水、山溪水、施工降水等，是因为大部分采取截流污水全部就近排入市政管网，这对管网沿线或污水处理厂前的污水管道会造成较大负载压力，也是造成污水入厂浓度较低的直接原因。

为响应广州市4 号总河长令，在造成污水入厂浓度较低的直接原因中寻找解决问题的突破口，为源端实施清污分流，还雨水、河湖水正常排流通道，减少外水进入排挤污水空间提供精细化管理。通过排水单元管理模块，以接驳井为抓手，以厂泵站为界限，划分污水排放管理单元，结合排水系统管网脉络分析其污水收集、排放去向，为实施清污分流工程改造提供信息依据。

将中心城区20689 个排水单元与GIS 图融合，采用排水单元内部管网图线上备案，即时查询审批情况，实现市民群众办事“零跑腿”。同时，信息化助力排水单元监管，为提高现场巡查员的作业规范性和高效性，“管养通”提供现场巡查员对排水单元监管情况上报的作业工具，统一规范单元监管指引及上报内容。界面以便于单手操作设计为主，方便巡查员一键上报现场监管问题，工作成果通过结构化数据精准描述，有效降低内业整理统计的人力成本，并实现监管发现问题一键上报至市河长APP，实现排水单元“发现问题-上报问题-交办问题-反馈结果”的全闭环监管机制。

通过使用“管养通”对排水管网不断梳理和整改，最终实现“户-网-泵-厂”的排水去向双向追踪与溯源管控。排水单元雨水、污水可向下追踪至泵站、污水厂或雨水排放口；排放口、泵站或污水厂可向上溯源至排水单元及重点排水户，助力污水源头管控治理。

四、结论

GIS+城市排水打造的管网运行图，是广州市排水管理人员为做好黑臭水体治理和污水处理提质增效工作而绘制的具有广州特色的一整套排水数据方法论和可视化图纸。它阐释了“挂图作战”中“图”的具体概念，为排水行业各项管理决策和分析工作提供支持和工具，同时对排水管理中“动态数据”和“静态数据”的结合提供了典范。

借助“管养通”平台，工作人员不仅可以对设施运行开展24 小时全天候监控，更能科学高效地做好工作安排。基本实现了摸清管网“家底”，为精细化管理措施夯实了基础，更为排水管网日常运维管理提供了强有力的动态数据支撑，切实在城市排水管网提质增效上做出了成绩。在此基础上，“管养通”系统的建设与应用，健全了排水管理体系，填补了排水信息化管理真空，实现污水收集处理从“规模增长”向“质量提升”的转变。

如果说下水道是一座城市的“良心”，那么广州排水让这份“良心”更加“安心”，而广州排水“管养通”系统，则助力广州排水发展提速，助推广州排水与城市发展同频共振。