摘要：在城市内涝频发、城市水环境恶化的背景下，城市排水管网系统问题不断暴露。排水管网作为城市不可缺少的重要基础设施，是城市排渍、排涝、防洪的重要工程。随着城市化进展不断加快，排水管网所承担的排水任务也越来越重。排水管网是城市重要的基础保障设施之一，排水管网运营过程中如果发生事故将严重影响其安全有效运行，甚至影响整个城市的正常运行。为此，针对排水管网事故的监控与管理模式进行了梳理与研究，强调了开展排水管网安全监测对事故预警的重要意义。
关键词：排水管网；事故预警；在线监测
引言
城市排水管网是城市的重要基础设施之一，排水管网的安全运行直接关系到城市的公共安全和环境的保护，排水管网的长期运行，造成管道内部出现沉积、结垢等功能性缺陷和破裂、变形等结构性缺陷的病状不可避免，从而造成道路积水和路面塌陷，污染土质和地下水，甚至引发地面坍塌、附近建（构）物变形等重大公共安全隐患，因此，排水管网的维护和保养已成为城市公共管理的重要工作，查清管道的健康状况是管网养护的基础和前提。近年来，我国对排水管网事故尤其是内涝问题进行了研究与预警，对城市内涝监控系统进行了设计与研究，但是大部分地区的监测属于间断性采样，监测方案不系统，监控硬件设备配备不全面，导致排水管网的监测流于形式，只能事后处理，而缺少对事故进行提前预警的能力。为此，本文强调对排水管网进行在线监测的重要性，并对其在事故预警中所起的作用进行了探讨。
1排水管网隐患评价指标体系
基于排水管网现状，采用GIS空间分析、系统综合评价等方法，建立排水管网评价体系，方便城市排水管理部门、政府监督管理部门了解排水管线现状，并对排水管网隐患点进行改造及排除，同时也为城市扩张，后期排水管网的规划、设计，满足城市的排水需求做好铺垫工作。
分析已有数据源，构建排水管网现状、隐患管道现状的评价模型，确定评价指标及计算因子，整合统计各评价数据，进行排水管网的综合分析与评价。具体流程见图1。
图1 排水管网隐患评价分析流程
城市排水管网现状评估结果受多种因素综合影响，其评估指标体系的构建应遵循一致性、科学性、全面性、有效性、独立性以及可测性原则。在实际的综合评价中，并非评价指标越多越好，但也不是越少越好，关键在于评价指标在评价中所起的作用的大小。运用测绘学，计算机科学，水利学，城市规划学等多门学科的理论和方法，在充分查阅国内外相关文献的基础上，构建排水管网现状评估指标体系。
1.1排水管网现状评价指标
（1）体制评价排水体制评价，采用雨污分流管道占排水管道的长度百分比，对排水机制进行评价，雨污分流比例1为最好，0为最差。目前，在城市建设和完善中，新建区均采用分流制，而绝大多数的旧城区的污水收集系统也随截污工程及污水管道的推进逐渐完善。雨污分流比指采用雨污分流管道总长占排水管道比例，设雨污分流比为per分流，则：
per分流=（L雨污分流管道总长）/（L排水管道总长） （1）
式中：L雨污分流管道总长为雨污分流管道总长；L排水管道总长为排水管道总长。
（2）密度评价排水管网密度评价表达一定区域内排水管道分布的稀疏程度，指标越高，反映一个城市的排水管网密度越高、普及率越高、服务面积越大。它的表达式为：
ρ排（l排）/（S总） （2）
式中：l排为区域排水管道总长；S总为区域总面积。根据经验值16km/km2最好，2km/km2最差。
（3）人均评价
排水管网人均评价指标则更为直接地显示出排水管网与城市人口直接的关系。它的表达式为：
R人均评价=（L排）/（R总） （3）
例早在2002年德国城市人均排水管网5.44m/人，美国这一指标也大于4m/人。
（4）管线材质评价排水管网材质评价，从排水管网各类管材使用年限对排水系统工程影响的角度来设定指标。重点评价研究区内超出使用寿命的各类材质的管线长度及分布。
1.2隐患管道现状评价指标
（1）雨污混节点雨污混节点，可以简单的认为雨水管道和污水管道的误接，造成雨天雨水流入污水管线，增加污水处理量，反之污水流入雨水管线，造成污水未经处理，直接排放，造成水污染事故等题，所以要尽量杜绝雨污管线混接。该指标主要查找研究区内排水管网雨污混接点总个数及分布。
（2）管线断头点管线断头，即管网在此处终止封闭，容易造成雨水、污水排泄终止，雨天雨水上泄，引发内涝，污水堆积和外泄。该指标主要查找研究区内排水管网断头点总个数及分布。
（3）管道逆坡点管道坡度与介质重力流同向。坡度为正值，属于顺坡；坡度为零，属于平坡；坡度为负值，属于逆坡。管道逆坡会造成排水管网排泄不畅，雨水、污水倒灌。该指标主要查找研究区内排水管网管道逆坡总个数及分布。
（4）管径衔接不当比管道衔接不当就是指大管径管道流入小管径管道，管径衔接不当容易造成雨水和污水堵塞。该指标主要查找研究区内排水管网管道管径衔接不当总个数及分布。
2排水管网安全监测及预警预报系统应用
根据城市排水、降雨实际情况及监测目的，对排水管网多点进行实时在线监测，包括液位、流量、流速、水质等指标，利用智能中继器、短距通讯、GPＲS等技术进行在线采集，收集信息后，通过短信或微信等方式向多用户、分权限进行及时的推送和通知。
开展排水管网在线监测首先要对监测点位进行筛选，根据各区域的具体情况，收集城市内河水系、排水管网、土地利用等资料，初步确定监测点位。事故类型不同，则监测点位的选择也有所差异，对于内涝事故的预警预报，主要选择历史积水点进行监测;其他一些外部事故的预警，则主要考虑事故施工地点附近。由于在线设备有一定的安装条件，需要进行现场踏勘，确定是否满足安装与监测要求。安装在线监测设备后，可持续获取各个监测点的数据信息，当所得数据与常态数据相比出现异常情况时，则
可发出相应的预警预报，并通过采取有效措施，尽可能避免事故的发生。基于在线监测数据，可准确记录事故或典型事件发生的完整过程曲线，不仅可对事故进行预判，还可对事故进行回溯分析，以便于下次针对类似的事故，可以更快制定出具有针对性和有效性的措施。基于排水管网在线监测技术对事故进行预警预报的整体流程如图1所示。
2.1内涝事故的预警预报
内涝事故的预警预报如图2所示。
图2 内涝事故预警预报示意
一般而言，当积水深度达到15cm(即与道路侧石齐平)时，车道可能因机动车熄火而完全中断，将影响交通和产生其他灾害，即发生城市内涝。具体可根据各地降雨及控制的实际需求，设置预警报警的阈值，对溢流、内涝等事件进行全过程监控和动态预警预报，提前感知风险，辅助应急处置，减少甚至避免内涝事故的发生。
2.2其他事故预警
（1）井盖安全的监控。对井盖位移进行实时监测，对井盖状态定期上传，当井盖发生移动、存在异常时，及时进行安全报警，对异常状况进行通知和提醒，并对井盖位置进行跟踪定位。
（2）管道坍塌。基于长期液位在线监测数据，可得到某节点正常的日变化曲线，将实时监测数据与历史正常变化规律曲线进行对比，当液位明显偏高时，下游管道可能发生阻塞或坍塌;当液位明显偏低时，则可能是上游管道阻塞或坍塌，进而辅助发现排水管网的事故隐患，提前进行预警。
（3）外部事故。现代城市的地下空间非常复杂，给水、排水、电力、煤气、通讯等各种管道密布，其中任何一种管道出现事故，都可能对周边其他管道产生影响，甚至带来更大的安全隐患。上海市2011年10月27日发生在恒丰路长安路口的路面塌陷事故，就是因为一根污水管道漏水，小水流一直冲刷，造成泥沙流失，地下出现空洞。利用在线监测数据，可直观、及时地发现外部因素导致的排水管网运行负荷变化。
3结束语
利用排水管网安全监测预警预报系统，实时监测排水管网有关数据，可以随时掌握管网运行状态，对管网异常情况做出预判。以实际监测数据为依据进行事故预警，更加直观，而且可靠性得以提高。采取相关措施后，对排水管网状态可进行持续监测，分析措施的有效性，不仅可进行事故的预警预报，还可在事后进行回溯分析，总结经验教训以更好应对类似事件。
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作者简介：黄国彩（1975-10-18），男，汉族，广西合浦，在职本科，助理工程师，主要从事工程安全监督检查、验收工作。
论文作者:黄国彩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：管网论文; 管道论文; 内涝论文; 在线论文; 事故论文; 城市论文; 评价论文; 《基层建设》2019年第6期论文;