城市排水管网作为 “地下生命线”，承担着雨水排除、污水输送的核心功能，其运行状态直接关系到城市防洪排涝安全、水环境安全、地下空间安全乃至居民生命财产安全。近年来，极端降雨引发的城市内涝、管网老化导致的路面塌陷、污水泄漏造成的土壤与水体污染等问题，频繁威胁城市安全运行。而排水管网监测技术通过实时感知、数据赋能、智能预警，从 “被动应对” 转向 “主动防控”，成为提升城市安全韧性的关键手段。本文将从城市安全面临的排水管网相关风险切入，系统分析排水管网监测技术如何从风险预警、应急处置、设施保护、环境治理四个维度提升城市安全水平，并结合实际应用案例说明技术落地效果。

一、城市安全面临的排水管网相关风险：亟待技术破局的现实挑战

在城市化快速发展与气候变化双重影响下，传统排水管网管理模式的滞后性逐渐凸显，衍生出四大类城市安全风险，成为制约城市安全运行的重要瓶颈。

（一）内涝风险：极端降雨下的 “城市看海” 困境

随着极端降雨事件频次增加，传统排水管网 “雨污合流”“管径不足”“堵塞严重” 等问题暴露无遗。当降雨量超过管网排水能力时，雨水无法及时排出，易在道路低洼处、立交桥下形成深度积水 —— 部分区域积水深度可达 1 米以上，不仅导致交通瘫痪（如主干道通行中断、地铁停运），还可能引发车辆熄火、人员溺水等安全事故。更严重的是，积水渗透会软化路基，增加路面塌陷风险，进一步扩大灾害影响范围。例如 2023 年夏季，某省会城市因暴雨导致主城区 20 余处路段积水，3 名市民因涉水通行不慎溺水，直接经济损失超千万元，暴露了缺乏实时管网监测导致内涝预警滞后的短板。

（二）设施故障风险：管网老化引发的 “地下隐患”

我国多数城市排水管网建设于 20 世纪 80-90 年代，已进入 “老龄化” 阶段，管道腐蚀、裂缝、脱节等问题普遍存在。一方面，老化管网易发生污水泄漏，污水渗入地下土壤与地下水层，导致土壤重金属超标、地下水污染，威胁居民饮用水安全；另一方面，管网破裂或堵塞会导致管内压力骤增，可能引发路面隆起或塌陷 ——2022 年全国范围内因排水管网故障导致的路面塌陷事件超 500 起，其中多起造成车辆坠坑、行人受伤，直接威胁市民出行安全。传统人工巡检方式（如井下探查、地面观察）难以发现隐蔽性故障，往往在事故发生后才能被动处置，错失风险防控时机。

（三）环境风险：污水直排导致的 “水体污染” 危机

排水管网是污水收集与输送的核心载体，若管网存在堵塞、泄漏或错接混接问题，会导致污水直排河道、湖泊等自然水体，引发水体富营养化、黑臭水体等环境问题。例如，某沿海城市因管网堵塞导致生活污水直排近海，造成近岸海域赤潮频发，不仅破坏海洋生态系统，还影响渔业生产与滨海旅游安全；此外，工业废水若因管网泄漏渗入土壤，会导致土壤重金属含量超标，污染周边农作物，威胁食品安全与居民健康。传统管理模式下，污水泄漏与直排问题难以及时发现，往往依赖市民举报或环保部门抽检，导致污染持续扩散，环境治理成本大幅增加。

（四）应急响应风险：信息缺失导致的 “处置低效” 难题

当排水管网发生故障（如堵塞、破裂）或遭遇极端天气时，由于缺乏实时监测数据，管理部门难以快速掌握故障位置、影响范围、风险等级等关键信息，导致应急处置 “盲目低效”。例如，管网堵塞引发积水时，运维人员需逐一排查可能堵塞的路段，耗时数小时才能定位故障点，错过最佳排水时机；污水泄漏事件中，因无法确定泄漏范围，环保部门难以快速采取围堵、净化措施，导致污染面积扩大。这种 “信息不对称” 不仅延长应急处置时间，还可能因处置不当引发二次灾害，进一步威胁城市安全。

二、排水管网监测技术的核心应用：多维度筑牢城市安全防线

排水管网监测技术通过 “感知 - 传输 - 分析 - 预警” 的全链条赋能，针对上述城市安全风险，从风险预警、应急处置、设施保护、环境治理四个维度构建防控体系，全面提升城市安全韧性。

（一）实时监测 + 智能预警：提前防控内涝与设施故障风险

排水管网监测技术的核心优势在于 “实时感知” 与 “提前预警”，通过部署多类型传感器，实时采集管网运行数据，结合算法模型预判风险，将城市安全防控 “关口前移”。

内涝风险预警：从 “被动抗洪” 到 “主动避险”

在排水管网关键节点（如检查井、泵站进水口）部署液位传感器与流量传感器，实时监测管内水位与水流速度 —— 当水位超过预警阈值（如达到管道直径的 80%）或流量骤降（提示管道堵塞）时，系统自动触发预警；同时，在易涝路段安装超声波积水传感器与气象站，整合降雨量数据，通过 AI 模型（如 LSTM 神经网络）预判 1-2 小时内可能出现的积水点位与深度。例如，某市在主城区部署 200 余个管网监测点位，当监测到某路段管网水位快速上升且未来 1 小时降雨量预计达 30mm 时，系统立即推送黄色预警至交通部门与市民，通过交通诱导屏提示绕行、微信公众号发布积水信息，同时调度附近泵站提前启动排水作业，将该路段积水深度控制在 250px 以内，未造成交通中断与人员伤亡，相比未安装监测系统时的内涝处置效率提升 70%。

设施故障预警：从 “事后维修” 到 “事前养护”

针对管网老化问题，采用管道机器人（如 CCTV 检测机器人、声呐检测机器人）定期对管网进行 “体检”——CCTV 机器人通过高清摄像头拍摄管道内壁图像，识别腐蚀、裂缝、脱节等故障；声呐机器人则通过声波检测管道泄漏位置与泄漏量，精度可达 0.1mm。同时，在管网重点路段（如主干道下方、地下商场上方）部署光纤应变传感器，实时监测管道变形情况，当管道变形量超过安全阈值时，系统自动预警。某老城区通过该技术，提前发现 12 处存在坍塌风险的管网段落，及时开展修复作业，避免了路面塌陷事故；此外，通过传感器监测到的管网堵塞预警，运维人员可精准定位堵塞点（误差不超过 5 米），将故障排查时间从传统的 3 小时缩短至 30 分钟，大幅降低设施故障对城市安全的威胁。

（二）数据赋能 + 协同调度：提升应急处置效率，减少灾害损失

当城市面临内涝、管网破裂等突发安全事件时，排水管网监测技术通过 “数据整合” 与 “协同调度”，为应急处置提供精准决策支持，缩短响应时间，减少灾害影响范围。

内涝应急处置：精准调度资源，快速排涝

智慧水务平台整合管网监测数据、积水数据、气象数据与 GIS 地图，形成 “一张图” 可视化界面，管理人员可直观查看积水点位、管网水位、泵站运行状态等信息，精准调度排水资源。例如，某城市遭遇暴雨时，监测系统发现老城区某片区管网水位全线超警，且 3 个易涝点积水深度已达 500px，平台立即生成应急方案：调度周边 3 座泵站满负荷运行，同时派遣 5 支应急排水队伍携带移动泵车前往积水点，通过平台实时监控排水进度，2 小时内将积水排空，相比传统 “人海战术” 的排水效率提升 50%，减少交通中断时间与财产损失。

管网故障应急处置：快速定位，减少污染与安全风险

当监测到管网泄漏（如通过流量传感器发现某路段管网流量异常减少）或破裂（通过土壤含水率传感器发现路面下方土壤湿度骤增）时，系统自动推送故障信息至运维部门，包含故障位置、故障类型、影响范围等数据 —— 运维人员可携带便携式检测设备直达现场，快速开展修复作业；同时，环保部门通过监测数据预判污水泄漏范围，及时设置围堵设施，防止污染扩散。某工业园区通过该技术，在管网破裂后 30 分钟内定位故障点，1 小时内完成临时封堵，未造成周边土壤与地下水污染，相比传统处置方式减少污染面积 90%，降低环境治理成本超 200 万元。

（三）全生命周期监测：保护地下基础设施，保障城市空间安全

排水管网作为地下基础设施的重要组成部分，其运行状态与周边地下设施（如地铁、地下管线、地下商场）安全密切相关。排水管网监测技术通过全生命周期监测，保护管网自身及周边设施安全，保障城市地下空间安全运行。

管网自身安全：延长使用寿命，减少更换成本

通过压力传感器监测管网运行压力，避免因压力过高导致管道破裂；通过水质传感器监测污水腐蚀性（如 pH 值、氯离子浓度），针对高腐蚀性污水路段选用耐腐蚀管材（如球墨铸铁管、PE 管），并定期进行防腐处理。某化工园区通过该技术，将管网平均使用寿命从 15 年延长至 25 年，减少管网更换次数，降低施工对城市交通与地下空间的干扰；此外，通过实时监测管网运行数据，建立管网健康度评估模型，对管网进行分级养护（如健康等级为 “差” 的管网每半年养护一次），避免过度养护或养护不足，保障管网长期安全运行。

周边设施安全：避免管网故障引发连锁灾害

在地铁线路、地下商场等敏感区域周边的管网部署振动传感器与位移传感器，实时监测管网运行对周边设施的影响 —— 当管网发生破裂导致土壤流失时，位移传感器可监测到路面或地下结构的微小位移（精度达 0.1mm），及时预警可能的坍塌风险。例如，某市在地铁 2 号线沿线管网部署 50 余个监测点位，曾监测到某路段管网泄漏导致周边土壤位移，系统立即预警，地铁部门临时调整运营速度，运维部门同步开展管网修复与土壤加固作业，避免了地铁线路变形与停运事故，保障了地下空间与公共交通安全。

（四）精准监测 + 源头管控：减少污水泄漏，守护水环境安全

排水管网监测技术通过精准监测污水输送过程，及时发现泄漏与直排问题，从源头减少水污染，守护城市水环境安全与居民健康。

污水泄漏监测：阻断污染扩散路径

在管网沿线土壤中部署水质传感器（如 COD 传感器、氨氮传感器），当管网发生污水泄漏时，传感器可检测到土壤中污染物浓度异常升高，系统自动定位泄漏位置；同时，在地下水井中部署地下水监测传感器，实时监测地下水水质，防止污水渗入地下水层。某城市通过该技术，一年内发现并修复 38 处污水泄漏点，使周边土壤重金属超标率下降 40%，地下水达标率提升至 98%，有效保障了居民饮用水安全与土壤生态安全。

污水直排管控：从 “末端治理” 到 “源头拦截”

在雨污合流制管网的截流井处部署流量计与水质传感器，实时监测截流倍数（雨水与污水的混合比例）与污水浓度 —— 当截流倍数低于标准值（如低于 3 倍）或污水浓度骤降（提示雨水混入过多，可能导致污水直排）时，系统自动预警，管理部门可及时调整截流阀开度，或排查是否存在雨水管网错接至污水管网的问题。某流域通过该技术，将污水直排量减少 60%，流域内黑臭水体消除率从 70% 提升至 95%，水环境质量显著改善，同时减少了污水处理厂的进水负荷波动，保障出水水质稳定达标。

三、典型案例：排水管网监测技术的城市安全实践成效

（一）案例一：深圳福田区 —— 监测技术破解老城区内涝难题

深圳福田区作为老城区，管网老化、易涝点多，曾因暴雨多次发生内涝。2021 年，该区部署排水管网监测系统，在 150 余个管网节点安装液位 / 流量传感器，在 30 个易涝点安装积水传感器与视频摄像头，构建 “管网 - 积水 - 气象” 联动预警模型。2023 年台风 “泰利” 影响期间，系统提前 2 小时预判 2 处易涝点可能出现深度积水，立即启动应急响应：关闭相关路段交通、调度 4 台移动泵车至现场、通过公众号推送绕行信息。台风过境后，这 2 处易涝点积水深度仅 200px，1 小时内排空，未造成交通中断与财产损失；相比 2020 年台风 “鹦鹉” 期间（未安装监测系统），内涝影响范围缩小 80%，应急处置成本降低 60%。

（二）案例二：苏州工业园区 —— 全生命周期监测保障地下空间安全

苏州工业园区地下管网密集，且周边分布大量企业与住宅小区。该区采用 “管道机器人 + 光纤传感器” 的监测模式，每季度通过 CCTV 机器人检测管网内壁状态，在 20 条主干道下方管网部署光纤应变传感器。2022 年，系统监测到某路段管网变形量超标（达 3mm），预判存在坍塌风险，管理部门立即封闭该路段，开展管网修复作业，避免了路面塌陷；此外，通过传感器监测到的污水泄漏预警，及时修复 5 处泄漏点，未造成周边土壤与地下水污染，保障了企业生产安全与居民生活安全。

四、未来趋势：技术融合推动城市安全防控再升级

随着 5G、数字孪生、AI 大模型等技术的发展，排水管网监测技术将向 “全域感知、智能决策、协同防控” 方向升级，进一步提升城市安全韧性。例如，构建 “排水管网数字孪生体”，通过实时监测数据与物理模型结合，模拟不同降雨、管网改造方案下的城市安全风险，为管网规划与应急决策提供更精准支持；此外，结合 AI 大模型，实现监测数据的深度分析（如预判管网老化速度、优化养护周期），推动城市安全防控从 “精准防控” 向 “智慧防控” 跨越。

五、总结：排水管网监测技术是城市安全的 “隐形守护者”

城市安全是城市发展的底线，而排水管网监测技术通过实时感知风险、提前预警、高效处置，成为守护城市安全的 “隐形守护者”。从防控内涝风险保障居民出行安全，到监测管网故障保护地下空间安全，再到管控污水泄漏守护水环境安全，排水管网监测技术已深度融入城市安全治理体系，成为提升城市安全韧性的关键支撑。未来，需进一步推动监测技术的规模化应用与技术创新，结合城市实际需求优化方案，让 “地下生命线” 更安全、更可靠，为城市高质量发展筑牢安全防线。