海绵城市以 “自然积存、自然渗透、自然净化” 为核心，旨在解决城市内涝、水资源短缺与水生态恶化等问题，而智慧水务依托物联网、大数据、人工智能等技术，为海绵城市建设提供精准化、智能化的管理手段。两者的深度融合，打破了传统水务 “被动应对” 的局限，构建起 “监测 - 分析 - 调度 - 反馈” 的闭环体系，成为提升城市水治理能力的关键路径。本文将从智慧水务与海绵城市的协同逻辑出发，解析其在数据感知、智能调度、生态监测等领域的核心应用，结合实践案例总结成效，并探讨现存挑战与优化方向。

一、协同逻辑：智慧水务为何是海绵城市的 “技术内核”

海绵城市建设涉及降雨收集、管网输送、湿地净化、雨水利用等多个环节，需实时掌握 “降雨 - 径流 - 水质” 的动态变化，而传统水务管理依赖人工巡检与固定监测点，存在数据滞后、覆盖不全、调度僵化等问题，难以满足海绵城市 “精细化调控” 需求。智慧水务的核心价值，在于通过技术手段打通水务系统的数据壁垒，实现三大关键支撑：

一是全要素数据感知，突破传统监测 “点少面窄” 的局限，对降雨量、管网水位、土壤含水率、湿地水质等关键指标进行全域、实时采集，为海绵城市调度提供数据基础；二是动态模拟与预测，通过水文模型与 AI 算法，模拟不同降雨强度下城市径流变化，提前预测内涝风险，实现 “主动防控”；三是多系统协同调度，联动雨水管网、调蓄池、湿地公园、再生水利用系统等设施，根据实时数据动态调整运行策略，最大化发挥海绵城市 “渗、滞、蓄、用、排” 的综合效益。

二、核心应用：智慧水务在海绵城市建设中的四大关键场景

智慧水务并非单一技术的应用，而是通过 “感知层 - 传输层 - 平台层 - 应用层” 的架构，在海绵城市的不同建设环节落地，形成覆盖 “源头减排、过程控制、系统治理” 的全链条管理体系。

（一）源头减排：智慧化管控 “分散式海绵设施”

源头减排是海绵城市建设的基础，主要依赖透水铺装、绿色屋顶、生物滞留设施等分散式海绵设施，其运行效果直接影响后续径流控制。智慧水务通过 “小型传感器 + 边缘计算”，实现对分散设施的精准监测与管理：

在绿色屋顶场景，部署温湿度传感器、土壤水分传感器与降雨量传感器，实时监测屋顶滞留雨水的渗透速率与土壤含水率。当传感器检测到土壤水分饱和（含水率超过 80%）且降雨量持续增加时，自动开启屋顶溢流口，避免雨水倒灌至建筑内部；同时，通过分析长期数据，优化绿色屋顶植被搭配与土壤厚度，提升雨水滞留能力。

在生物滞留设施（如植草沟、雨水花园）场景，集成液位传感器与水质传感器，监测设施内的积水深度与出水水质。若积水深度超过预设阈值（如 375px），平台自动推送预警信息，提醒运维人员清理堵塞的渗透孔；若水质传感器检测到出水 COD（化学需氧量）超标，则分析周边污染源，及时排查是否存在生活污水混入雨水管网的情况。

此外，针对透水铺装路面，通过部署地下水位传感器，监测铺装下方土壤的渗透效果。当传感器检测到地下水位长期过高（超过 24 小时未下降），说明铺装渗透能力下降，平台自动生成维修工单，安排人员清理铺装缝隙中的泥沙，保障源头减排效果。

（二）过程控制：智慧管网与调蓄设施的动态调度

过程控制是海绵城市应对降雨的核心环节，需通过管网输送与调蓄设施暂存雨水，避免短时间内大量径流汇入河道引发内涝。智慧水务在此环节的应用，重点在于实现 “管网 - 调蓄池” 的协同调度：

在智慧管网方面，通过在雨水管网关键节点（如检查井、泵站）部署超声波液位传感器、流量传感器与视频监控设备，实时监测管网水位、水流速度与堵塞情况。当某一管段水位超过安全阈值（如管径的 70%），平台通过水力模型分析周边管网负荷，自动调整下游泵站的运行频率，加快雨水输送；若流量传感器检测到水流速度骤降（低于 0.3m/s），结合视频监控确认管网堵塞，立即派单至就近运维人员，采用 “管道机器人” 进行精准疏通，避免管网溢流引发路面内涝。

在调蓄设施（如地下调蓄池、人工湖）场景，智慧水务系统发挥 “动态调蓄” 作用。以某市海绵城市试点区为例，该区域建设了 3 座地下调蓄池（总容积 5 万立方米），每个调蓄池部署液位传感器、进水阀与出水阀的智能控制模块。降雨前，平台根据气象部门的降雨预报（如预测 24 小时内降雨量达 50mm），提前将调蓄池水位降至 50%，预留蓄洪空间；降雨过程中，根据管网水位数据，自动调节进水阀开度，优先将雨水引入调蓄池，减少管网压力；降雨结束后，再根据再生水需求，将调蓄池内的雨水经净化后输送至市政杂用管网（如道路洒水、绿化灌溉），实现 “蓄用结合”。

（三）系统治理：智慧湿地与河道的水生态监测

海绵城市的系统治理环节，需通过人工湿地、生态河道等设施，实现雨水的净化与生态修复，智慧水务在此环节的核心应用是 “水质监测 + 生态调控”：

在人工湿地场景，构建 “多点位水质监测网络”，在湿地进水口、出水口及核心净化区（如芦苇区、沉水植物区）部署 pH 传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器与总磷传感器，实时监测湿地对污染物的去除效果。若监测到出水口氨氮浓度超过 0.5mg/L（地表水 Ⅲ 类标准），平台通过数据分析定位问题区域（如某段植物枯萎导致净化能力下降），推送运维建议（如补种水生植物）；同时，结合气象数据，当预测到暴雨来临前，提前降低湿地水位，避免暴雨冲刷导致湿地底泥翻涌，影响水质。

在生态河道场景，除水质监测外，智慧水务还集成水文与生态监测功能：通过河道水位传感器与流速传感器，维持河道生态基流（确保枯水期流速不低于 0.2m/s），保障水生生物生存环境；通过视频监控与 AI 识别技术，监测河道内是否存在违法排污口、水生植物过度生长等问题，一旦发现异常，自动触发报警并联动环保部门处置。例如，某海绵城市试点区通过智慧河道系统，成功识别并封堵 3 处隐蔽排污口，河道水质从 Ⅳ 类提升至 Ⅲ 类，鱼类种群数量增加 30%。

（四）智慧回用：雨水与再生水的高效利用管理

海绵城市建设的重要目标之一是提升水资源循环利用效率，智慧水务通过 “水量监测 + 智能分配”，实现雨水与再生水的精准回用：

在雨水回用系统中，智慧平台对接雨水收集池（如小区地下蓄水池、市政雨水罐）的液位传感器与回用管网的流量传感器，实时掌握雨水储量与回用需求。当小区绿化灌溉系统开启时，平台根据绿化区域的土壤含水率数据，自动调节回用管网的供水流量，避免过度灌溉；若雨水储量不足（低于总容积的 20%），则自动切换至市政再生水管网供水，保障回用系统连续运行。

在再生水利用场景，智慧水务系统实现 “生产 - 输送 - 使用” 的全流程监控。以某工业园区为例，园区污水处理厂产生的再生水主要用于工业冷却与道路洒水，智慧平台通过流量计监测各用户的再生水用量，结合水质传感器确保再生水水质满足工业冷却标准（如电导率低于 1000μS/cm）；当再生水产量超过当前需求时，自动将多余再生水输送至园区人工湖，作为生态补水，实现 “按需分配、零浪费”。

三、实践案例：智慧水务赋能海绵城市建设的成效体现

近年来，国内多个海绵城市试点区引入智慧水务技术，取得显著成效，以下两个典型案例可直观体现其应用价值：

案例一：深圳光明区 “智慧海绵” 系统

深圳光明区是国家首批海绵城市试点区，面积 19.99 平方公里，区内建设了覆盖 “源头 - 过程 - 系统” 的智慧水务体系：通过部署 1200 余个传感器（含降雨量、管网水位、水质等类型），构建全域数据感知网络；依托 “光明区智慧海绵平台”，实现降雨预测、内涝预警与设施调度的自动化。

该系统运行后，成效显著：一是内涝应对能力提升，2023 年台风 “泰利” 期间，平台提前 4 小时预测到局部区域可能出现严重内涝，通过调度调蓄池与泵站，将该区域积水消退时间从传统的 8 小时缩短至 2 小时；二是水资源利用率提升，通过智慧回用系统，光明区雨水与再生水回用率从 2018 年的 15% 提升至 2023 年的 32%，年节约自来水用量约 120 万立方米；三是运维效率提升，人工巡检频次减少 60%，设施故障处置时间从平均 4 小时缩短至 1.5 小时。

案例二：嘉兴市 “智慧水务 + 海绵城市” 协同治理

嘉兴市地处太湖流域，面临 “内涝频发、水质不佳” 的双重问题，其海绵城市建设重点在于 “智慧管网与生态河道的联动”。该市在雨水管网关键节点部署 500 余套智能监测设备，同时在环城河等 10 条主要河道建设水质自动监测站，数据全部接入 “嘉兴市智慧水务平台”。

通过系统协同，嘉兴市实现两大突破：一是 “管网 - 河道” 污染溯源，当河道水质监测站检测到 COD 突然升高时，平台通过分析上游管网的流量与水质数据，快速定位污染源（如某小区雨水管网混接生活污水），处置效率提升 70%；二是 “生态流量精准调控”，根据河道水位与水质数据，动态调整上游闸门开度，保障河道生态基流的同时，将多余雨水引入调蓄池，2024 年嘉兴市环城河水质稳定达到 Ⅲ 类，内涝发生率较试点前下降 55%。

四、现存挑战：智慧水务在海绵城市应用中的瓶颈

尽管智慧水务为海绵城市建设提供了有力支撑，但在大规模推广中，仍面临技术、成本、管理等多方面挑战，制约其应用效果：

（一）数据壁垒：跨部门、跨系统数据难以打通

海绵城市建设涉及水务、气象、城管、环保等多个部门，智慧水务系统需整合多部门数据（如气象部门的降雨预报、城管部门的市政设施信息），但目前多数城市存在 “数据孤岛” 问题：例如，水务部门的管网数据与气象部门的降雨数据分属不同平台，更新频率、数据格式不一致，导致智慧水务系统无法获取实时、准确的降雨数据，影响调度准确性；部分老旧管网的图纸数据仍以纸质形式保存，未数字化录入系统，导致智慧平台无法精准掌握管网走向，增加调度难度。

（二）成本压力：前期投入与后期运维成本高

智慧水务系统的建设与运行需高额成本，对地方财政构成压力：一是前期建设成本，传感器、通信模块、云端平台的部署成本较高，以某地级市 100 平方公里的海绵城市试点区为例，智慧水务系统建设需投入约 8000 万元，其中传感器与监测设备占比达 60%；二是后期运维成本，传感器需定期更换（如电池供电的传感器续航约 2-3 年），平台需持续升级，每年运维成本约为建设成本的 10%-15%，部分财政能力较弱的城市难以承担。

（三）技术适配：复杂环境下监测可靠性不足

城市环境复杂多样，部分场景下智慧水务设备的可靠性面临挑战：在暴雨天气，露天部署的传感器易被雨水浸泡导致故障，数据采集中断；在地下管网等密闭空间，无线通信信号衰减严重，LoRa、NB-IoT 等技术的传输成功率不足 70%，导致数据延迟；此外，部分传感器（如水质传感器）对恶劣水质（如高浊度雨水）的适应性较差，易出现检测误差，影响调度决策。

五、优化方向：推动智慧水务与海绵城市深度融合的路径

针对现存挑战，需从技术迭代、模式创新、管理协同三个维度发力，推动智慧水务在海绵城市建设中发挥更大价值：

（一）技术迭代：提升设备可靠性与算法精准度

在硬件层面，研发适应复杂环境的传感器，如防水等级达 IP68 的露天传感器、耐高浊度的水质传感器，延长设备使用寿命；在通信层面，采用 “光纤 + 无线” 混合传输模式，地下管网关键节点部署光纤通信，确保数据稳定传输，露天区域采用 NB-IoT/LoRa 技术，降低成本；在算法层面，引入 AI 大模型，结合历史降雨数据、管网数据与生态数据，提升降雨预测与内涝模拟的精准度，例如，通过深度学习算法，将降雨预测的准确率从当前的 80% 提升至 90% 以上。

（二）模式创新：探索低成本、可持续的运营模式

为缓解成本压力，需突破 “政府全额投入” 的单一模式，探索多元化运营路径：一是政企合作模式，由企业投资建设智慧水务系统，政府通过购买服务的方式获取数据与调度服务，降低前期投入，例如，某城市与互联网企业合作，企业负责部署传感器与建设平台，政府按年支付服务费，同时允许企业将非敏感数据（如区域降雨规律）用于商业分析（如为农业生产提供参考）；二是分级建设模式，优先在易内涝区域、核心商圈等重点区域部署智慧水务系统，逐步向全域推广，避免一次性投入过高。

（三）管理协同：建立跨部门数据共享与联动机制

打破数据壁垒，需从制度层面推动跨部门协同：一是建立统一数据标准，由政府牵头制定海绵城市智慧水务数据规范，明确各部门数据的格式、更新频率、共享范围，实现 “数据互通互认”；二是搭建跨部门协同平台，整合水务、气象、城管、环保等部门的数据与业务流程，例如，气象部门的降雨预警可自动同步至智慧水务平台，触发调度预案；城管部门发现市政设施堵塞时，可直接在平台生成工单，推送至水务部门处置，实现 “一站式” 管理。

结语

智慧水务与海绵城市的融合，是城市水治理从 “经验驱动” 向 “数据驱动” 转型的必然趋势。尽管当前面临数据壁垒、成本压力等挑战，但随着技术迭代、模式创新与管理协同的推进，智慧水务将逐步成为海绵城市建设的 “核心引擎”，不仅提升城市应对内涝、节约水资源的能力，更将推动城市水生态的持续改善，为建设 “人与自然和谐共生” 的智慧城市奠定基础。未来，随着 5G、AI、数字孪生等技术的深度应用，智慧水务还将实现 “虚拟仿真 - 实时调度 - 效果反馈” 的全流程智能化，让海绵城市真正具备 “自我调节、自我优化” 的能力。