在全球气候变化的大背景下,城市面临着愈发频繁的极端降雨事件,传统城市排水系统不堪重负,内涝、水污染等问题日益凸显。海绵城市作为一种创新的城市雨洪管理理念应运而生,旨在通过 “渗、滞、蓄、净、用、排” 等多种手段,构建与自然和谐共生的水循环系统,提升城市应对水问题的韧性。而在海绵城市建设与发展进程中,智慧水务凭借其强大的技术优势,成为科学、精准评估海绵城市建设成效与运行状态的核心支撑力量,对推动海绵城市实现可持续发展具有不可替代的重要作用。
一、智慧水务为海绵城市评估提供全面精准的数据基础
海绵城市系统涉及雨水收集、储存、净化、利用以及排放等多个环节,包含众多复杂的设施与要素,如雨水花园、下沉式绿地、蓄水池、排水管网、泵站等。准确评估海绵城市的运行效果,离不开对这些设施与要素全方位、实时且精准的数据采集与分析。智慧水务依托先进的物联网技术,在海绵城市的各个关键节点部署大量传感器,构建起庞大而细密的数据感知网络。雨量传感器实时监测降雨量、降雨强度及降雨分布,为评估海绵城市对不同量级降雨的应对能力提供基础数据;水位传感器密切关注雨水调蓄设施、排水管网以及河道水位变化,直观反映设施的蓄水与排水动态;流量传感器精确测量水流在管网、泵站及各环节的流量,助力分析水量的传输与分配效率;水质传感器则对雨水、污水及再生水水质进行不间断监测,评估海绵城市在水质净化与保护方面的成效。
以某海绵城市建设示范区为例,通过智慧水务感知网络,在每平方公里范围内均匀分布数十个各类传感器,实现对区域内水务数据的高密度采集。在一场降雨量达 50 毫米的降雨事件中,雨量传感器在 5 分钟内即可将精准降雨数据传输至数据中心,水位与流量传感器同步反馈各调蓄设施和管网的水位、流量变化。这些数据经智慧水务平台整合、清洗后,为后续深入分析海绵城市设施运行状况、评估建设目标完成度提供了坚实的数据基础,让评估工作得以建立在真实、客观的信息之上,避免因数据缺失或不准确导致的评估偏差。
二、实现对海绵城市设施运行状态的实时监测与动态评估
海绵城市设施的正常运行是发挥其功能的关键,但传统人工巡检方式效率低下、覆盖面有限且具有明显的滞后性,难以满足及时发现设施故障、评估运行效果的需求。智慧水务借助传感器网络与远程监控技术,突破时间与空间限制,对海绵城市设施进行实时、动态监测,让管理者如同拥有一双双 “透视眼”,可随时洞察设施运行状态。通过在雨水花园、下沉式绿地中安装土壤湿度传感器和植物生长监测设备,能够实时掌握海绵体的渗透、滞水能力以及植被生长健康状况。一旦土壤湿度异常升高或植物出现枯萎等生长不良现象,系统可立即发出预警,提示可能存在的排水不畅或设施损坏问题,为及时维护提供依据。对于蓄水池、调蓄池等大型设施,利用液位传感器、压力传感器以及视频监控设备,不仅能实时监测水位、蓄水量变化,还可查看设施内部结构完整性,防止出现渗漏、坍塌等安全隐患。排水管网作为海绵城市的 “血脉”,通过 CCTV 管道检测机器人、流量与液位传感器协同工作,能够实时检测管网是否存在堵塞、破裂、错接等问题,并根据水流数据评估管网排水能力,为管网优化调度与改造提供数据支撑。
例如,在某城市的智慧水务系统中,当排水管网某节点流量突然增大且水位异常升高时,系统通过数据分析迅速判断该区域可能存在管网堵塞。随即,工作人员根据系统定位信息,快速派遣维修队伍前往现场排查,及时清理堵塞物,避免了因管网堵塞导致的内涝风险。这种实时监测与动态评估机制,使海绵城市设施始终处于有效监管之下,确保其在面对不同降雨条件和城市用水需求时,都能稳定、高效地运行,极大提升了海绵城市运行的可靠性与稳定性。
三、助力构建科学量化的海绵城市绩效评估体系
海绵城市建设成效需要通过科学、量化的绩效评估体系来衡量,以便准确判断是否达到预期建设目标,为后续优化改进提供方向。智慧水务凭借强大的数据处理与分析能力,能够整合多源数据,运用数学模型与算法,构建全面、科学的绩效评估体系。通过对长期积累的雨量、水位、流量、水质等数据进行深度挖掘与分析,结合海绵城市建设规划中的各项量化指标,如年径流总量控制率、径流污染控制率、雨水资源利用率等,精确计算出海绵城市在不同时间段、不同区域的实际绩效水平。利用智慧水务中的水动力模型、水质模型等专业模型,模拟不同降雨情景下海绵城市的水流动态与水质变化过程,评估各类海绵设施在不同工况下的协同作用效果,分析设施布局、规模是否合理,为优化海绵城市规划设计提供科学依据。
以某海绵城市试点区域为例,智慧水务系统通过对一年来监测数据的分析,计算出该区域年径流总量控制率达到 80%,超过了规划设定的 75% 目标;径流污染控制率为 60%,与预期 65% 的目标尚有一定差距。进一步利用水质模型分析发现,部分初期雨水因截流设施设计不合理,导致大量污染物未经有效处理直接进入水体,影响了径流污染控制效果。基于这些评估结果,当地政府针对性地调整了后续海绵城市建设方案,优化初期雨水截流设施设计,加强对径流污染的控制,推动海绵城市建设向更高质量方向发展。
四、在海绵城市应急管理评估中发挥关键作用
面对突发暴雨、洪涝等极端天气事件,海绵城市的应急响应与处置能力是保障城市安全的最后一道防线。智慧水务系统在海绵城市应急管理评估中扮演着关键角色,通过实时监测、预警预测以及应急决策支持等功能,全面评估海绵城市在应急状态下的运行表现,为提升应急管理水平提供有力支撑。智慧水务利用实时监测数据与气象部门的降雨预报信息,借助大数据分析与人工智能算法,提前预测极端降雨可能引发的内涝风险区域、积水深度以及积水时间,及时向公众和相关部门发出预警信息,为应急抢险争取宝贵时间。在应急处置过程中,智慧水务系统整合各方面数据,如实时雨情、水情、设施运行状态以及抢险队伍分布等,通过应急指挥平台为决策者提供可视化的决策支持。决策者可根据系统提供的信息,快速制定科学合理的应急调度方案,如合理调度泵站提升排水能力、启用备用调蓄设施增加蓄水量、指挥抢险队伍前往重点受灾区域救援等。应急事件结束后,智慧水务系统对整个应急过程中的数据进行复盘分析,评估应急响应速度、处置措施有效性以及各部门协同配合情况,总结经验教训,为完善应急预案、提升应急管理能力提供数据依据。
在某城市遭遇特大暴雨袭击期间,智慧水务系统提前 3 小时预测到多个低洼区域可能出现严重内涝,及时发布预警信息。在应急处置过程中,通过智慧水务应急指挥平台,相关部门实现了对排水设施的精准调度,将内涝积水时间缩短了 2 小时,受灾面积减少了 30%。事后,通过对数据复盘评估,发现部分区域因排水管网与泵站之间的信息交互存在延迟,影响了排水效率。基于此,当地对智慧水务系统进行升级优化,加强了各设施间的数据通信稳定性与及时性,进一步提升了海绵城市应对极端天气的应急能力。
智慧水务作为海绵城市建设与发展的 “智慧大脑”,在海绵城市评估中发挥着从数据采集到决策支持的全流程关键作用。通过提供精准数据、实时监测设施运行、构建科学绩效评估体系以及强化应急管理评估,智慧水务为海绵城市的持续优化、高效运行与可持续发展提供了坚实保障。随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断发展与创新,智慧水务在海绵城市领域的应用将更加深入广泛,助力海绵城市建设在应对城市水问题的征程中不断迈上新台阶,为城市居民创造更加安全、舒适、宜居的水环境。