城市防汛排水泵站是抵御内涝的 “核心防线”，其抽排功率的调整效率直接决定积水消退速度。传统泵站多依赖人工经验设定固定抽排模式，易出现 “雨大泵小排不及” 或 “雨小泵大排浪费” 的问题。随着智慧水务技术发展，通过实时雨情数据驱动抽排功率动态调整，已成为泵站高效防汛的关键路径。本文将从 “雨情感知 - 数据研判 - 功率调控 - 效果反馈” 全流程，解析泵站如何精准匹配雨情与抽排能力，最大限度避免积水内涝。

一、实时雨情数据：抽排功率调整的 “决策依据”

精准调整抽排功率的前提是获取全面、实时、高精度的雨情数据，需构建 “多点采集 + 多源融合” 的雨情感知体系，为功率调整提供数据支撑。

站点布设原则：按 “均匀覆盖、重点加密” 原则布设雨量监测设备，在泵站汇水范围内，普通区域每 2-3 平方公里设 1 个雨量站，低洼易涝区、主干道交叉口等重点区域加密至每 0.5-1 平方公里 1 个，确保雨情数据无监测盲区。例如，武汉光谷片区某泵站汇水面积 15 平方公里，共布设 12 个雨量站，其中 5 个位于低洼路段，实现雨情动态全覆盖。

核心采集设备：采用翻斗式雨量计与超声波雨量计组合方案，翻斗式雨量计（分辨率 0.1mm，误差≤±4%）满足常规雨情监测需求，超声波雨量计（测量范围 0-4mm/min，响应时间＜1 秒）应对短时暴雨、特大暴雨等极端雨情，避免翻斗卡滞导致的数据滞后。同时，设备具备 IP68 防护等级，在暴雨、雷电天气下仍能稳定运行，数据采样频率设为 1 分钟 / 次，确保实时性。

移动补充监测：在台风、强对流等极端天气预警期间，出动搭载便携式雨量传感器的应急监测车，对雨量站故障或数据异常区域进行临时补测，保障雨情数据连续性。如广州 2024 年台风 “泰利” 影响期间，通过 15 辆应急监测车，补测了 32 处异常区域的雨情数据，为泵站调整提供关键支撑。

2. 雨情数据多源融合与研判

数据标准化处理：将雨量站、应急监测车、气象部门共享的雨情数据（格式涵盖 JSON、XML 等）统一转换为符合《水文监测数据通信规约》（SL 651-2014）的标准格式，通过 “3σ 原则” 剔除传感器故障、信号干扰导致的异常数据（如瞬时雨量值突变为 0 或远超历史极值），保留有效数据。

雨情特征分析：从 “雨强、雨型、降雨持续时间” 三个维度解析实时雨情：

雨强分级：参照《降雨等级》（GB/T 28592-2012），将实时雨强划分为小雨（＜2.5mm/h）、中雨（2.5-10mm/h）、大雨（10-25mm/h）、暴雨（25-50mm/h）、大暴雨（50-100mm/h）、特大暴雨（＞100mm/h）六级，不同雨强对应不同抽排功率基准值；

雨型判断：通过连续 10 分钟雨强变化趋势，识别 “短历时强降雨”（如 1 小时内雨强从 5mm/h 骤升至 50mm/h）、“长历时均匀降雨”（如持续 6 小时雨强稳定在 15mm/h）等雨型，短历时强降雨需快速提升抽排功率，长历时均匀降雨可维持稳定功率；

降雨持续时间预测：结合气象部门短时预报（未来 1-3 小时）与历史降雨数据，预测本次降雨持续时长，若预测降雨将持续 4 小时以上且雨强无减弱趋势，需预留抽排功率冗余，避免后期积水叠加。

汇水区域雨情关联：将泵站汇水区域划分为多个子区域，分析各子区域实时雨情与泵站进水流量的关联性。如某泵站子区域 A 的雨情数据显示雨强达 30mm/h，且该区域管网普及率达 95%，则可预判未来 30 分钟内泵站进水流量将增加 20%，为提前调整抽排功率提供依据。

二、抽排功率动态调整机制：从 “被动响应” 到 “主动适配”

基于实时雨情数据，构建 “分级响应、动态微调、阈值触发” 的抽排功率调整机制，确保泵站抽排能力与雨情变化精准匹配，避免积水产生。

1. 抽排功率分级响应策略

根据实时雨强分级，设定对应的抽排功率等级，实现雨情与功率的基础匹配：

小雨至中雨（＜10mm/h）：启用 “低功率运行模式”，抽排功率设定为额定功率的 30%-50%。此时降雨强度小，泵站进水流量稳定，低功率运行可降低能耗，同时避免管网负压导致的空气吸入问题。如苏州某泵站在中雨天气下，将 3 台水泵中的 1 台调整为低功率运行，单台功率从 110kW 降至 55kW，日均节电 280 度。

大雨至暴雨（10-50mm/h）：切换为 “中功率运行模式”，抽排功率提升至额定功率的 60%-80%。若多个子区域同时出现大雨，且进水流量持续上升，可逐步增加运行水泵数量。例如，武汉某泵站汇水区域 3 个子区域同时出现 25mm/h 雨强，将运行水泵从 2 台增至 3 台，单台功率从 160kW 调整为 130kW（总功率从 320kW 升至 390kW），确保进水流量与抽排流量平衡。

大暴雨至特大暴雨（＞50mm/h）：启动 “满功率应急模式”，抽排功率提升至额定功率的 90%-100%，同时启用备用水泵（若有）。此时需密切监测泵站集水池水位，若水位超警戒水位（如距池顶 0.5 米），可突破额定功率 10%-15% 短时运行（不超过 2 小时，避免设备过载损坏）。如郑州 2024 年特大暴雨期间，某泵站将 4 台水泵全部满功率运行（单台功率 200kW），并短时提升至 220kW，成功将集水池水位控制在安全范围内，未出现积水倒灌。

2. 基于流量与水位的动态微调

在分级响应基础上，结合泵站进水流量、集水池水位实时数据，对抽排功率进行精细化调整，避免 “功率过剩” 或 “功率不足”：

进水流量联动调整：通过泵站进水口流量计（测量精度 ±1.5%），实时监测进水流量变化。若进水流量较当前抽排流量高 10% 以上，且持续 5 分钟，自动提升抽排功率 5%-10%；若进水流量较当前抽排流量低 10% 以上，且持续 10 分钟，降低抽排功率 5%-10%。如上海某泵站在暴雨天气下，进水流量从 800m³/h 升至 900m³/h（超当前抽排流量 10%），系统自动将抽排功率从 180kW 提升至 195kW，维持流量平衡。

集水池水位阈值控制：设定集水池 “低水位（距池底 1 米）、正常水位（距池底 2 米）、警戒水位（距池底 2.5 米）、应急水位（距池底 2.8 米）” 四级水位阈值。当水位降至低水位，降低抽排功率 20%-30%，避免水泵空转；水位维持在正常水位，保持当前功率；水位升至警戒水位，提升功率 10%-15%；水位达应急水位，立即启动满功率运行并触发告警。如深圳某泵站在降雨初期，集水池水位从正常水位降至低水位，系统自动将抽排功率从 120kW 降至 80kW，有效保护水泵。

3. 极端雨情下的应急调整预案

针对短时强降雨、突发性暴雨等极端雨情，制定专项应急调整预案，确保泵站快速响应：

短时强降雨（1 小时雨强＞50mm）：启动 “功率快速提升程序”，在 5 分钟内将抽排功率从当前等级直接提升至满功率，同时打开泵站应急排水闸门（若有），增加排水通道。如杭州 2024 年梅雨季节，某区域出现短时强降雨（1 小时雨强 62mm），泵站在 4 分钟内将抽排功率从 150kW 提升至 200kW（满功率），并打开 2 个应急闸门，成功应对暴雨冲击。

雨情突变（雨强 10 分钟内增幅超 100%）：若实时雨强在 10 分钟内从 10mm/h 骤升至 25mm/h（增幅 150%），立即启动 “备用泵联动机制”，在 10 分钟内投入备用水泵，总抽排功率提升 50% 以上。如南京某泵站在突发暴雨中，雨情突变导致进水流量激增，10 分钟内投入 2 台备用水泵，总功率从 300kW 增至 480kW，避免集水池水位快速上涨。

三、设备联动与智能控制：保障调整高效落地

抽排功率的动态调整需依托 “硬件联动 + 软件控制” 的智能系统，实现从数据采集到功率调整的自动化、一体化操作，减少人工干预，提升响应速度。

1. 水泵与配套设备联动控制

水泵组协同调整：根据泵站水泵数量与型号，制定水泵组合运行策略。如 3 台同型号水泵（额定功率 160kW），小雨时运行 1 台（30% 功率），中雨时运行 2 台（60% 功率 / 台），暴雨时运行 3 台（80% 功率 / 台），大暴雨时 3 台满功率运行。同时，通过变频调速器（调速范围 50-100Hz）实现单台水泵功率连续可调，避免功率跳跃式变化导致的管网压力波动。

辅助设备同步启动：在提升抽排功率的同时，同步启动配套辅助设备：功率提升至 60% 以上时，启动冷却系统（如风扇、水冷装置），防止水泵电机过热；功率提升至 80% 以上时，启动稳压装置，稳定管网压力，避免因功率骤升导致的管道振动或泄漏。如广州某泵站在满功率运行时，冷却系统与稳压装置同步启动，水泵电机温度控制在 65℃以下（安全阈值 75℃），管网压力波动控制在 ±5% 以内。

2. 智能控制系统架构

构建 “边缘计算 + 云平台” 的智能控制系统，实现抽排功率调整的自动化与远程监控：

边缘计算终端：在泵站本地部署边缘计算终端（搭载 ARM Cortex-A76 处理器），实时接收雨情、流量、水位数据，通过内置的功率调整算法（如 PID 控制算法、模糊控制算法），在 1 秒内生成功率调整指令，直接控制水泵变频器与控制柜，实现毫秒级响应。同时，终端具备数据缓存功能（存储容量≥128GB），断网时仍能独立运行，保障调整不中断。

云平台远程监控与干预：边缘计算终端将实时数据与调整指令上传至智慧水务云平台，管理人员可通过电脑、手机 APP 远程监控泵站运行状态（如抽排功率、水泵转速、电机温度）。若出现系统异常（如算法失效、设备故障），管理人员可远程手动调整抽排功率，或下发新的调整策略。如北京某水务公司通过云平台，远程监控了 28 座泵站的运行，在系统异常时，手动调整了 3 座泵站的抽排功率，避免了内涝风险。

四、实践案例：实时雨情调整抽排功率的落地成效

国内多个城市通过构建 “雨情感知 - 功率调整 - 智能控制” 体系，实现了泵站抽排效率的显著提升，典型案例呈现三大模式：

1. 上海：“雨情 - 流量 - 功率” 闭环控制模式

上海某泵站汇水面积 20 平方公里，布设 18 个雨量站，采用 “边缘计算 + 云平台” 控制系统：

调整机制：根据实时雨强分级设定功率基准值，结合进水流量（每 1 分钟采集 1 次）与集水池水位（每 30 秒采集 1 次），通过 PID 算法动态微调功率，调整精度达 ±2kW；

成效：2024 年汛期，该泵站共经历 12 场暴雨，通过实时调整抽排功率，积水消退时间平均缩短 40%，较传统固定功率运行模式节电 35%，未发生 1 次积水内涝。

2. 武汉：极端雨情应急响应模式

武汉光谷片区某泵站针对短时强降雨多发特点，制定专项应急预案：

调整机制：当实时雨强 10 分钟内增幅超 100%，立即投入全部 4 台水泵满功率运行（总功率 800kW），同时打开 3 个应急排水闸门，联动周边 2 座小型泵站协同抽排；

成效：2024 年 7 月，该区域遭遇短时强降雨（1 小时雨强 72mm），泵站通过应急调整，30 分钟内将汇水区域积水控制在 250px 以内，较历史同期积水深度降低 60%，未影响周边交通与居民生活。

3. 深圳：“区域协同” 调整模式

深圳某片区整合了 5 座防汛排水泵站，构建区域协同调整体系：

调整机制：基于区域内 25 个雨量站的实时数据，云平台统一分析雨情分布，将降雨集中区域的泵站抽排功率提升至 80%-100%，降雨较少区域的泵站维持 50%-60% 功率，实现区域内抽排资源优化配置；

成效：2024 年汛期，该片区通过区域协同调整，整体漏排率从 15% 降至 5%，区域内涝面积减少 70%，运维成本降低 28%。

五、优化方向：突破瓶颈，提升调整精准度

当前基于实时雨情的抽排功率调整仍面临 “雨情预测精度不足”“设备协同性待提升”“人员操作能力不匹配” 等问题，未来需从三方面优化：

1. 融合短时雨情预测，实现 “提前调整”

引入气象部门短时雨情预测数据（未来 1-3 小时），结合历史降雨 - 流量关联模型，提前 15-30 分钟调整抽排功率，变 “被动响应” 为 “主动预防”。如通过 LSTM 机器学习模型，基于实时雨情与预测数据，预测未来 30 分钟内进水流量将增加 30%，则提前将抽排功率提升 25%，避免后期功率调整滞后导致的积水。

2. 强化多设备协同，构建 “立体排水体系”

推动泵站与管网、闸门、调蓄池等排水设施的协同联动：降雨初期，先通过调蓄池蓄水，减少泵站进水压力，维持低功率运行；降雨中期，调蓄池满水后，提升泵站抽排功率；降雨后期，调蓄池放水，泵站逐步降低功率。同时，联动管网闸门，优化汇水路径，避免局部管网过载导致的积水。

3. 提升人员操作能力，打造 “复合型运维团队”

开展 “雨情数据分析 + 功率调整操作” 专项培训，使运维人员掌握 “通过雨强曲线判断调整时机”“根据流量数据优化功率参数” 等技能；定期组织应急演练（如模拟短时强降雨、设备故障场景），提升人员应急处置能力，确保在系统异常时，能快速手动调整抽排功率，保障泵站运行。

结语：数据驱动的泵站防汛新范式

城市防汛排水泵站基于实时雨情调整抽排功率，本质是通过 “数据精准感知 - 算法科学决策 - 设备高效执行”，实现抽排能力与雨情需求的动态平衡。从上海的闭环控制到武汉的应急响应，实践证明：该策略可使积水消退时间缩短 30%-50%，节电 25%-40%，有效避免内涝风险。未来，随着数字孪生、AI 预测等技术的深度融合，泵站抽排功率调整将实现 “从实时响应到提前预判、从单站控制到区域协同” 的升级，为城市防汛提供更坚实的保障，助力建设 “海绵城市” 与宜居环境。