在全球氣候變化加劇、降雨時空分布日益不均的背景下，城市排水系統(tǒng)面臨嚴峻考驗。海綿城市建設通過滯、蓄、滲等措施，有效削減地表徑流、減輕城市排水系統(tǒng)壓力，顯著緩解了內(nèi)澇問題，改善了水生態(tài)環(huán)境。海綿城市建設中產(chǎn)生的大量矢量化資料與監(jiān)測數(shù)據(jù)，為排水系統(tǒng)的智慧化奠定了堅實基礎(chǔ)，而智慧管理平臺的構(gòu)建，則進一步推動了排水系統(tǒng)的升級，使其具備更強的監(jiān)測、預警、調(diào)度和決策能力，從而為城市的韌性發(fā)展筑牢根基。
“海綿”助力排水系統(tǒng)智慧化建設 海綿城市智慧管理平臺的建設，為城市排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集和入庫提供了重要契機。一方面，海綿城市建設涵蓋城市綠地、透水鋪裝、雨水花園、下沉式綠地等設施的規(guī)劃、設計、施工和運維等過程，同步產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，包括設施的地理位置、面積、類型、滲透能力、蓄水能力等。另一方面，海綿城市建設推動了城市排水管網(wǎng)的普查和更新、合流制溢流以及排水管網(wǎng)能力提升改造等，更新了管網(wǎng)的長度、管徑、材質(zhì)、埋深、流向等資料。此外，為評估海綿設施的運行效果和排水系統(tǒng)的整體性能，在海綿設施、排水管網(wǎng)、泵站、水體等關(guān)鍵節(jié)點新增大量在線監(jiān)測設備，實時采集降雨、流量、水位、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)實時回傳至智慧管理平臺。上述數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯入海綿城市智慧管理平臺，大大豐富了城市排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，使得排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)得到更全面、準確的監(jiān)測和分析，為排水系統(tǒng)的智慧化建設奠定了堅實的基礎(chǔ)。
海綿城市建設同時為智慧排水系統(tǒng)能力躍升提供了豐富的應用場景和技術(shù)支撐。在建設過程中，廣泛應用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等先進技術(shù)，設計排水系統(tǒng)的智能化感知、分析、決策和控制。依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接海綿設施、排水管網(wǎng)、監(jiān)測設備等，構(gòu)建感知網(wǎng)絡，實時感知和采集數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)存儲海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，有助于進一步管理、分析和挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值。通過云計算技術(shù)，計算和存儲資源，以支撐復雜模型運算和數(shù)據(jù)分析。應用人工智能，探索智能診斷、預測及自動化調(diào)度控制。這些技術(shù)的綜合應用，顯著提升了排水系統(tǒng)的智慧化水平與應對能力，有力增強了城市韌性。
數(shù)據(jù)質(zhì)量制約排水系統(tǒng)智慧化發(fā)展 高質(zhì)量數(shù)據(jù)是排水系統(tǒng)智慧化的核心基礎(chǔ)，更是其智能能力有效發(fā)揮的必要前提。然而，當前絕大多數(shù)城市入庫的排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量亟待提升。在排水管網(wǎng)普查過程中，多數(shù)測量設備的精度有限、操作人員的技術(shù)水平參差不齊，導致部分入庫管網(wǎng)數(shù)據(jù)存在偏差，無法真實反映現(xiàn)狀。加之部分管網(wǎng)建設年代久遠、檔案缺失，進一步加劇了數(shù)據(jù)的完整性問題。這些缺陷使得智慧排水系統(tǒng)在數(shù)據(jù)分析和輔助決策時，難以獲得準確可靠的數(shù)據(jù)支撐，嚴重制約了系統(tǒng)運行效能與決策的科學性。
在線監(jiān)測設備的可靠性和數(shù)據(jù)質(zhì)量同樣面臨挑戰(zhàn)。排水管網(wǎng)中的雨污水通常攜帶大量垃圾、懸浮物，且流量波動劇烈，在線監(jiān)測設備的傳感器易被覆蓋或堵塞，導致數(shù)據(jù)中斷或失真，設備故障率增高。極端暴雨天氣下，監(jiān)測設備還可能遭受水淹或雷擊損壞，影響數(shù)據(jù)的正常采集和傳輸。此外，監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度和分辨率不足、監(jiān)測設備的布設點位不合理等問題普遍存在。這使得大量原始監(jiān)測數(shù)據(jù)難以直接用于智能分析與決策，需耗費巨大精力進行數(shù)據(jù)清洗和校正，導致大量數(shù)據(jù)存于平臺未被有效應用。
智慧排水系統(tǒng)需持續(xù)加強數(shù)據(jù)建設 提升數(shù)據(jù)質(zhì)量是智慧排水系統(tǒng)的首要任務。未來應持續(xù)完善排水管網(wǎng)普查和更新機制，推廣先進的測量技術(shù)和設備，強化人員技能培訓，規(guī)范數(shù)據(jù)采集流程，以提升排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的準確性。建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和規(guī)范，整合多源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和共享。構(gòu)建數(shù)據(jù)共享平臺，打破部門之間的數(shù)據(jù)壁壘，確保排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠在城市規(guī)劃、建設、管理等各個環(huán)節(jié)中得到充分利用。
對于排水系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，需建立嚴格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系。強化數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)手段，對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和處理，保障其準確性、完整性和一致性。加強監(jiān)測設備的維護和管理，定期校準、維護并及時更換損壞設備，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與有效性。優(yōu)化監(jiān)測設備的布設，根據(jù)排水系統(tǒng)的實際運行狀況和管理需求，合理增設監(jiān)測點位，提升數(shù)據(jù)覆蓋范圍與分辨率。
未來，需持續(xù)深化數(shù)據(jù)治理、豐富數(shù)據(jù)維度、推動技術(shù)創(chuàng)新，加強物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)的研發(fā)與應用，賦能排水系統(tǒng)形成“感知—分析—決策—優(yōu)化”的閉環(huán)能力，為智慧城市與韌性城市建設提供有力支撐。
李迎霞 北京師范大學環(huán)境學院教授，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校環(huán)境工程博士。兼任美國環(huán)境科學雜志副主編、亞太科學中心研究顧問、中國環(huán)境科學學會污染源排放與管控專業(yè)委員會常務委員等。長期從事城市面源污染、雨洪管理，海綿城市規(guī)劃設計、感知監(jiān)測、排水系統(tǒng)模型模擬，流域面源污染控制研究等工作。主持及參與國家自然科學基金面上項目、創(chuàng)新群體項目以及地方海綿城市規(guī)劃、監(jiān)測、模擬項目等多項國家與地方項目。近五年在國際優(yōu)秀期刊上發(fā)表了數(shù)十篇TOPSCI論文，相關(guān)研究成果在國際處于領(lǐng)先水平。“中國建設智庫”專家。
來源：中國建設報
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