为贯彻落实《上海市排水与污水处理条例》《上海市城 镇污水处理提质增效三年行动方案(2019-2021 年)》要求, 加快推进市、区排水系统“厂、站、网”一体化运行监管平 台(以下简称“排水运管平台”)及相关监测站点和排水模 型建设,提升本市排水运行管理水平,结合本市排水工作实 际,提出实施意见如下:
一、 指导思想
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯 彻党的十九大和十九届二中、三中、四中全会精神,认真落 实《上海市城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019-2021 年)》要求,加快建设覆盖市、区两级排水体系的排水运管 平台,实现排水设施“智能监测、系统运行、科学调度、全 程管控、节能减排”,保障城市防汛和排水安全,巩固和提 升水环境整治成果,让人民群众拥有更多的获得感和幸福感。
二、 工作目标
到 2021 年底,建成市、区两级排水运管平台;基本建 成较完善的排水设施监测体系;建成覆盖本市中心城区和郊区城镇化地区的排水模型。
三、 职责分工
(一)上海市水务局负责整体工作部署和推进。
(二)上海市排水管理处负责具体组织推进工作;负责 市级排水运管平台的建设及全市排水数据接入;负责白龙港、 竹园、石洞口污水三大片区(以下简称“三大片区”)排水 管网监测站点建设(闵行、宝山、浦东新区、嘉定区除外);负责三大片区范围排水模型建设等。
(三)嘉定、青浦、松江、金山、奉贤、崇明和浦东新 区水务局负责区级排水运管平台建设;负责组织辖区排水设 施监测体系建设;负责组织辖区三大片区以外城镇化地区排 水模型建设;负责将区级排水运管平台数据接入市级排水运 管平台等。
(四)黄浦、静安、长宁、徐汇、虹口、普陀和杨浦区 水务局配合实施三大片区排水管网监测站点建设;负责区属 排水泵站设施运行信息和主要设备工况信息的采集;负责区 属管网数据的核验;配合做好市级排水运管平台的建设和数 据接入等。
(五)城投水务集团负责组织市属排水设施监测体系 建设,负责组织市属管网数据的核验,配合做好市级排水运 管平台的建设和数据接入等。
(六)上海市水务规划院负责协同组织推进;负责排水模型建设的技术指导和审核等。(七)上海市水务信息中心负责排水运管平台建设的 技术指导;负责市水务局相关信息平台功能开发及数据对接 等。
四、 主要工作任务
(一) 组织开展市、区两级排水运管平台建设
2020 年底完成市级排水运管平台主要功能开发并投入 运行,完成区级排水运管平台方案编制和项目立项;2021 年 全面建成市、区两级排水运管平台。排水运管平台主要服务 于排水管理部门对排水设施运行的监管和应急调度,应具备 设施运行过程监控、调度管理、数据统计分析和辅助决策等 功能,建设要求见《排水运管平台建设技术要求》(附件 4)。
(二) 组织推进排水设施监测体系建设
2020 年上半年,完成全市已建排水设施监测数据的接入;2020 年底基本完成三大片区监测站点建设和数据接入工作;2021 年底完成全市监测站点建设和数据接入工作,基本建成 覆盖全市的排水设施监测体系。排水设施监测站点建设主要 为了采集排水设施运行和主要设备工况数据,为排水运管平 台提供信息支撑。主要建设内容:完善污水处理厂进水井水 位、进出水流量、进出水水质监测;完善排水泵站泵机开停 和集水井水位监测;建设雨、污水管网水位和污水支线流量 监测等,应按照《水务管理信息标准》要求及时、准确、完整地接入数据,建设要求见《排水设施监测站点建设技术要求》(附件 5)。
(三) 组织构建全市雨、污水系统排水模型
2020 年底前完成三大片区排水管网数据校验及重点区 域排水模型构建及其他区域项目前期工作;2021 年底建成覆 盖本市中心城区和郊区城镇化地区的排水模型。模型构建应 遵循近、远期结合的原则,近期应构建包括地表产流、汇流、 管道流在内的排水模型,远期增加水质模拟等功能,为排水 运行调度方案制订、等工作提供技术支撑,建设要求见《排 水模型建设技术要求》(附件 6)。
五、 保障措施
(一)组织保障。市、区水务管理部门和相关单位应充 分认识排水运管平台建设的重要性和紧迫性,加强组织领导。各单位(部门)要建立以主要负责人为组长的领导小组和工作小组,加大协调推进力度,确保任务全面完成。
(二)机制保障。市级部门应建立工作推进机制,将相 关工作纳入污水提质增效行动和行业年度重点任务,统筹指 导推进。各单位要明确年度各项工作任务目标,确定项目清 单、计划清单和责任清单,细化时间节点要求,明确责任分工,协调推进运管平台建设相关工作。
(三)技术保障。市排水处要结合工作实际,进一步深 化运调平台建设、监测点安装和模型构建的技术要求,各单位要注重建设的规范化和标准化,切实保障运管平台发挥最大作用。同时,各单位要加快开展排水运管平台相关技术研 发,重点推进感知体系建设、模型构建等技术的研究、集成 创新和成果转化,为运管平台建设提供技术支撑。
(四)经费保障。各单位要按照市、区分工原则,分别落实专项建设资金,确保资金投入与运管平台建设任务相匹 配。要建立长效、稳定的运行管理经费保障机制,充分保障 平台、监测站点和模型运维的资金需求。
附件:
1.排水运管平台建设重点任务分解表
2.排水运管平台建设工作联络表
3.排水运管平台建设计划表
4.排水运管平台建设技术要求
5.排水运管平台监测站点建设技术要求
6.排水运管平台排水模型建设技术要求
排水运管平台排水模型建设技术要求
1.模型应用目标
本附件中所指的排水系统模型构建的目标是为上海市排水系统 的现状评估、洪涝灾害预测、运行调度和规划制定提供重要支撑。
2.模型构建范围
模型构建的对象为各区的污水及雨水排水系统,应包含地表汇水 区、排水管道及附属设施,有条件的区应将地表水体一并纳入。模型 构建应遵循近远期结合的原则,近期构建的模型应为包括地表产流、 汇流、管道流在内的水力模型,远期构建的模型应加入水质模拟功能。
3.模型运行环境
3.1 软件要求
模型软件模拟功能的最低要求为能够模拟树状管网和环状管网,重力流和压力流不同流态,能够模拟上海常用管道断面形状、材料、 粗糙系数、坡度,能够模拟系统管道负荷状态和系统积水冒溢,包括 回水影响和管网中倒流情况。同时模型软件应当具备模拟附属构筑物 的水流状况,包括调蓄池、溢流截留管道以及泵站、堰等。模型软件 的输入和输出接口应能与 GIS、CAD、Excel 等常用相关软件进行友好对接。用于模拟地表漫溢积水过程为目标的模型,选用模型软件应当能够整合地面高程数据文件,具备处理地面模型的工具,并能够按照要 求设定地面模型网格的疏密程度,并能够进行水流在地表流行过程的 演算。为保证地表积水模拟的精度,应选用具有地表洪水演算二维模 拟引擎的模型软件工具。模型软件应具备专业的数据检查、校核工具,尤其对复杂、大型 的现状排水系统建立精细模型时,对数据检查工作量要求较大的情况, 应有高标准的数据检查、校核性能。
3.2 硬件要求
由于模型的运算需调用大量数据,同时部分应用场景下对运算速率有较高的要求,因此应配备专用的模型运算服务器。服务器应至少 具有 8 核 CPU、32G 内存和独立显卡硬件配置,性能指标需经过 TPC 委员会或 SPEC 组织认证。
4.主要工作内容
模型构建的具体工作内容包含基础数据信息收集、排水管网拓扑关系检查和修正、管网结构概化、集水区划分、模型输入、流量监测、 模型率定与验证以及模型应用等八个方面。
4.1 基础数据信息收集
模型构建所需基础数据信息应包括社会经济、排水系统、地形水文、气象、土地利用和排水设施监测等数据。4.2 排水管网拓扑关系检查和修正排水管网拓扑关系检查和修正用于识别区域内的雨污水“产-汇-排”路径,一般应包括管网拓扑结构的连接性、流向检查以及检查评估缺失数据和可疑数据,必要时进行数据推断,并记录对数据所作 的修改。
4.3 管网结构概化
管网结构概化应根据模型应用目的,综合考虑建模工作量、运行稳定性、计算速度以及管网覆盖度、连通性等因素,确定概化的范围 和程度。
4.4 集水区划分
作为区域雨污水产生的重要地理单元,集水区划分主要包括雨污水产汇流最小计算单元的确定和集水区之间、集水区与管网节点排水 路径的识别。
4.5 模型输入
排水系统模型的输入主要包括排水管网、集水区、旱天流量和降雨等四大类数据。排水管网输入主要包括管道、检查井、污水处理厂、 附属构筑物等的空间分布、要素属性及运行等信息。集水区输入主要 包括空间分布、水流去向、面积、特征宽度、坡度、不透水率、用地 类型组成等信息。旱天流量输入主要包括入流流量基线值及日、时变 化系数等信息。降雨输入主要包括降雨历时、降雨量、降雨强度等信 息。
4.6 流量监测
在整合区域排水系统现有雨量计、管网重要节点水量监测数据基础上,根据模型率定验证及排水系统运行调度需要,须针对排水系统 制定补充监测方案,开展流量补充监测。流量监测点位应根据模型建立过程中系统概化结果进行现场测 量布置,测量点位应包括所有用于模型率定的流量、水位监测点。一 般情况下,流量测量应至少取得三场符合测量数据要求的降雨过程的 流量数据,以及两个旱天流量过程。通常对测量数据应按下列规定进 行检查。
(1)降雨量足够大,初始损失水量相比径流量不能过大;
(2)每个雨量计的测量数据之间相对一致,在此基础上,可使 用插补法得到集水区内任何点的降雨量;
(3)每个测量位置的流量应该足够大,确保测量数据的准确度;
(4)对于合流制溢流井和泵站,测量得到的流量覆盖范围应该 足够达到模型所需要验证的各种运行水流条件。
4.7 模型率定与验证
模型率定过程中应根据对排水系统实际情况的了解来进行模型 参数的调整以匹配流量测量数据。在流量率定过程中,总水量是最为 重要因素,应首先保证总量匹配,其次是流量峰值匹配。
应选取两场完整的现场测量记录进行模型旱天和雨天流量的率 定与验证。在有历史降雨记录的情况下,采用历史降雨事件记录,根 据历史记录或对积水或管网水力状况的历史经验,如历史溢流发生情 况等进行模型验证。旱天与雨天流量下,模型率定与验证应包括几个 步骤:
(1)首先对获得的测量数据资料适宜性进行评估;
(2)检查流量数据的一致性;
(3)采用一套独立的测量数据进行模型的率定,根据模型计算 结果与实测数据的比较,对模型中参数进行合理调整,使模型计算结 果尽量匹配实测数据;
(4)采用另外一套独立的测量数据进行模型验证,评估测量数 据与模型计算结果的拟合程度是否满足模型验证标准;
(5)评估模型是否满足模型应用目标需要;
(6)说明评估结果。
4.8 模型应用
模型的分析与应用,须在经过验证的模型基础上完成。一般情况 下,应根据具体应用目标,确定排水系统水力模拟方案,针对具体问 题开展分析与评估。
5.模型检验标准
应基于模型率定和验证的过程和结果对模型可靠性进行检验。模型旱天流量的率定与验证应包括两个旱天流量日的验证,第一套旱天流量数据用于模型的率定,模型参数的调整;第二套旱天流量 用于模型的验证,验证需要对模拟流量及深度和测量流量及深度数据 进行对比。这两组曲线在形状和总量上都应该互相匹配。旱天流量的模拟和测量数据曲线形状的对比应符合以下标准:
(1)峰值和极小值时间差在 1 小时之内;
(2)峰值流量差在±10%以内;
(3)流量总量差应该在±10%以内。
模型雨天流量的率定与验证应至少有两套实测数据和模拟结果对比符合以下标准之一:
(1)模拟和实测的总水量偏差不超过 20%,时间序列数据模拟和 实测的峰现时间偏差不超过 1 小时,峰值偏差不超过 25%。
(2)时间序列数据 Nash-Sutcliffe 效率系数(NSE)≥0.5。