查安平 徐紅秋

摘? ? 要：智慧化城市建設的提出為城市污水管網信息化管理提出了新的要求。而污水管網監(jiān)測點的布局直接關系到污水管網的信息化建設水平。對已有研究成果進行查閱，歸納、總結污水管網監(jiān)測點布局的兩種主要方法：統(tǒng)計學法和運籌學方法。在此基礎上，本文分析了上述兩種研究方法中存在的問題，并提出城市污水管網優(yōu)化設置的監(jiān)測點布局策略和方法。

關鍵詞：城市污水管網;排污監(jiān)測;優(yōu)化布局策略

1? 引言

城市污水管網建設屬于城市基礎設施建設，因此污水管網排污監(jiān)測是保障城市污水設施正常運行的基礎，是城市水安全的基礎，對促進城市信息化管理、提升城市防洪能力等具有積極的作用?，F階段學者對污水管網監(jiān)測的研究以監(jiān)測系統(tǒng)設計為主，當前國內外學術界對污水管網監(jiān)測點的設置問題研究的還很少很少。雖然也有一些研究，但是基本都以簡單的定性研究為主，針對監(jiān)測點布置的定量化研究和技術性研究還有很大不足，不能滿足污水管網監(jiān)測的實際需求。

2? 污水管網監(jiān)測目的

現階段加強污水管網監(jiān)測的原因有兩點：一方面對污水管網的監(jiān)測有利于及時發(fā)現污水管網體系中存在的問題和風險，及時進行報警，協助城市內澇問題處理;另一方面對污水管網的動態(tài)監(jiān)測數據有利于分析、總結污水管網的運行特點和規(guī)律，并對不同地點、不同位置的污水管網功能進行設計和側重。

2.1? 城市內澇預警

一方面氣候變化導致地區(qū)降水量增大，暴雨增多;另一方面在城市化建設背景下，城市內部硬質化地面增多，雨水滲透難度增大。因此，很多城市的出現了一旦遇到暴雨城市污水管網就會癱瘓的問題。所以，加強對城市污水管網的監(jiān)測有利于對城市內不同地區(qū)的污水狀況的了解，有利于及時發(fā)現城市污水管網中存在的問題，并進行及時預警處理，保障人民安全。在城市內澇防范預警上，要加強對城市污水管網的監(jiān)測，監(jiān)測點的設計也要以數量信息、液位、流量等為重點。

2.2? 污水管網動態(tài)監(jiān)測

近年來，我國加大了智慧型城市建設的力度。智慧污水是智慧型城市建設的重要組成。在智慧型城市建設背景下，傳統(tǒng)的污水管網防澇監(jiān)測預警已經不能滿足城市發(fā)展的需求。因此如何實現污水管網監(jiān)測的動態(tài)化和時時化是智慧污水建設的重點，也是智慧型城市建設的重點。要實現污水管網監(jiān)測的動態(tài)化和日常化就必須做好監(jiān)測點設置工作，只有合理設計監(jiān)測點才能對全市的污水管網體系進行全面的監(jiān)測和控制，才能確保全市污水管網信息的全面性和準確性，才能真正的服務社會。

3? 污水管網監(jiān)測點布局策略

城市污水管網監(jiān)測的目的不同，所采取的監(jiān)測點布局策略和方法也就不同，在最終監(jiān)測點的確定上也會存在不同?，F階段，學術上針對污水管網監(jiān)測點布局的研究以理論研究為主。整體來看，污水管網監(jiān)測點布局的方式包括統(tǒng)計學方式和運籌學方式兩種。

3.1? 統(tǒng)計學布局策略

當前學術上從統(tǒng)計學角度對污水管網監(jiān)測點布局的研究較少，不過在實際應用上以聚類分析為基礎的污水管網監(jiān)測點布局已經應用較廣。首先構建模糊矩陣，對監(jiān)測點與監(jiān)測指標進行初步篩選;其次，矩陣數據進行標準化處理;在此基礎上建立模糊相似矩陣;再次構建模糊等價矩陣;最后進行聚類分析。

3.2? 運籌學布局策略

通過前文分析可以看出，污水管網監(jiān)測點布局設計方法選擇上運籌學要優(yōu)于統(tǒng)計學，考慮了不確定因素。另外，我國不同地區(qū)的降雨量、降雨時間、降雨季節(jié)等都存在一定的差異性，因此不同地區(qū)的污水管節(jié)點水質、水量必然存在一定的差異;同時，現階段我國的污水系統(tǒng)采用的是雨污混流方式，所以污水的進入也必然會使管網內部水質、水量發(fā)生變化。所以，城市污水管網監(jiān)測點的局部也要考慮這些不確定的因素。

4? 研究不足和展望

4.1? 研究不足

首先，污水管網監(jiān)測點的布局必須以實際監(jiān)測數據為基礎，但是當前國內污水管網監(jiān)測工作相對較弱，監(jiān)測數據片面性強、連續(xù)性差?，F階段我國污水管網監(jiān)測數據相對零散，基本以間斷性的時間監(jiān)測數據和簡單的流量數據為主，缺乏連續(xù)性的、可以作為節(jié)點的相關性數據?，F有的污水管網監(jiān)測數據基本是針對某一天或者某些特殊時間點與時間段進行的，缺乏對整體污水量與污水水質的監(jiān)測。而污水管網的監(jiān)測點確定之后可以實現24小時不間斷的時時監(jiān)測，監(jiān)測的數據更加全面、準確，為日后污水處理工作提供數據基礎。

其次，污水管網監(jiān)測點的布局受個人主觀因素影響較大。傳統(tǒng)的統(tǒng)計學污水管網監(jiān)測點布局中，即使在監(jiān)測點確定時采用了聚類原則，不過受個人主觀因素的影響較大，聚類點與指標的選擇仍以人為主觀判斷為主。所以，污水管網監(jiān)測點的布局受個人主觀因素影響比較嚴重。

4.2? 研究展望

本文以前文研究為基礎，針對學術上已有研究成果中的不足，借助統(tǒng)計學方法對污水管網監(jiān)測點布局進行設計。

在上圖1中，首先，污水管網模型在構建時就對常見小型降雨、污水管網改造控制要求、極端大型降雨等多種降雨情景進行模式;在此基礎上，對不同降雨情景下的節(jié)點狀態(tài)曲線進行確定;其次，利用聚類法對相關性節(jié)點進行確定;再次，根據監(jiān)測目標數目確定節(jié)點分類，并對確定節(jié)點的代表性進行檢驗，只有滿足檢驗要求的節(jié)點才是最終節(jié)點;最后，制定監(jiān)測方案。

上述模型的實施需要考慮以下幾點：

第一，不同降雨情景數據獲取。在不同降雨情景數據取得上，有部分學者采用了SWMM模型，通過情境模擬對相關數據進行檢測。這種方式對實際監(jiān)測中可能沒有測量到的一些極端情境下的數據進行了補充。

第二，曲線綜合分析。上述模型考慮了節(jié)點測試數據在時間上的累積，通過節(jié)點時間數據曲線圖形來對節(jié)點的相關性進行研究。這樣，通過曲線圖形可以對節(jié)點的水量的最大值、最小值和平均值等進行了解。同時，通過不同節(jié)點曲線圖形可以更好的選擇代表性的節(jié)點，有利于后期監(jiān)測數據的準確性和完整性。

第三，重視自動識別。污水管網監(jiān)測點體系的建設不但關系到污水信息化體系的建設，也直接關系到海綿城市的建設。所以，在污水管網監(jiān)測點布局上要盡量以監(jiān)測到的數據為基礎，避免人為指標和節(jié)點的選擇，避免不必要的人為因素影響，增強污水管網監(jiān)測點的客觀性。

第四，重視定量研究。污水管網監(jiān)測點分布的研究要逐漸由定性研究向定量研究方向轉變，逐漸建立定量化的評價方案和體系。

5? 結論

在我國城鎮(zhèn)化建設的背景下，城市給污水網絡的完善與監(jiān)測成為各界關注的重點。污水管網監(jiān)測的實施有利于市內洪澇預警機制的實施，有利于全方位、全時段的監(jiān)測污水管網運行情況。現階段污水管網監(jiān)測點布局的設計方法大體上包括統(tǒng)計學方法與運籌學方法兩種。不過，從學術上已有研究成果來看，學者對污水管網監(jiān)測點分布的理論研究相對較少，且具有很大的局限性。例如監(jiān)測數據以簡單的某一時間段或某一些時間段位主，缺乏整體的、連續(xù)性的監(jiān)測數據;在節(jié)點相關性數據選擇上仍以人員主觀判斷為主，個人主觀因素影響較大;監(jiān)測點的優(yōu)化主要針對已有監(jiān)測點進行，缺乏對未開發(fā)領域和地區(qū)的研究，監(jiān)測點設計難以集成化、規(guī)模化。所以，上述問題即使當前污水管網監(jiān)測點布局中存在的主要問題，也是未來污水管網監(jiān)測點布局研究的重點和方向。在未來污水管網監(jiān)測點布局上要重視定量分析、重視模型的模擬和應用、盡量以實際監(jiān)測數據為主，避免人為因素干擾。

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作者簡介：

查安平（1985—），男，曲阜師范大學，本科，工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程、環(huán)境影響評價。