CN114565273A - 一种排水管网系统运行工况快速诊断与评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种排水管网系统运行工况快速诊断与评估方法及系统，该方法通过现场调研信息，通过污水系统运行工况诊断与评估方法、雨水系统运行工况诊断与评估方法、管网运行缺陷诊断与评估方法、厂网系统运行工况诊断与评估方法、厂网系统匹配性诊断与评估方法评估不同的管网运行工况，快速了解管网系统的现状运行状态，为决策提供初步依据，其成本低、周期短。另外，现有技术方法多适用于管网缺陷诊断，本发明提供的技术方案，不仅可利用有限的现场调研信息进行管网缺陷诊断，而且对污水、雨水、合流等不同管网的运行工况、厂网系统运行工况、厂网系统匹配性等情况的评估均适用。
Description
技术领域
本发明涉及市政环保领域，具体涉及一种排水管网系统运行工况快速诊断与评估方法及系统。
背景技术
随着城镇化的快速推进，城市规划建设一度存在“重地面、轻地下”、“重面子、轻里子”的弊病，因此排水管网等看不见、摸不着的地下隐蔽工程成为考验城市的良心。由于基础设施建设的滞后，使得排水系统欠账较多。虽然近年来信息化、智慧水务工作迅速推进，某些城市建立了市政排水管网信息管理系统，可以实现排水管网的管理、排查、监测，但更多的城市普遍尚未建立排水管网数据库，管网信息仍然较为零散，为管网系统运行工况快速诊断与评估造成了较大的困难。
现有技术提供了电视检测、声纳检测、管道潜望镜检测、传统方法检查(如目视、简易工具、潜水检查)等方法。这些方法相对成本高、周期长，依赖于硬件手段，通常适用于几年一次的管网普查等工作，对短期、大范围管网诊断和评估的效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种排水管网系统运行工况诊断与评估方法及系统，解决现有排水管网系统运行工况诊断与评估方法依赖于硬件手段，评估效率低的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种排水管网系统运行工况诊断与评估方法，包括：
污水系统运行工况诊断与评估方法，用于判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断污水系统是否有雨水接入及接入程度；判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度；
雨水系统运行工况诊断与评估方法，用于判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度；判断雨水系统外水混入程度；
管网运行缺陷诊断与评估方法，用于诊断并评估管网运行缺陷的概率；
厂网系统运行工况诊断与评估方法，用于根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估；
厂网系统匹配性诊断与评估方法，用于根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性。
优选地，所述判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入，包括：
仅有旱天数据时，判断污水井在旱天运行情况下的水位，所述水位包括：正常水位和高水位；
正常水位下，若氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定污水井水源组成正常；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，则判定污水井水源有其他污水源混入，包括：
河湖水、地下水、施工降排水；
高水位下，若氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定污水井水源组成正常；
若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质无明显差别，则判定存在雨污混接或连通；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质有明显差别，且与末端污水处理系统水质无明显差别，则判定污水井水源有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质有明显差别，且与末端污水处理系统水质差别较大，则判定污水系统严重沉积；
同时有旱天和雨天数据时，对污水井取样，若取样的TN浓度变化率＞20％，判定污水井水源组成可能存在雨水接入；若取样的TN浓度变化率≤20％，判定污水井水源组成正常。
优选地，所述判断污水系统是否有雨水接入及接入程度，包括：根据日降雨量与污水泵站或污水处理厂的日运行水量相关关系判断是否有雨水接入；或者，根据日降雨量与污水泵站或污水处理厂的日进水氨氮浓度相关关系判断是否有雨水接入；或者，根据污水厂或污水泵站记录的天气数据和日进水量数据进行t检验分析判断是否有雨水接入；
根据旱天和雨天情况下污水系统的日进水水量判断雨水接入程度。
优选地，所述判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度，包括：
根据旱天情况下市政管线浓度、污水泵站浓度、污水厂浓度、地表水浓度的对比进行判断，若泵站浓度/污水厂浓度低于管线平均浓度的1/2，或者泵站浓度与地表水浓度差值在20％以内，判定污水系统可能有河湖水混入；
根据水量平衡法和污染负荷平衡法计算河湖水混入程度。
优选地，所述判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入，包括：
仅有旱天数据时，判断雨水井在旱天运行情况下的水位，所述水位包括：正常水位和高水位；
正常水位下，若氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定存在污水混接；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且旱天无明显水流，则判定雨水井水源组成正常；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且旱天有水流则判定雨水井水源有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；
高水位下，若与邻近污水井水质无明显差别，则判定存在雨污连通；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定存在污水混接；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与末端雨水系统水质无明显差别，则判定其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与末端雨水系统水质差别较大，则判定雨水系统严重沉积。
优选地，所述判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度，包括：
旱天雨水系统末端有持续水流，且水质浓度与污水系统类似，则判定存在污水混错接；若旱天雨水系统末端有持续水流且水质浓度与地表水类似，则判定有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若旱天雨水系统末端无持续水流，则判定雨水系统无混错接；
用混错接密度或混错接水量比表征污水混错接程度；其中，混错接密度为雨水管道中污水混错接点数与调研雨水井总数的比值；混错接水量比为调查得到的雨水系统中污水错混接总水量与被调查区域污水总产生量的比值。
优选地，所述判断雨水系统外水混入程度，包括：
通过雨水泵站排放的雨水系统，用旱天雨水泵站进水量与雨水管线总容积的比值表征外水混入程度；没有雨水泵站的自流排放系统，用旱天雨水系统存水量除以管线总容积表征外水混入程度；所述外水包括：河湖水、地下水、施工降排水。
优选地，所述根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估，包括：
基于瞬时状态的水量和负荷平衡关系计算，计算得出污水收集水量和外水混入污水系统的水量；
基于系统长序列运行效果诊断和评估，评估厂网系统的长序列运行参数，所述长序列运行参数包括：年溢流频次、溢流量、溢流污染负荷、截流倍数。
优选地，所述根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性，包括：
根据分流制系统厂网匹配性的诊断评估指标，对分流制系统厂网匹配性快速诊断与评估；
根据合流制或截流系统厂网匹配性的诊断评估指标，对合流制或截流系统厂网匹配性快速诊断与评估。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种排水管网系统运行工况诊断与评估系统，包括：
污水系统运行工况诊断与评估系统，用于判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断污水系统是否有雨水接入及接入程度；判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度；
雨水系统运行工况诊断与评估系统，用于判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度；判断雨水系统外水混入程度；
管网运行缺陷诊断与评估系统，用于诊断并评估管网运行缺陷的概率；
厂网系统运行工况诊断与评估系统，用于根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估；
厂网系统匹配性诊断与评估系统，用于根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过现场调研信息，通过污水系统运行工况诊断与评估方法、雨水系统运行工况诊断与评估方法、管网运行缺陷诊断与评估方法、厂网系统运行工况诊断与评估方法、厂网系统匹配性诊断与评估方法评估不同的管网运行工况，快速了解管网系统的现状运行状态，为决策提供初步依据，其成本低、周期短。另外，现有技术方法多适用于管网缺陷诊断，本发明提供的技术方案，不仅可利用有限的现场调研信息进行管网缺陷诊断，而且对污水、雨水、合流等不同管网的运行工况、厂网系统运行工况、厂网系统匹配性等情况的评估均适用。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种排水管网系统运行工况诊断与评估方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的仅有旱天数据时，污水井水源组成快速诊断与评估方法的流程图；
图3是根据一示例性实施例示出的同时有旱天和雨天数据时，污水井水源组成快速诊断与评估方法的流程图；
图4是根据一示例性实施例示出的各场次降雨混接比例分布图；
图5是根据一示例性实施例示出的雨水井旱天运行工况快速诊断与评估方法的流程图；
图6是根据一示例性实施例示出的雨水系统旱天混错接诊断与评估方法的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
由前面背景技术的论述可知，现有涉及城市管网的水动力水质模型软件主要有SWMM、InfoWorks ICM、MIKE URBAN等，其专业性较强，需要深厚的专业基础才能操作，而且专业软件所需的基础资料非常齐全，一般情况下有管网普查资料的区域，或者已经进入运营阶段的项目，才有条件建立数学模型。
另外，现有的研究主要依托三个方面：一个是已有的管网信息数据库，以提取管网的基本信息，如管长、管径、埋深等；一个是已有的管网检测成果，多基于《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJJ 181-2012)获得；另一个是管网水动力水质数学模型，而模型的建立完全依赖于管网信息数据库的完整性。这些基础的获得均需要大量的前期工作，适用于系统规划阶段，但不适用于项目前期快速判别项目情况的阶段。
针对现有排水管网系统信息不足、获取困难，及现有排水管网系统运行工况诊断与评估方法依赖于硬件手段，评估效率低，现有技术方法不适用快速诊断与评估的弊端，本发明提出了以下几个示例性的实施例，具体如下：
实施例一
图1是根据一示例性实施例示出的一种排水管网系统运行工况诊断与评估方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤S11、污水系统运行工况诊断与评估方法，用于判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断污水系统是否有雨水接入及接入程度；判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度；
步骤S12、雨水系统运行工况诊断与评估方法，用于判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度；判断雨水系统外水混入程度；
步骤S13、管网运行缺陷诊断与评估方法，用于诊断并评估管网运行缺陷的概率；
步骤S14、厂网系统运行工况诊断与评估方法，用于根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估；
步骤S15、厂网系统匹配性诊断与评估方法，用于根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性。
需要说明的是，本实施例提供的技术方案，适用于：在缺乏硬件投入的情况下，通过精准调研收资快速评估城市排水系统的运行工况。
在具体实践中，所述污水系统运行工况诊断与评估方法、雨水系统运行工况诊断与评估方法、管网运行缺陷诊断与评估方法、厂网系统运行工况诊断与评估方法、厂网系统匹配性诊断与评估方法，评估框架如下表一所示：
表一
在具体实践中，所述判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入，包括：
1、仅有旱天数据时，判断污水井在旱天运行情况下的水位，所述水位包括：正常水位和高水位(参见表二，若井内水位超过表二最大设计充满度，属于高水位运行，其他情况属于正常水位运行)；
| 污水井管径或渠高(mm) | 最大设计充满度 |
| 200-300 | 0.55 |
| 350-450 | 0.65 |
| 500-900 | 0.70 |
| ≥1000 | 0.75 |
表二
参见图2，正常水位下，若氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定污水井水源组成正常；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，则判定污水井水源有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；
高水位下，若氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定污水井水源组成正常；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质无明显差别，则判定存在雨污混接或连通；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质有明显差别，且与末端污水处理系统水质无明显差别，则判定污水井水源有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质有明显差别，且与末端污水处理系统水质差别较大，则判定污水系统严重沉积；
2、同时有旱天和雨天数据时，参见图3，对污水井取样，若取样的TN(总氮，totalnitrogen)浓度变化率＞20％，判定污水井水源组成可能存在雨水接入；若取样的TN浓度变化率≤20％，判定污水井水源组成正常。
在具体实践中，所述判断污水系统是否有雨水接入及接入程度，包括：根据日降雨量与污水泵站或污水处理厂的日运行水量相关关系判断是否有雨水接入；或者，根据日降雨量与污水泵站或污水处理厂的日进水氨氮浓度相关关系判断是否有雨水接入；或者，根据污水厂或污水泵站记录的天气数据和日进水量数据进行t检验分析判断是否有雨水接入；
根据旱天和雨天情况下污水系统的日进水水量判断雨水接入程度。
其中，根据旱天和雨天情况下污水系统的日进水水量判断雨水接入程度，包括：①计算每日旱天污水量，若当日无降雨或降雨量小于等于2mm，则旱天污水量为当日污水量，若当日降雨量超过2mm，则旱天污水量为前一个旱天的污水量；②计算每日雨水接入比。将当日进水量超过当日旱天污水量的百分比绝对值定义为雨水接入比；③做出全年日雨水接入比及其累积百分比的曲线图，首先去除零值雨水接入比，然后将日雨水接入比按照从小到大排列，其次计算日雨水接入比累积百分比，最后做出曲线，若曲线存在明显的拐点，则拐点对应的雨水接入比为雨水接入率，若曲线没有明显拐点，则日雨水接入比的非零平均值为雨水接入率。
式中：
为雨水混错接水量比，指污水系统中雨水水量占区域内总污水产生量的比例；
Q雨为污水系统雨天输送水量，m3/d；
Q为被调查区域的污水总产生量，m3/d。
在具体实践中，所述判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度，包括：
1)判断是否有河湖水混入
根据旱天情况下市政管线浓度、污水泵站浓度、污水厂浓度、地表水浓度的对比进行判断，若泵站浓度/污水厂浓度低于管线平均浓度的1/2，或者泵站浓度/污水厂浓度与地表水浓度差值在20％以内，判断可能有河湖水混入。
2)判断河湖水混入程度
根据水量平衡法和污染负荷平衡法计算河湖水混入程度，具体来讲，需要排水管网系统调蓄量、污水厂站处理量、溢流排放量、雨水接入量、原生污水浓度、河湖水浓度、排水管网浓度、雨水径流浓度等8个参数。
被收集污水量Q污收、雨水接入量Q雨接、河湖水混入量Q河湖、系统调蓄量Q调蓄、厂站处理量Q厂站、溢流排放量Q排满足以下公式(1)：
Q污收+Q雨接+Q河湖＝Q调蓄+Q厂站+Q排 (1)
同时污水浓度C污、雨水浓度C雨、河湖水浓度C河湖、管网浓度C管满足如下公式(2)：
以上公式(1)和(2)联立求得污水收集量和河湖水混入量：
Q河湖＝Q调蓄+Q厂站+Q排-Q污收-Q雨接
在具体实践中，所述判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入，包括：
参见图5，若旱天雨水井无明显水流，则雨水井组成正常；若旱天雨水井有明显水流，且若与邻近污水井水质无明显差别，则判定存在雨污连通；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定存在污水混接；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与末端雨水系统水质无明显差别，则判定其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与末端雨水系统水质差别较大，则判定雨水系统严重沉积。
在具体实践中，参见图6，所述判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度，包括：
旱天雨水系统末端有持续水流，且水质浓度与污水系统类似，则判定存在污水混错接；若旱天雨水系统末端有持续水流且水质浓度与地表水类似，则判定有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若旱天雨水系统末端无持续水流，则判定雨水系统无混错接；
用混错接密度或混错接水量比表征污水混错接程度；其中，混错接密度为雨水管道中污水混错接点数与调研雨水井总数的比值；混错接水量比为调查得到的雨水系统中污水错混接总水量与被调查区域污水总产生量的比值。
在具体实践中，所述判断雨水系统外水混入程度，包括：
通过雨水泵站排放的雨水系统，用旱天雨水泵站进水量与雨水管线总容积的比值表征外水混入程度；没有雨水泵站的自流排放系统，用旱天雨水系统存水量除以管线总容积表征外水混入程度；所述外水包括：河湖水、地下水、施工降排水。
在具体实践中，所述管网运行缺陷快速诊断与评估方法，包括：
基础信息输入，根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJJ181-2012)，管网缺陷包括结构性缺陷和功能性缺陷，结构性缺陷包括破裂、变形、腐蚀、错口、起伏、脱节、接口材料脱落、支管暗接、异物穿入、渗漏等10种，功能性缺陷包括沉积、结垢、障碍物、残墙坝根、树根、浮渣等6种。若实际评估管网运行缺陷，需通过电视检测、声纳检测、管道潜望镜检测等方式进行，耗时较长、投资较大。本实施例根据管网属性信息(如管长、坡度、埋深等)快速诊断管网运行缺陷，通过数据挖掘和机器学习方法研究取得。
管网运行缺陷评估需要管道直径、管长、埋深、绝对坡度、管龄、道路宽度、道路位置、路面状况、道路坡降、井面至树木距离、树木大小、管道形状、井面至水面距离、流速、淤积厚度、井筒井壁是否完好、井盖是否完好等16项属性。其中管长、埋深、绝对坡度、井面至树木距离、井面至水面距离等5个属性对模型准确率影响较大，应确保准确，其他属性可进行模糊输入。根据以上属性可对错口、破裂、树根(树根侵入管道结构)、障碍物(是否有障碍物阻塞)、沉积等五种缺陷的概率进行评估。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，和传统的通过硬件检查管道缺陷，如CCTV、管道内窥，通过监测仪器布设获取管网流量水质规律的方式相比，无需硬件投入，可以大大提高工作效率。通过经验总结和机器学习的方法，建立关键调研指标与系统运行工况之间的关联。其中管网运行缺陷快速诊断与评估，利用机器学习技术，建立管道基本属性、地面相关情况等与管道出现运行缺陷概率的推测模型，能够基于较容易获得的数据，快速评估管道可能存在运行缺陷的概率。
在具体实践中，所述根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估，包括：
基于瞬时状态的水量和负荷平衡关系计算，计算得出污水收集水量和外水混入污水系统的水量；
基于系统长序列运行效果诊断和评估，评估厂网系统的长序列运行参数，所述长序列运行参数包括：年溢流频次、溢流量、溢流污染负荷、截流倍数。
需要解释说明的是：(1)基于瞬时状态的水量和负荷平衡关系计算
厂网系统的水量和负荷平衡关系是基于瞬时状态的评估，主要涉及污水收集部分、雨水进入污水系统的部分、外水混入污水系统的部分、系统调蓄部分、污水厂站输送处理部分、系统溢流排放等6个部分，满足以上公式(1)、公式(2)。
其中雨水进入污水系统的水量根据以上第1部分中“雨水接入程度判断”进行确定，系统调蓄部分根据调研的管网充满度以及各调蓄设施容积大致估算，污水厂站输送处理量根据厂站进水数据得出，或用厂站输送处理能力代替，瞬时系统溢流排放量根据调研大致估算，结合可以调研得到的原生污水浓度、河湖水浓度、管网浓度、雨水径流浓度，则根据式3计算得出污水收集水量和外水混入污水系统的水量。
(2)系统长序列运行效果诊断和评估
长序列运行中，各时间步长厂网系统也满足各时段水量和负荷平衡关系。
各时间步长水量输入要素包括被收集原生污水量、雨水进入污水系统量、河湖水混入量、系统调蓄量、厂站处理量，其中被收集原生污水量、河湖水混入量根据以上“基于瞬时状态的水量和负荷平衡关系计算”得出，输出要素为时段溢流量。
各时间步长水质输入要素包括原生污水浓度、雨水径流浓度、地表水浓度，输出要素包括管道浓度，并由管道浓度得出调蓄设施浓度、厂站进水浓度和溢流浓度。
通过各时间步长的溢流量和溢流浓度可评估厂网系统的年溢流频次、溢流量、溢流污染负荷、截流倍数等长序列运行参数。
其中，(1)基于瞬时状态的水量和负荷平衡关系计算，和，(2)系统长序列运行效果诊断和评估，均以厂网分区单元为单位进行。
在具体实践中，所述根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性，包括：
根据分流制系统厂网匹配性的诊断评估指标，对分流制系统厂网匹配性快速诊断与评估；
根据合流制或截流系统厂网匹配性的诊断评估指标，对合流制或截流系统厂网匹配性快速诊断与评估。
(1)分流制系统厂网匹配性快速诊断与评估
分流制系统厂网匹配性的诊断评估指标为污水水量收集率、污水污染负荷收集率、污水厂日平均处理水量、污水厂日水量变化范围。
污水水量收集率为被收集污水量和原生污水量的比值，被收集污水量通过以上式3计算，原生污水量根据人口法、用地法或供水量法进行估算。
污水污染负荷收集率为被收集污水的污染负荷和原生污水污染负荷的比值，被收集污水的污染负荷为被收集污水量与污水处理厂站污水进水浓度的乘积，原生污水污染负荷为原生污水量与调研的原生污水浓度的乘积。
污水厂日平均处理水量根据污水厂长序列运行数据统计得出。
污水厂日水量变化范围为污水厂正常运行时最小处理量至最大处理量的范围。
评估体系如下表三所示：
表三
(2)合流制/截流系统厂网匹配性快速诊断与评估
合流制/截流系统厂网匹配性的诊断评估包括污水水量收集率、污水污染负荷收集率、污水厂日平均处理水量、污水厂日水量变化范围和系统截流能力。
其中污水水量收集率、污水污染负荷收集率、污水厂日平均处理水量、污水厂日水量变化范围的定义与(1)分流制系统厂网匹配性快速诊断与评估相同。
系统截流能力根据“系统长序列运行效果诊断和评估”提供的方法进行估算。
评估体系如下表四所示：
表四
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过现场调研信息，不需要具备完整的数据库系统，通过污水系统运行工况诊断与评估方法、雨水系统运行工况诊断与评估方法、管网运行缺陷诊断与评估方法、厂网系统运行工况诊断与评估方法、厂网系统匹配性诊断与评估方法评估不同的管网运行工况，快速了解管网系统的现状运行状态，为决策提供初步依据，其成本低、周期短。另外，现有技术方法多适用于管网缺陷诊断，本发明提供的技术方案，不仅可利用有限的现场调研信息进行管网缺陷诊断，而且对污水、雨水、合流等不同管网的运行工况、厂网系统运行工况、厂网系统匹配性等情况的评估均适用。
实施例二
根据一示例性实施例示出的一种排水管网系统运行工况诊断与评估系统，该系统包括：
污水系统运行工况诊断与评估系统，用于判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断污水系统是否有雨水接入及接入程度；判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度；
雨水系统运行工况诊断与评估系统，用于判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度；判断雨水系统外水混入程度；
管网运行缺陷诊断与评估系统，用于诊断并评估管网运行缺陷的概率；
厂网系统运行工况诊断与评估系统，用于根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估；
厂网系统匹配性诊断与评估系统，用于根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性。
需要说明的是，本实施例提供的技术方案，适用于：在缺乏硬件投入的情况下，通过精准调研收资快速评估城市排水系统的运行工况。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过现场调研信息，不需要具备完整的数据库系统，通过污水系统运行工况诊断与评估方法、雨水系统运行工况诊断与评估方法、管网运行缺陷诊断与评估方法、厂网系统运行工况诊断与评估方法、厂网系统匹配性诊断与评估方法评估不同的管网运行工况，快速了解管网系统的现状运行状态，为决策提供初步依据，其成本低、周期短。另外，现有技术方法多适用于管网缺陷诊断，本发明提供的技术方案，不仅可利用有限的现场调研信息进行管网缺陷诊断，而且对污水、雨水、合流等不同管网的运行工况、厂网系统运行工况、厂网系统匹配性等情况的评估均适用。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，包括：
污水系统运行工况诊断与评估方法，用于判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断污水系统是否有雨水接入及接入程度；判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度；
雨水系统运行工况诊断与评估方法，用于判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度；判断雨水系统外水混入程度；
管网运行缺陷诊断与评估方法，用于诊断并评估管网运行缺陷的概率；
厂网系统运行工况诊断与评估方法，用于根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估；
厂网系统匹配性诊断与评估方法，用于根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性。
2.根据权利要求1所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入，包括：
仅有旱天数据时，判断污水井在旱天运行情况下的水位，所述水位包括：正常水位和高水位；
正常水位下，若氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定污水井水源组成正常；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，则判定污水井水源有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；
高水位下，若氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定污水井水源组成正常；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质无明显差别，则判定存在雨污混接或连通；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质有明显差别，且与末端污水处理系统水质无明显差别，则判定污水井水源有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与邻近雨水井水位水质有明显差别，且与末端污水处理系统水质差别较大，则判定污水系统严重沉积；
同时有旱天和雨天数据时，对污水井取样，若取样的TN浓度变化率＞20％，判定污水井水源组成可能存在雨水接入；若取样的TN浓度变化率≤20％，判定污水井水源组成正常。
3.根据权利要求1所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述判断污水系统是否有雨水接入及接入程度，包括：
根据日降雨量与污水泵站或污水处理厂的日运行水量相关关系判断是否有雨水接入；或者，根据日降雨量与污水泵站或污水处理厂的日进水氨氮浓度相关关系判断是否有雨水接入；或者，根据污水厂或污水泵站记录的天气数据和日进水量数据进行t检验分析判断是否有雨水接入；
根据旱天和雨天情况下污水系统的日进水水量判断雨水接入程度。
4.根据权利要求1所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度，包括：
根据旱天情况下市政管线浓度、污水泵站浓度、污水厂浓度、地表水浓度的对比进行判断，若泵站浓度/污水厂浓度低于管线平均浓度的1/2，或者泵站浓度与地表水浓度差值在20％以内，判定污水系统可能有河湖水混入；
根据水量平衡法和污染负荷平衡法计算河湖水混入程度。
5.根据权利要求1所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入，包括：
若旱天雨水井无明显水流，则雨水井组成正常；
若旱天雨水井有明显水流，且与邻近污水井水质无明显差别，则判定存在雨污连通；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度＞10mg/L，则判定存在污水混接；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与末端雨水系统水质无明显差别，则判定其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若与邻近污水井水质有明显差别，且氨氮污染物浓度≤10mg/L，且与末端雨水系统水质差别较大，则判定雨水系统严重沉积。
6.根据权利要求1所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度，包括：
旱天雨水系统末端有持续水流，且水质浓度与污水系统类似，则判定存在污水混错接；若旱天雨水系统末端有持续水流且水质浓度与地表水类似，则判定有其他污水源混入，包括：河湖水、地下水、施工降排水；若旱天雨水系统末端无持续水流，则判定雨水系统无混错接；
若判定存在污水混错接时，用混错接密度或混错接水量比表征污水混错接程度；其中，混错接密度为雨水管道中污水混错接点数与调研雨水井总数的比值；混错接水量比为调查得到的雨水系统中污水错混接总水量与被调查区域污水总产生量的比值。
7.根据权利要求6所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述判断雨水系统外水混入程度，包括：
通过雨水泵站排放的雨水系统，用旱天雨水泵站进水量与雨水管线总容积的比值表征外水混入程度；没有雨水泵站的自流排放系统，用旱天雨水系统存水量除以管线总容积表征外水混入程度；所述外水包括：河湖水、地下水、施工降排水。
8.根据权利要求1所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估，包括：
基于瞬时状态的水量和负荷平衡关系计算，计算得出污水收集水量和外水混入污水系统的水量；
基于系统长序列运行效果诊断和评估，评估厂网系统的长序列运行参数，所述长序列运行参数包括：年溢流频次、溢流量、溢流污染负荷、截流倍数。
9.根据权利要求1所述的排水管网系统运行工况诊断与评估方法，其特征在于，所述根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性，包括：
根据分流制系统厂网匹配性的诊断评估指标，对分流制系统厂网匹配性快速诊断与评估；
根据合流制或截流系统厂网匹配性的诊断评估指标，对合流制或截流系统厂网匹配性快速诊断与评估。
10.一种排水管网系统运行工况诊断与评估系统，其特征在于，包括：
污水系统运行工况诊断与评估系统，用于判断污水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断污水系统是否有雨水接入及接入程度；判断污水系统是否有河湖水混入及混入程度；
雨水系统运行工况诊断与评估系统，用于判断雨水井水源组成是否正常或者有其他污水源混入；判断雨水系统是否存在污水混错接及混错接程度；判断雨水系统外水混入程度；
管网运行缺陷诊断与评估系统，用于诊断并评估管网运行缺陷的概率；
厂网系统运行工况诊断与评估系统，用于根据厂网系统水量和负荷平衡的原理对系统运行工况进行诊断与评估；
厂网系统匹配性诊断与评估系统，用于根据预设污水处理评价指标，评估厂网系统匹配性。
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