智慧水務(wù)系列案例故事 | 智能決策如何有效消減合流制溢流

　　美國(guó)辛辛那提大都會(huì)排水處（以下簡(jiǎn)稱MSD）為俄亥俄州85萬居民提供排水管理服務(wù)，服務(wù)面積約467平方公里。與很多城市一樣，MSD運(yùn)行維護(hù)的合流制排水系統(tǒng)，部分設(shè)施最早建設(shè)時(shí)間可追溯至一個(gè)多世紀(jì)前。無論是設(shè)計(jì)施工的原因，還是暴雨導(dǎo)致的入流入滲，這些都會(huì)成為排水系統(tǒng)發(fā)生溢流的誘因。一旦發(fā)生溢流，未經(jīng)處理的污水會(huì)直接排入河流中，城市道路容易出現(xiàn)積水，或地下室被淹等情況會(huì)相繼出現(xiàn)。

客戶的挑戰(zhàn)

　　辛辛那提每年平均有超過4300萬m3的合流制污水排入俄亥俄河及辛辛那提城市流域的支流中。2002年，美國(guó)環(huán)保署（EPA）與MSD達(dá)成一項(xiàng)聯(lián)邦同意令，強(qiáng)制要求消減排水系統(tǒng)溢流，并有效緩解合流制溢流至河流中。技術(shù)團(tuán)隊(duì)估算此次溢流消減項(xiàng)目預(yù)算達(dá)31億美金，這筆費(fèi)用對(duì)MSD的用戶來說無法接受。

　　MSD認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的合流制排水系統(tǒng)無法應(yīng)對(duì)暴雨天氣的挑戰(zhàn)，因此準(zhǔn)備了一套全面的雨天改善方案；此外，MSD還意識(shí)到將整個(gè)排水系統(tǒng)完全分離，或建造深層隧洞都需要大量的資金投入，而且投資回報(bào)率低。這些措施只會(huì)在排水系統(tǒng)出現(xiàn)高峰流量情況時(shí)作用明顯，而且投資建成后一般未能得到充分利用，對(duì)社區(qū)用戶來說附加價(jià)值也不高。

　　MSD改善方案的目標(biāo)是最大化現(xiàn)有資本投入，比如截污管、調(diào)蓄池、污水處理廠及泵站，減少排水系統(tǒng)溢流，通過先進(jìn)的控制邏輯實(shí)現(xiàn)整個(gè)排水系統(tǒng)的改善，優(yōu)化MSD流域的最佳調(diào)度。

　　賽萊默解決方案

　　為了克服這些挑戰(zhàn)，MSD與賽萊默合作，借助智能決策的力量，優(yōu)化現(xiàn)有排水系統(tǒng)性能。MSD與賽萊默重點(diǎn)關(guān)注米爾克利克段截流管（以下簡(jiǎn)稱MCI），它是MSD排水系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)污水流動(dòng)的主要載體。MCI的最上游端是SS700調(diào)蓄池，容量有1.36萬m3，日流量3.78萬m3。結(jié)合調(diào)蓄池及位于MCI下游的四個(gè)實(shí)時(shí)控制（RTC）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制截污管中的污水量，減少河流排水口的溢流。

　　從歷史情況來看，SS0700 調(diào)蓄池和實(shí)時(shí)控制站點(diǎn)之間沒有實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，MSD需要綜合性的解決方案；因此采用賽萊默BLU-X?實(shí)時(shí)決策支撐系統(tǒng)，結(jié)合流量計(jì)、液位計(jì)等傳感器和雨量數(shù)據(jù)，通過數(shù)字孿生建立起排水系統(tǒng)的數(shù)字影像，運(yùn)行實(shí)時(shí)模型，創(chuàng)建一個(gè)實(shí)時(shí)決策支撐系統(tǒng)（RT-DSS）對(duì)現(xiàn)有排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的、優(yōu)化的聯(lián)動(dòng)調(diào)度，減少溢流、增加調(diào)蓄池存儲(chǔ)容量，并在雨天最大化污水廠處理能力。

　　基于實(shí)時(shí)掌握的上下游信息，以及下游不同實(shí)時(shí)控制點(diǎn)之間發(fā)生情況的實(shí)時(shí)反饋，MSD對(duì)SSO-700調(diào)蓄池進(jìn)行調(diào)控。由此，MSD在決定污水廠是否采用高效率處理模式，或判斷調(diào)蓄池何時(shí)蓄水或排水時(shí)，對(duì)整個(gè)排水系統(tǒng)做出優(yōu)化分析和管理決策的可靠性越強(qiáng)。

　　SSO700 流程應(yīng)用分析儀表盤

　　項(xiàng)目成果

　　此次項(xiàng)目取得了前所未有的成效。MSD對(duì)各站點(diǎn)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)調(diào)度后，溢流量每年降低93萬m3（基于2015年雨量）；項(xiàng)目預(yù)算與原計(jì)劃投資相比，轉(zhuǎn)移給MSD用戶的費(fèi)用減少了90%，消除每立方米溢流的成本低于2.7美元。

　　綜上所述，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控及廠管網(wǎng)一體化調(diào)度，賽萊默BLU-X?實(shí)時(shí)決策支撐系統(tǒng)幫助MSD顯著降低排水管網(wǎng)及污水處理整個(gè)排水系統(tǒng)的前期投入和運(yùn)維費(fèi)用，減少溢流次數(shù)，提高現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施使用效率。

編輯：王媛媛