污水管网运营管理中InfoWorks ICM模型运用分析

污水管网运营管理中InfoWorks ICM模型运用分析

陈高峰

深圳市宝安排水有限公司    广东省深圳市   518101

摘要：对于泵站、污水管网和污水处理厂在运营管理期间存在的各类问题来说，积极采用Infoworks ICM模型可以充分展现出一定的优势价值和可信度，而且可以对污水管网运行负荷、淤积和污水漫溢等风险展开有效模拟，进而研究整体污水管网系统存在的风险。

关键词：污水管网运营管理；模型；应用

引言：Infoworks ICM模型主要起源于英国地区，其是由Wallingford软件公司所设计研发的一种排水模型，也是世界上第一款单独化模拟引擎内将城市排水管网、河道等一维水力模型砼二维洪涝淹没模型、海绵城市低影响开发系统模型、洪水风险评估等进一步结合的软件。

1、模型构建

1.1 Infoworks ICM模型

Infoworks ICM可以在根本上实现城市各类排水管网系统与河道模型的有效衔接，进而对地下排水管网系统与地表受纳水体两者间所产生的相互作用加以模拟，该软件模型往往在城市排水系统现状评估工作中获得广泛应用，并在改造规划城市排水系统等层次上展现出一定的优势价值。Infoworks ICM排水模型通常涉及到水力模型、水文模型和综合模型三大种类，水文模型指的是对降雨汇流过程加以模拟；水力模型可以模拟坡面、雨污水管网中流量、流速等关键要素的变化幅度与趋势；综合模型体现为水力与水文模型的有效结合，其通常运用于雨污水中污染物排放及传输规律模拟运用等领域当中。

1.2污水管网模型构建

以某城市污水处理厂及其配套管网、泵站等设施作为关键研究对象，研究范围内排水体制呈现为雨污分流制，污水管径约为DN300-1200mm左右，整体长度33.21km。因研究范围内地形变化幅度比较明显，污水需要在泵站的支持下方可排入污水处理厂。在此期间，研究区域内的1#和2#泵站均为其他部门管理与控制，其不具备相应的管网与泵站数据，所以需要将该范围内的水量按照点源输入的模式加以概括化处理。

从整体视角来看，Infoworks ICM在实践应用期间可以对生活污水、工业废水等在污水管道中的具体水力状况予以进一步模拟，帮助相关人员了解并预测雨污混接对污水系统产生的影响，不但可以对现状加以评估或确保污水管道设计规划满足水力负荷标准，还可以为污水系统泵站的稳定运营、科学管理提供更多保障与支持，进一步将运营成本消耗量降低至最小化。

1.2.1数据收集

相关部门单位需要全面收集并汇总管网数据、集水池、竣工图纸和泵站等信息资料，并将其有效衔接为完整、可靠的数据库格式，随后针对污水管网展开拓扑关系调整及检验，尤其是管道逆坡、流向等问题。将处理结束的污水管网数据直接融入模型当中，进而获取污水处理厂区域的一维污水管网模型，其通常涵盖着集水池、检查井、泵站、管道与出口等等。在充分考虑污水管网分布位置、服务范围等要素的前提条件下，相关人员可以积极运用泰森多边形措施展开子集水区细致划分工作，以此来保证各个集水区内部所产生的污水可以顺利融入相应的污水管道当中，进而形成415个子集水区[1]。

1.2.2设置参数

在Infoworks ICM模型当中可以看出农，广大社会公众的生活污水量可以参考人均排水量、集水区人口和污水变化曲线，工商业废水的污水量往往由相关工商建筑排放数据纪录加以明确，并作为单一化入流过程线导入模型内部。据相关调查研究来看，污水处理厂范围内的人口数量根据密度估算，该模拟项目需要运用200-240人/hm2,人均排水量体现为300L/（人·d）。另外，对于管道水力系数的计算来说，相关人员可以积极采用完全求解的圣维南方程对管道、明渠流加以模拟，少数压力管道可以运用压力管流模型呈现出来。对于完全求解圣维南方程模型而言，压力管道模型的应用可以在根本上全面、精准预测出压力条件下的具体流量及流速，污水管道的管材通常以钢筋混凝土为核心要素，因此管道的曼宁糙率系数应以0.014作为标准要素。

1.2.3布设监测点

一般情况下，为了在一定程度上提升模型建设、应用的精准性与科学性，在构建污水管网模型后应在第一时间做好模型的检验与率定工作，所以相关部门单位需要及时做好污水管网关键节点的监测分析作业，在主干管、污水处理厂进出口位置安设相应的流量计、液位计，进一步收集并分析监测管道的流量数据与实时水位，在对监测数据整体质量展开全面评估后为后续模型率定提供更多参考依据。

图1监测点位分布

1.2.4验证参数

结合英国《排水系统水力模型工程师职业规范》等相关文件内容来看，其重点强调旱季条件下污水需要筛选出两个旱田数据对模拟流量、水位与监测流量、水位加以对比分析，并需要满足下述三方面规范标准：一是极小值与峰值时间差应控制在1h范围内；二是峰值流量/水位差在±10%区间；三是整体流量差应控制在±10%范围内。

2、Infoworks ICM

模型在污水管网运营管理中的实践应用

2.1强化管网资产管理

从整体视角来看，在污水管网模型数据信息采集阶段中，所采集的泵站、污水处理厂、管网等资料往往体现为CAD设计资料、Access数据库物探资料和竣工图纸等等，在污水管网长期运行背景下，很多管网因受到质量降低、地面沉降等问题导致管网各项参数信息与设计图纸不相符，无法充分展现出真实化、具体化的连接状况。所以，污水管网运营单位需要对管网实施一系列普查检验。积极运用Infoworks ICM模型对管网物探数据中的管道属性、检查井属性予以检查分析，可以直接发现其中存在的偏差性数据问题，特别是大管接小管、管道逆坡和管径异常等情况，进而在第第一时间将该问题上报给当地勘察部门，在勘察部门复勘无误后对模型加以修正优化，为管网资产管理及维护提供更多保障与支持。

2.2管网淤积风险分析

为了在根本上避免管道淤积而影响管网自身的排水能力，污水管网运营单位需要严格遵循城市排水管网养护章程及规范标准，每年针对中小规模管网进行清淤处理1-2次，大型管道2-3次。另外，需要对管网流速评估工作给予高度重视，通过管网流速高低进一步判断发生淤积概率较高的区域，为污水管网日常养护期间管网清淤方案的创建、泵站运行体系的完善提供更多参考性依据。相关部门需要重点关注高淤积风险的管网运行状况，针对淤积风险体现为中风险等级的管网而言，如果发现管道长时间呈现出高水位运行状态，便需要及时对其开展清淤处理作业，避免管网堵塞而引起污水外溢等情况[2]。

2.3污水慢溢风险分析

虽然项目研究区域归属于雨污分流范畴，但仍然无法避免出现雨水混接、降雨入流入渗和泵站故障等现象，进而致使污水管网的水量不断在呢个价，如果超出污水管网的额定水量，便会造成污水慢溢等情况。所以，运用Infoworks ICM模型对污水管网实施一系列系统评估与分析，进一步筛选出污水系统中可能存在的不利节点，在污水管网运营管理期间，需要在不利节点上设置相应的液位计展开动态监测，并布设与之匹配的预警水位线及报警水位线，以此来确保运营单位可以在短时间内加以响应，减少污水慢溢现象的产生。

结论：综上所述，在传统污水系统管理期间，污水处理厂及配套设施的数据缺少数字化管理及维护，然而在Infoworks ICM模型的应用下可以精准识别管网数据，为污水系统的稳定运营提供更多参考依据。

参考文献：

[1]朱鹏航. 市政污水管网改造工程管理研究[J]. 现代商贸工业,2023,44(01):256-259.

[2]宋瑞宁,郭毅,樊冬. InfoWorks ICM模型在污水管网运营管理中的应用[J]. 给水排水,2022,58(S1):401-405.