老旧城区市政排水系统智慧化改造及内涝防治提升策略

引言

随着城市化进程推进，老旧城区因建设年代久远、基础设施老化，市政排水系统内涝问题日益严峻。传统排水系统设计标准难以应对极端降雨，管网破损、管径不足、雨污合流等问题普遍存在，且人工巡检效率低、应急响应滞后。智慧化改造通过整合物联网、大数据、云计算等新一代信息技术，实现排水系统实时监测、智能分析与精准调度，成为解决老旧城区内涝问题的关键路径。开展相关研究对保障城市安全运行、提升居民生活质量、推动城市可持续发展具有重要意义。

一、老旧城区市政排水系统现状与问题分析

（一）基础设施老化与设计缺陷

老旧城区排水管网建设多集中于 20 世纪中后期，部分管网服役超 50 年，管道材质以混凝土、陶土管为主，腐蚀、渗漏、结构性缺陷严重。据统计，服役超 30年的管网中，约 60% 存在不同程度破损，过水能力下降 30%-50% 。管网设计标准远低于现行规范，部分区域仍采用合流制排水系统，雨季时污水溢流污染河道水体[1]。管网布局缺乏系统性规划，管径配置不合理，存在管道坡度不足、排水路径迂回等问题，导致雨水径流排放受阻。部分区域排水管道埋深过浅，受道路沉降影响易出现接口错位，进一步降低排水效率。例如在北方某老工业城市，因地下水位变化与冻融循环，大量陶土管道出现碎裂，造成排水堵塞，在暴雨天气时，部分路段积水深度可达半米以上。

（二）管理维护机制不完善

传统人工巡检模式效率低、覆盖范围有限，难以发现管网隐蔽性缺陷，如管道内部裂缝、接口渗漏等问题。以某二线城市为例，人工巡检一次完整的老旧城区排水管网需耗时 2 - 3 个月，且存在大量巡检盲区。人工检测依赖目视及简单工具，对地下3 米以上管网缺陷识别准确率不足 40% 。排水系统运行数据分散在市政、水利、气象等多个部门，缺乏统一的数据共享平台，形成信息孤岛，阻碍数据协同分析与决策。应急响应机制不健全，内涝发生时依赖经验判断，缺乏科学决策依据，导致排水设施调度不及时。资金投入不足且分配不合理，管网维护更新滞后，智慧化改造所需的先进技术设备与系统建设难以推进，制约排水系统整体效能提升。据调研，部分老旧城区每年用于排水管网维护的资金仅占城市基础设施总投入的 3% ，远不能满足实际需求。部分区域因资金短缺，管网检测周期被迫延长至 5 年以上，加剧结构性病害累积。

二、老旧城区市政排水系统智慧化改造技术路径

（一）物联网感知体系构建

在排水管网关键节点，如检查井、排水泵站、河道出水口等，部署液位传感器、流速传感器、水质传感器等物联网设备，实时采集管网水位、流量、水质等数据。其中，检查井部署的多参数传感器可同步监测硫化氢、甲烷等有害气体浓度，保障运维人员安全[2]。井盖监测终端集成倾角传感器与位移传感器，当井盖发生位移或异常开启时，立即向管理平台发送报警信息，报警响应时间控制在 10 秒以内。在道路低洼易涝区域安装积水监测设备，采用雷达或视频识别技术，动态监测积水深度与范围。各类传感器数据通过 LoRa、NB-IoT 等低功耗通信技术上传至云平台，构建覆盖排水系统全要素、全流程的感知网络，实现对排水系统运行状态的实时监测。在南方某沿海城市的改造项目中，通过部署 500 余个传感器，实现了对重点区域管网运行数据的分钟级采集，为后续决策提供了精准的数据支持。该项目还引入边缘计算技术，在传感器终端完成数据预处理，减少 60% 的传输延迟，有效提升数据时效性。

（二）智能决策与调度系统建设

基于 GIS 地理信息系统建立三维排水管网模型，整合管网拓扑结构、管径、坡度、高程等空间数据，实现管网信息可视化展示。运用大数据分析技术，对历史降雨数据、管网运行数据、内涝事件数据等进行深度挖掘，建立内涝风险评估模型与管网健康诊断模型。引入人工智能算法，结合实时监测数据，动态预测内涝风险，提前制定应急预案。搭建智能决策平台，通过数字孪生技术模拟不同降雨场景下的排水过程，优化排水泵站、闸门等设施的调度方案，实现排水系统的智能化、精准化运行。例如，某智慧排水平台通过对历史十年降雨数据和管网运行数据的分析，成功预测出 5 处潜在内涝点，并提前采取工程措施，使该区域内涝发生率降低了70% 。

三、老旧城区内涝防治提升策略

（一）工程技术改造措施

实施雨污分流改造工程，新建独立的雨水管网与污水管网，将原有合流制管网逐步改造，减少雨季污水溢流对河道水体的污染。针对西安古城墙周边等区域，采用“微开挖”技术，在保护历史遗迹的前提下完成管网更新。对破损严重的老旧管道，采用非开挖修复技术，如 CIPP 原位固化、不锈钢内衬修复等，或直接更换为高强度、耐腐蚀的新型管道，提升管网结构强度与过水能力。在低洼易涝区域建设调蓄池、下沉式绿地、透水铺装等海绵设施，增强雨水的吸纳、蓄渗和缓释能力。在某历史文化名城的改造中，通过新建 3 座调蓄池，总容积达 2 万立方米，有效缓解了周边区域的内涝问题，同时改善了河道水质。其中，在西安护城河沿岸改造时，结合景观设计打造生态调蓄湿地，既实现 20% 雨水就地消纳，又通过水生植物净化系统使河道氨氮浓度下降 40% ，达成防洪与生态修复双重效益。

（二）管理与保障机制优化

建立由市政、水利、气象、应急管理等多部门参与的协同管理机制，打破部门壁垒，实现数据共享与业务协同。制定智慧排水系统运行管理规范，明确各部门职责与工作流程，确保系统高效运行。加大财政资金投入，设立老旧城区排水系统改造专项资金，同时创新融资模式，通过 PPP 项目、专项债券等方式吸引社会资本参与改造项目[3]。开展专业技术培训，提升管理人员对智慧化系统的操作与维护能力。建立公众参与机制，开发手机 APP、微信公众号等信息发布平台，及时向市民发布内涝预警信息，引导市民避险，同时鼓励市民反馈排水系统问题，形成共建共治共享的治理格局。某省会城市通过建立多部门协同平台，在一次特大暴雨期间，实现了气象预警、市政调度、交通疏导的高效联动，内涝处置效率提升了 50% 以上。

结语

老旧城区市政排水系统智慧化改造及内涝防治提升是一项复杂的系统工程。通过物联网感知体系、智能决策与调度系统建设，结合工程技术改造和管理机制优化，可显著提升排水系统应对内涝的能力。但改造过程中仍面临技术集成难度大、数据安全风险、资金可持续性等挑战。未来需进一步加强技术创新，完善标准规范，优化管理机制，推动老旧城区排水系统向智慧化、韧性化方向发展，切实保障城市安全运行与居民生命财产安全。

参考文献

[1]郭珊,张大伟,王丽,等.广州市内涝影响因素及防治对策研究[C]//河海大学,河北工程大学,浙江水利水电学院,北京水利学会,天津市水利学会.2023（第二届）城市水利与洪涝防治学术研讨会论文集. 广州珠科院工程勘察设计有限公司;,2023:163-170.DOI:10.26914/c.cnkihy.2023.055594.

[2]环菲菲.“韧性城市”视角下的上海居民小区暴雨内涝防治研究[J].中国防汛抗 旱,2023,33(02):57-59.DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2022267.

[3]王一.智慧城市视角下的海绵城市建设与运行管理研究[D].沈阳建筑大学,2020.DOI:10.27809/d.cnki.gsjgc.2020.000519.