精准布设与动态感知：城市生命线视角下的排水管网老化段与易涝区监测策略

城市排水管网作为城市生命线的“静脉”，其健康状况直接关系到城市的运行安全与居民的生活质量。其中，管网老化管段因其材质劣化、结构脆弱，成为泄漏、路面塌陷等隐患的高发区；而低洼易涝区则因地形限制与排水能力不足，在暴雨期间极易形成积水，威胁交通出行与公共安全。如何在复杂的地下环境中科学布设监测点位，以实现风险的全面捕捉与提前预警？

一、监测点位布设的核心原则：从“均匀撒网”到“精准打击”

传统的监测布点往往采取“平均主义”，导致重点区域监测力度不足，而低风险区域资源浪费。科学的布设策略应遵循以下原则：

1. 风险分级原则

依据“管网健康度评估+积水风险建模”结果，将监测区域划分为高、中、低三级风险区。对于高风险老化管段（如服役超30年、位于主干道下方），建议按50-100米间距加密布设；对于高风险易涝区（如历史积水深、位于商圈医院周边），需在关键出入口增设点位，确保重点区域无死角。

2. 节点聚焦原则

管网节点是水力条件变化最剧烈、应力最集中的部位。监测应锁定“易损节点”（如接口、转弯、变径处）与“关键控制节点”（如泵站进水口、截流井），这些点位是风险传导的咽喉，能有效反映整体系统的运行状态。

3. 场景适配原则

不同场景的监测重点各异。老化管段侧重“泄漏监测”，点位需贴近管道本体以捕捉微小变化；低洼易涝区侧重“积水监测”，需构建“地面-地下”协同的立体监测网，实现从积水形成到消退的全过程跟踪。

4. 数据联动原则

监测点位不应是孤立的信息孤岛。布设时需预留标准数据接口，确保监测数据能实时上传至城市生命线指挥平台，并与气象预警、泵站调度系统互联互通，实现从“监测数据”到“调度指令”的快速闭环。

二、老化管段监测策略：内外兼修，精准定位泄漏隐患

老化管段的泄漏具有隐蔽性强、破坏力大的特点，监测点位需覆盖管段本体、关键节点及周边环境，构建多维感知体系。

1. 管段本体：内外结合捕捉异常

   管道内部： 针对DN800以上的大管径或核心路段，可采用管道检测机器人进行移动巡检；在接口处、历史破损点固定安装声学传感器与液位计。通过捕捉泄漏引发的水流噪声、管内压力突变或异常液位下降，直接识别泄漏信号。

   管道外部： 在高风险管段周边土壤（1-2米范围内）或检查井内布设土壤湿度、气体（甲烷、硫化氢）及电导率传感器。污水泄漏会导致周边土壤湿度骤升、电导率改变并伴有特定气体逸出，这些参数是判定隐性泄漏的重要依据。

2. 关键节点：锁定应力集中区

在支管接入处、变径与转弯处等应力集中点位，布设高精度压力传感器。对比上下游压力差，若差异常增大，往往预示着该节点存在裂缝或破损。同时，在泵站进水口布设电磁流量计，通过流量平衡分析反推管段泄漏位置。

3. 周边环境：预警次生灾害

在人口密集区的老化管段上方绿化带或人行道，布设地面沉降监测与异味监测设备。前者能捕捉污水冲刷导致的土体流失与地面塌陷前兆，后者则能快速发现因泄漏引发的异味扩散，辅助应急响应。

三、低洼易涝区监测策略：立体覆盖，全链条掌控积水风险

低洼易涝区的监测需打通“天（降雨）-地（积水）-网（管网）”的数据链条，为防汛排涝提供精准决策支持。

1. 地面积水监测：直面风险现场

在学校、医院、交通枢纽等人员密集区的出入口及道路最低点，布设非接触式雷达或超声波积水传感器。这些设备防护等级高（≥IP67），不受水质影响，能精准监测积水深度与变化速率。一旦积水超过警戒线，立即联动交通系统发布预警。

2. 管网断面监测：追溯积水根源

   入口端： 在雨水口、支管接入干管处布设液位与流量计，实时监控进水负荷。当液位超过管网直径的80%时，表明管网即将满载，需提前预警。

   出口端： 在泵站进水口与管网出口处监测流量与液位，若出口流量远低于入口流量且液位持续攀升，说明排水系统堵塞或泵站抽升能力不足，需立即调度。

3. 关键节点与气象联动：支撑科学调度

在截流井、闸门处布设状态监测设备，确保合流制管网在暴雨时能及时切换模式。同时，在易涝区周边按500米间距增设雨量计，建立“降雨量-管网液位-地面积水”耦合模型，根据降雨强度提前预判积水风险，为泵站预抽排预留宝贵时间。

四、技术适配与动态优化：确保系统长效运行

监测点位的布设并非一劳永逸，需根据技术迭代与实际效果进行动态调整。

1. 技术适配

针对不同环境选择最优设备：腐蚀性强的污水管道环境选用316L不锈钢、IP68防护等级的传感器；易涝区地面监测优先选雷达式设备以应对杂乱水面；流量监测需选择量程比宽（≥1:20）的电磁或超声波流量计，以适应暴雨期流量骤变。

2. 动态评估与调整

建立季度评估机制，核心考察风险捕捉率、数据准确率（误差≤50px）与设备故障率（≤5%）。

   新增： 对新发现的风险盲区及时补点；

   优化： 对数据漂移大、故障率高的点位进行移位或设备更换；

   撤销： 对已完成管网更新、风险消除的区域，撤销冗余点位，优化资源配置。

五、成效验证：从被动抢修到主动防御

以某北方老城区为例，其针对20公里超期服役混凝土管段与15处易涝点实施了上述监测方案。运行一年后，成效显著：老化管段泄漏检出率从65%提升至95%，因管道破裂导致的路面塌陷事故降为零；易涝区积水预警时间提前了4分钟，处置响应时间缩短50%，有效保障了城市汛期安全。

城市排水管网老化段与低洼易涝区的监测，是城市生命线安全工程建设的重要一环。通过坚持风险导向、聚焦关键节点、适配场景技术并建立动态优化机制，我们能够构建起一张灵敏、精准、高效的感知网络。这不仅实现了从“事后抢修”向“事前预警”的转变，更为提升城市水安全韧性、守护居民生命财产安全提供了坚实的数字底座。