發(fā)布時(shí)間：2022-01-11 19:13

　　在雨季面對(duì)水環(huán)境和水安全雙重壓力下,如何提升城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的可靠性、彈性與可持續(xù)性,對(duì)保障城鎮(zhèn)水系統(tǒng)安全日益重要。城市排水系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性、多目標(biāo)性和不確定性特征,從面向流域治理的角度,在進(jìn)一步削減合流制溢流污染、最大程度地發(fā)揮排水系統(tǒng)"源頭-過(guò)程-末端"能力等多目標(biāo)協(xié)同下,系統(tǒng)的運(yùn)行控制日益復(fù)雜且控制難度日益增大。實(shí)時(shí)控制技術(shù)（RTC）根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整控制策略,對(duì)排水管網(wǎng)附屬設(shè)施及污水處理廠進(jìn)行干預(yù),以最大程度挖潛和發(fā)揮排水設(shè)施的調(diào)蓄和處理能力,為排水系統(tǒng)運(yùn)行提供了智能化的解決方案。介紹了實(shí)時(shí)控制技術(shù)的研究歷程以及控制工藝和策略、控制模型和控制算法等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展,總結(jié)了對(duì)我國(guó)開展實(shí)時(shí)控制的啟示。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)給水排水. 2020,36(14)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的組成

協(xié)同于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的級(jí)別變化，實(shí)時(shí)控制的發(fā)展歷程大致可以分成3個(gè)階段:管網(wǎng)CSO和內(nèi)澇控制階段，廠-網(wǎng)聯(lián)合優(yōu)化控制階段和水系統(tǒng)綜合控制研究階段，具體見(jiàn)圖2。實(shí)時(shí)控制研究從20世紀(jì)60年代末開始，以SWMM(Storm Water Management Model)為代表的排水管網(wǎng)模型也同時(shí)出現(xiàn)。到20世紀(jì)80年代，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的排水系統(tǒng)日趨完善，CSO成為水污染的主要原因。因此，早期的合流制排水系統(tǒng)的運(yùn)行以充分發(fā)揮管網(wǎng)系統(tǒng)在線調(diào)蓄能力，盡量避免和減少CSO，同時(shí)兼顧內(nèi)澇控制，實(shí)時(shí)控制算法則以規(guī)則控制(Rule Based Control,RBC)為主。隨著歐美國(guó)家對(duì)CSO管控標(biāo)準(zhǔn)要求的逐步提高，發(fā)現(xiàn)僅僅依靠發(fā)揮管網(wǎng)能力進(jìn)行CSO和內(nèi)澇的削減還不能充分發(fā)揮整個(gè)排水系統(tǒng)及處理單元的綜合效率，治理工藝出現(xiàn)了以調(diào)蓄池為代表的過(guò)程調(diào)蓄策略和以污水廠雨天處理工藝為代表的末端處理工藝，硬件設(shè)施進(jìn)一步豐富和完善，排水系統(tǒng)運(yùn)行工況也日趨復(fù)雜。廠網(wǎng)聯(lián)動(dòng)控制成為第二階段實(shí)時(shí)控制研究和應(yīng)用的主要內(nèi)容，控制目標(biāo)也更加多樣化。如在瑞典克拉格斯港，采用實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)不但充分利用了管道的在線蓄水能力，得到了4 000～5 000 m3的額外在線蓄水空間，還避免了污水廠雨季活性污泥從二沉池的大量溢出。這一階段有很多實(shí)時(shí)控制案例實(shí)施，出現(xiàn)了多個(gè)用于排水系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制的軟件，污水廠模型[11]也日漸成熟，各種基于(模糊)規(guī)則的優(yōu)化算法也開始應(yīng)用于排水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制[12]。隨著CSO治理效果的進(jìn)一步體現(xiàn)，源頭-過(guò)程-末端體系的完善，歐美水環(huán)境治理的要求進(jìn)一步提高，廠-網(wǎng)-河的集成化綜合控制逐漸成為近幾年的研究熱點(diǎn)。對(duì)哥倫比亞波哥大、丹麥倫多特和比利時(shí)莫斯奈特[13-15]幾個(gè)案例的研究表明，廠網(wǎng)河聯(lián)合調(diào)度可以改善CSO和城市內(nèi)澇問(wèn)題，也有助于提高河道水質(zhì)的達(dá)標(biāo)率。同時(shí)，在這一階段，通信技術(shù)日趨發(fā)達(dá)，監(jiān)控成本降低，排水系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制技術(shù)日趨成熟。

管道在線控制主要是充分利用管網(wǎng)剩余空間進(jìn)行水量調(diào)度，適用于管網(wǎng)存在充分可用空間的情況，尤其是在下游存在瓶頸的情況下，對(duì)上游設(shè)施進(jìn)行流量動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)削減CSO和城市內(nèi)澇的目標(biāo)。在實(shí)時(shí)控制改造項(xiàng)目中，在線控制通常作為優(yōu)先考慮選項(xiàng)。管道在線控制原理見(jiàn)圖3。20世紀(jì)90年代，哥本哈根在管道關(guān)鍵部位安裝閘門和帶有邏輯運(yùn)算能力的控制器，根據(jù)降雨量和下游管網(wǎng)水位來(lái)控制閘門啟閉，盡可能使下游不發(fā)生溢流。第一階段實(shí)時(shí)控制實(shí)施后，CSO削減80%，排空時(shí)間由40 h減少到2～3 h[18]。加拿大魁北克Westerly排水系統(tǒng)對(duì)3條截流干管和兩條地下隧道進(jìn)行在線控制�？刂浦行慕邮諄�(lái)自17個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，并將制定好的設(shè)定值下發(fā)至5個(gè)可控閘門的控制站，系統(tǒng)CSO削減可達(dá)70%。


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