水雨情监测解决方案

城市水雨情动态与排水系统运行状态深度关联，精准的水雨情监测是实现排水系统精细化管控的前置基础。伴随城市化进程的持续提速，城市不透水铺装面积大幅增加，自然水文循环规律被改变，暴雨天气下极易诱发城市内涝灾害，直接威胁居民生命财产安全，损毁城市基础设施。传统水雨情监测手段存在覆盖范围有限、数据传输滞后、难以联动排水动态等弊端，已无法匹配现代城市精细化管理与防灾减灾的核心需求。为全面提升城市排水系统应对极端天气的应急处置能力，筑牢城市安全运行防线，构建一套智能高效的水雨情与排水协同监测解决方案势在必行。

一、方案背景

在全球气候变化与城市化快速发展的双重影响下，城市极端降雨事件频发，内涝灾害呈现出“范围广、强度大、影响深”的特点。城市水雨情作为反映水文环境变化的核心指标，其监测精准度直接决定排水管理的科学性与有效性。当前，多数城市水雨情监测体系存在监测点位布局不合理、技术手段单一、数据与排水系统割裂等问题，导致暴雨来临时无法精准预判雨情态势、快速掌握排水瓶颈，进而延误应急处置时机。因此，构建覆盖全域、智能联动、精准预警的水雨情与排水协同监测体系，成为提升城市水务管理水平、保障城市安全运行的迫切需求。

二、总体架构设计

1、全域感知层

在城市内河河道、湖泊、水库、雨水管网主干管及支线节点、排涝泵站等关键管控区域，科学布设多元化监测设备，包括高精度雨量传感终端、智能水位监测仪、流量计量装置、多参数水质检测器及高清视频监控设备，构建“空天地”一体化感知网络，实现降雨量、水体水位、水流流量、水质指标等核心数据的实时采集，同步捕捉现场可视化影像信息。

2、智能传输层

构建多网融合的无线通信传输体系，集成4G/5G、NB-IoT、LoRa等低功耗广域通信技术，结合光纤有线传输备份机制，将感知层采集的海量数据安全、快速传输至后端数据中心或云端平台。通过传输链路冗余设计与数据优先级管控，确保极端天气、复杂地形条件下数据传输的稳定性与时效性。

3、数据智能处理层

运用大数据分析引擎、地理信息系统（GIS）空间分析技术，对传输至后端的多源数据进行全流程处理。重点开展数据清洗去噪、格式标准化、多源数据融合整合、分布式存储等工作，深度挖掘水雨情数据与排水系统运行数据间的内在关联，构建数据关联分析模型，为排水调度决策提供精准的数据支撑。

4、应用服务层

打造一体化水雨情与排水监测管理平台，集成数据实时展示、分级预警发布、智能调度决策、应急指挥协同等核心功能模块。平台适配电脑端Web界面与移动端APP，为城市管理部门、水务运营企业等不同用户提供个性化服务，实现水雨情与排水状态的全方位掌控、高效化管理。

三、核心监测内容与设备配置

1、精细化降雨量监测

采用翻斗式雨量计、激光雨量传感器等高精度设备，依据城市地形地貌、汇水区域分布特点，在全域科学布设监测点位，实时采集降雨量、降雨强度、降雨历时等核心参数，生成高时空分辨率降雨数据集，为排水负荷预测、内涝风险预判提供基础数据源。

2、多场景水位监测

在城市内河河道断面、湖泊岸线、水库坝前、雨水管网检查井、泵站集水池等关键水位管控点，精准安装压力式水位计、超声波水位监测仪、雷达水位计等设备，实时监测水位动态变化数据，全面掌握各类水体的蓄泄状态，为判断排水系统承载压力提供量化依据。

3、排水流量动态监测

在河流控制断面、雨水管网主干管及支线交汇节点、泵站进出口等关键流量监测点，部署电磁流量计、超声波流量计、多普勒流量监测仪等设备，实时采集瞬时流量、累计流量等数据，精准评估排水系统的输水能力与运行负荷，及时发现排水瓶颈区域。

4、水质安全监测

在工业污水排放口、雨水管网末端出水口、城市内河湖泊等受纳水体关键点位，部署多参数水质分析仪器，重点监测化学需氧量（COD）、氨氮、总磷、总氮等核心污染指标，实时掌握水质变化动态，精准判断水体污染状况，为水污染应急处置提供数据支撑。

5、现场可视化视频监控

在城市易涝点、排水泵站、管网关键节点、河道闸坝等核心区域，安装高清红外摄像头，构建全天候、全时段视频监控网络。通过视频画面实时掌握现场积水情况、排水设施运行状态、人员车辆通行情况，辅助判断水雨情异常成因，为应急处置现场指挥提供可视化支撑。

四、数据处理与智能分析体系

1、数据清洗与预处理

采用智能算法自动筛查与人工审核校准相结合的方式，剔除监测数据中的异常波动值、设备故障误报值、重复数据，对缺失数据进行合理补全。同时开展数据标准化、归一化处理，统一数据格式与时空基准，提升数据质量与可用性，为后续分析工作奠定坚实基础。

2、多维度数据分析挖掘

运用大数据分析技术，整合历史监测数据与实时采集数据，深入挖掘水雨情变化规律、排水系统运行特性，分析降雨量、地形地貌、管网布局等因素与内涝发生的关联性，构建内涝风险预测模型，为内涝灾害精准预判提供算法支撑。

3、排水系统模拟模型构建与应用

融合水雨情监测数据、城市地形高程数据、排水管网拓扑数据、历史内涝案例数据，构建高精度城市排水系统水力模拟模型。通过模型模拟不同降雨强度、不同降雨历时情景下的排水过程，精准预测内涝积水区域、积水深度及积水持续时间，为排水调度优化与应急处置方案制定提供科学依据。

4、数据可视化展示

依托GIS地理信息平台，采用专题地图、动态图表、趋势曲线等多元化可视化形式，直观展示实时监测数据、内涝预警信息、数据分析成果。通过GIS地图精准标注监测点位位置、预警等级、积水深度等信息，让管理人员清晰掌握水雨情与排水系统实时态势，提升决策效率。

五、分级预警与协同应急响应机制

1、多级预警体系构建

结合城市防洪排涝标准与排水系统承载能力，科学设定降雨量、水位、流量、水质等核心指标的预警阈值，划分蓝色、黄色、橙色、红色四级预警等级。当监测数据达到或超出对应预警阈值时，系统自动触发预警机制，通过短信、邮件、专属APP推送、语音呼叫、平台弹窗等多渠道，向水务、应急、城管、交通等相关部门及一线工作人员精准推送预警信息，明确预警等级、影响范围、风险点位及应对建议。

2、标准化应急响应流程

预警触发后，自动启动对应等级的应急预案，明确各部门应急处置职责与流程。相关部门迅速调度应急抢险队伍、排水设备、救援物资赶赴现场，开展积水抽排、交通疏导、受困人员转移、水质应急处理等处置工作。同时，通过监测系统实时跟踪水雨情与排水系统运行状态变化，动态更新监测数据，为应急处置方案优化调整提供依据，确保应急响应高效有序推进。

3、跨部门协同联动机制

建立气象、水务、应急管理、城管、交通等多部门协同联动体系，搭建信息共享平台，实现降雨预报、水雨情监测数据、预警信息、处置进展等信息实时互通。在应急处置过程中，各部门依据职责分工协同作战，形成“统一指挥、分工明确、快速响应、高效联动”的防灾减灾合力。

六、系统全周期运维管理

1、设备常态化运维保障

制定设备全生命周期运维计划，定期开展监测设备的校准、维护、保养与故障检修工作，及时更换老化、损坏的传感器、传输模块等部件。建立设备运维电子档案，详细记录设备型号、安装位置、维护时间、故障原因、维修内容等信息，实现设备运维的规范化、可追溯管理。

2、数据质量全流程管控

建立数据质量评估体系，定期对监测数据的准确性、完整性、时效性进行验证，通过与历史数据、相邻监测点数据、实验室检测数据对比分析，及时发现数据异常问题并排查原因。同时，加强数据安全管理，采用数据加密传输、权限分级管控、数据备份等技术手段，防范数据泄露、篡改与丢失风险。

3、系统动态升级优化

紧跟物联网、大数据、人工智能等技术发展趋势，结合城市水务管理需求变化，定期对水雨情与排水监测系统进行升级优化。包括更新软件功能模块、迭代优化预测预警算法模型、增设新型监测设备、拓展应用服务场景等，持续提升系统的智能化水平与实战适配能力。

七、多维效益综合评估

1、社会效益

通过精准高效的水雨情监测与内涝预警，实现内涝灾害早发现、早预警、早处置，有效降低人员伤亡与财产损失，保障城市正常运行秩序与居民生活安全。同时，提升城市防灾减灾能力与公共服务水平，增强居民安全感与满意度，树立城市安全运行的良好形象。

2、经济效益

依托提前预警信息，相关部门可精准部署防控措施，减少应急抢险物资的盲目投入，降低排水设施超负荷运行带来的损耗与维修成本。同时，有效缓解内涝导致的交通拥堵、企业停产、商铺停业等经济损失，保障城市经济活动正常开展，提升城市经济运行效率。

3、环境效益

通过水质实时监测，及时发现并处置污水渗漏、超标排放等问题，减少内涝引发的污水外溢现象，降低对城市内河、湖泊等水体的污染风险。同时，为城市排水系统优化、海绵城市建设提供精准数据支撑，助力提升城市水资源调控能力与生态环境质量，推动城市可持续发展。