攻克城市难题，北控水务“溢”无反“故”科技棱镜

对合流制溢流污染控制系统进行精确的定量化，是正确认识合流制溢流、合理选择CSO污染控制措施规模和内容的基础，也是项目科学规划、有序实施的重要基石。

CSO控制系统需要考虑降雨产流的实时性，以及入流、调蓄设施、处理设施、河道等要素之间的动态交互性，且构成极其复杂，涵盖源头、管网、调蓄及处理等不同种类的技术措施，需通过多个方案的评估、比选才能对项目做出更好的决策。

据美国联邦环保局（EPA）估算显示，若溢流体积控制要求达到85%，至少需要投资506亿美元，占排水设施总投资需求的27.9%，投资成本巨大。因此，CSO污染控制成本成为设施选择的一项重要因素，如何全面、精准地估算成本，将是CSO系统构建的关键。

本模型基于python平台开发，耦合其他主流模型的计算结果，实现了在高时间精度（分钟级）、连续降雨条件下，对溢流污染进行精确计算，从目标可达性、工程效果、工程投资等多维度对CSO系统工程规模和组合进行优化比选，以期为水环境污染治理提供科学、系统的决策，从而降低投资、提高收益，为CSO污染控制的规划与实施提供合理有效地支撑。其类似于“靶向疗法”，能够有针对性地解决CSO定量计算的复杂问题。

▲合流制溢流污染控制系统优化模型总体框架图

本模型构建了涵盖暗涵、明渠、管道、调蓄池、污水厂和CSO处理设施的CSO控制系统模型。通过实时模拟，计算降雨在整个系统中的流动状态及CSO控制系统中各要素之间的互动反馈过程，实现对CSO问题快速、高效、精确的定量诊断，为工程方案的制定提供依据。同时，本模型对CSO系统进行了合理简化，进一步提高了计算速度与效率。

合流制溢流污染控制系统优化模型构建了基于网格搜索法优化的算法，并结合实际经验，给出所有合理的方案组合，再从目标可达性、工程效果、经济性三个维度进行方案比选，从而获得最优化的方案。

合流制溢流污染控制系统优化模型中所有参数定义清晰，易于理解，且可结合项目所在区域的本底条件，基于所获得的基础数据和技术手段，再结合项目的最终目标要求进行修改和优化。因此，本次构建的优化模型可以快速实现属地化和定制化，在未来合流制溢流污染的控制工作中，具有多样的使用场景和广阔的应用前景。

在中部地区某水环境项目中，应用本模型对CSO系统的整体方案进行了模拟和优化。通过模型模拟，对比上千种方案的技术可达性、处理效果和投资，在特定溢流控制目标下，最终筛选出合流制溢流污染整体削减最大的9种方案中投资最低的方案。最终优化后的方案比同等情况下投资最大的方案投资成本降低了30%左右，这为项目决策和优化调整提供了重要手段和科学依据。

西南地区某湖泊水环境综合治理工程是一个典型的湖泊水环境综合治理项目。基于对湖泊现状资料的梳理、模型模拟的分析以及数据的优化处理，该工程项目应用本模型重点分析了湖泊在不同工程条件下CSO子工程系统的有效性，通过本模型给出了一套成体系、分阶段的优化方案，有效化解了项目的风险，为决策者做出正确决策提供了有力支持，也为后期智慧运营与评价体系的建立打下了坚实基础。

中部地区某河道水环境综合治理工程中，涉及两条河道，河道上游均为暗涵段，下游均为明渠段。旱天的时候，汇水片区的污水先汇入到暗涵，然后进入明渠。由于暗涵段汇水区域基本为合流制管道，雨天会产生合流制溢流，给明渠段造成极大的污染。

两条河道的CSO处理思路均是在暗涵前端修建箱涵，将雨污混合水输送至调蓄池进行储存，雨后再通过CSO处理设施进行处理。

该项目的难点在于如何对CSO工程实施后的效果进行定量化评估，以判断溢流次数控制考核目标是否合理。应用优化模型，该项目分析了典型年逐5分钟降雨条件下CSO情况，确定了河道全年的溢流时间、溢流次数、溢流概率和溢流量。模型计算发现，工程完工后：H河雨天暗涵溢流概率从100%下降为7%；F河雨天暗涵溢流概率从70%下降为10%。模型计算结果为绩效考核目标制定以及目标可达性分析提供了重要依据。