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茅洲河暗涵勘察的科技“神器”
來源:昆明院 作者:劉昱 周夢樊 時間:2020-11-05 字體:[ ]

茅洲河,屬珠江口水系,發源于深圳境內的羊臺山北麓,流經深圳光明、寶安、東莞長安鎮兩市三地,被譽為深圳“母親河”。茅洲河干流長31.29公里,流域面積388.23平方公里,平均年徑流量33632.4萬立方米。改革開放以來,隨著城市經濟的發展和人口增長,大量工業廢水、生活污水的偷排漏排等不達標排放,致使茅洲河水質受到嚴重污染,河水發黑發臭,氨氮、磷等污染物和重金屬含量超標,岸邊堆滿了垃圾,隨處可見黑臭底泥,水生態環境亟待改善。

2016年,茅洲河流域開始啟動全流域治水,用了兩年時間進行了“截污控源”,通過雨污管網改造、混流污水截流、河底淤泥清除等處理措施,茅洲河水質日漸清澈。為確保茅洲河流域“長治久清”,水環境工程師在干流及一級支流局部布設水質監測斷面進行水質監測,發現表面清澈的河水,污染物濃度仍嚴重超標。經過細心摸排,大量污水通過淺埋于城市地下空間的“暗涵、暗渠”排入河道的干流、支流和岔流中,導致深圳第一大河“久治不清”。

那么,問題來了:

在茅洲河流域周邊,城市地下空間究竟還有多少縱橫交錯的暗涵?暗涵里面究竟隱藏著多少污水的偷排口?

若采用人工下涵進行排污口摸查,排查效率低且難以給出排污口的準確位置;空間密閉的涵洞里積存的大量硫化氫、甲烷、一氧化碳等有毒有害氣體,也可能對作業人員的生命安全造成巨大的威脅,怎么辦呢?

最初,技術人員采用QV和紅外相機采集涵洞內的空間灰度影像信息,從檢查井下放通過距離測算定位涵的走向及涵內存在的污水排口及雨水排口的分布,但此類方式激光測距準確度較差、作業距離有限,對于涵洞上方無法打開的檢查井難以有效實施排口調查。為獲取暗涵內的三維立體影像,昆明院信息研究院物探檢測分院技術人員大膽創新,使用自主研發的爬行機器人搭載三維激光代替人鉆進涵洞,通過地面監視并操控機器人進行暗涵三維空間信息的采集,解決了這項技術難題。

自主研發機器人包括輪式爬行機器人、履帶式爬行機器人、漂筏式機器人,各類機器人均具防水性能,可根據現場不同的工況(水深、水流、涵高情況)選擇機器人搭載三維激光掃描儀進行涵內三維空間全覆蓋數字信息采集,2分鐘就能獲取涵洞30m范圍內的全洞壁數字信息和影像信息,通過暗涵上下游河岸及地面檢查井的坐標建立空間聯系,使深埋地下的涵洞獲取準確的定位數據,通過三維激光的數字信息采集,使涵內所有像素點及排口均附上深圳獨立坐標系,保證了后期精準溯源及施工開挖的實施。

各類型的機器人能夠適應水域、軟硬泥沙、陸面或管涵等多種不同環境;通過攜帶攝像頭、燈光,搭載三維激光掃描儀、水下圖像聲吶和定位儀等設備,實現多個傳感器數據實時傳輸;最后通過自主研發的數據采集平臺,將各種傳感軟件采集信息集成到UI界面上,能夠可視化的準確管理涵內空間各項信息,如雨水排口、污水排口及檢查井形態及尺寸、涵內的長寬高及附屬物信息、涵內表觀缺陷等情況,形成數據庫支持后期數據分析運用。

2020年6月,經過半年時間的排查追蹤(疫情期間也堅持作業),在170余條暗涵中共找到8600多個排放口,后期通過對其中3200多個污染物排放口進行溯源及治理、對雨污管道進行改造,徹底消滅了污水通過暗涵排口排放的通道。

深圳茅洲河流域以“一把手工程”引領全面治污、以全流域治理模式帶動系統治污、以全覆蓋水質監測支撐精準治污、以最剛性監管手段倒逼源頭治污、以左右岸聯防聯治保障同步治污,隨著近年大規模的整治,茅洲河水質持續改善,實現不黑不臭,舊貌換新顏,深圳的“母親河”又重新煥發生機。深圳市被國務院評為重點流域水環境質量改善明顯的5個城市之一,成為全國黑臭水體治理示范城市。


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