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茅洲河暗涵勘察的科技“神器”
来源:昆明院 作者:刘昱 周梦樊 时间:2020-11-05 字体:[ ]

茅洲河,属珠江口水系,发源于深圳境内的羊台山北麓,流经深圳光明、宝安、东莞长安镇两市三地,被誉为深圳“母亲河”。茅洲河干流长31.29公里,流域面积388.23平方公里,平均年径流量33632.4万立方米。改革开放以来,随着城市经济的发展和人口增长,大量工业废水、生活污水的偷排漏排等不达标排放,致使茅洲河水质受到严重污染,河水发黑发臭,氨氮、磷等污染物和重金属含量超标,岸边堆满了垃圾,随处可见黑臭底泥,水生态环境亟待改善。

2016年,茅洲河流域开始启动全流域治水,用了两年时间进行了“截污控源”,通过雨污管网改造、混流污水截流、河底淤泥清除等处理措施,茅洲河水质日渐清澈。为确保茅洲河流域“长治久清”,水环境工程师在干流及一级支流局部布设水质监测断面进行水质监测,发现表面清澈的河水,污染物浓度仍严重超标。经过细心摸排,大量污水通过浅埋于城市地下空间的“暗涵、暗渠”排入河道的干流、支流和岔流中,导致深圳第一大河“久治不清”。

那么,问题来了:

在茅洲河流域周边,城市地下空间究竟还有多少纵横交错的暗涵?暗涵里面究竟隐藏着多少污水的偷排口?

若采用人工下涵进行排污口摸查,排查效率低且难以给出排污口的准确位置;空间密闭的涵洞里积存的大量硫化氢、甲烷、一氧化碳等有毒有害气体,也可能对作业人员的生命安全造成巨大的威胁,怎么办呢?

最初,技术人员采用QV和红外相机采集涵洞内的空间灰度影像信息,从检查井下放通过距离测算定位涵的走向及涵内存在的污水排口及雨水排口的分布,但此类方式激光测距准确度较差、作业距离有限,对于涵洞上方无法打开的检查井难以有效实施排口调查。为获取暗涵内的三维立体影像,昆明院信息研究院物探检测分院技术人员大胆创新,使用自主研发的爬行机器人搭载三维激光代替人钻进涵洞,通过地面监视并操控机器人进行暗涵三维空间信息的采集,解决了这项技术难题。

自主研发机器人包括轮式爬行机器人、履带式爬行机器人、漂筏式机器人,各类机器人均具防水性能,可根据现场不同的工况(水深、水流、涵高情况)选择机器人搭载三维激光扫描仪进行涵内三维空间全覆盖数字信息采集,2分钟就能获取涵洞30m范围内的全洞壁数字信息和影像信息,通过暗涵上下游河岸及地面检查井的坐标建立空间联系,使深埋地下的涵洞获取准确的定位数据,通过三维激光的数字信息采集,使涵内所有像素点及排口均附上深圳独立坐标系,保证了后期精准溯源及施工开挖的实施。

各类型的机器人能够适应水域、软硬泥沙、陆面或管涵等多种不同环境;通过携带摄像头、灯光,搭载三维激光扫描仪、水下图像声呐和定位仪等设备,实现多个传感器数据实时传输;最后通过自主研发的数据采集平台,将各种传感软件采集信息集成到UI界面上,能够可视化的准确管理涵内空间各项信息,如雨水排口、污水排口及检查井形态及尺寸、涵内的长宽高及附属物信息、涵内表观缺陷等情况,形成数据库支持后期数据分析运用。

2020年6月,经过半年时间的排查追踪(疫情期间也坚持作业),在170余条暗涵中共找到8600多个排放口,后期通过对其中3200多个污染物排放口进行溯源及治理、对雨污管道进行改造,彻底消灭了污水通过暗涵排口排放的通道。

深圳茅洲河流域以“一把手工程”引领全面治污、以全流域治理模式带动系统治污、以全覆盖水质监测支撑精准治污、以最刚性监管手段倒逼源头治污、以左右岸联防联治保障同步治污,随着近年大规模的整治,茅洲河水质持续改善,实现不黑不臭,旧貌换新颜,深圳的“母亲河”又重新焕发生机。深圳市被国务院评为重点流域水环境质量改善明显的5个城市之一,成为全国黑臭水体治理示范城市。


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