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城市内涝
随着我国城市化进程的进一步加快，城市道路建设得到了快速的发展。在城市道路建设发展的同时，由于种种原因及各方面因素的制约，每到暴雨季节，道路上就会出现严重的积水现象，特别是城市中心区路网比较复杂的道路则更为明显，路面存在积滞水严重影响道路行车安全及畅通。近年来我国由暴雨引发的城市道路积水现象严重且更为频繁，对城市交通、出行者安全和社会经济造成了很大危害。因此，及时为出行者提供积水预警信息，让其绕行或改线就显得十分必要。道路积水原因分析如下：
大都被水泥、沥青及其他路用材料覆盖。大量拓展的公共建筑、城市广场、居住小区等用地占用地表空间，降落于这些地表面的不透水路面增加，随着城市大规模建设,直接裸露在外的地表越来越少了，地面水只能通过覆盖层汇流到设置于道路、居住区、公共建筑等区域的雨水井收水口，进入到排水系统中，当雨水口间距过大、收水口面积太小，或者是雨水口被堵塞时，就会排水不畅，产生路面积水。
我国的城市建设历来是重地面、轻地下，重看得见的、轻看不见的，改革开放经济发展后，城市大发展带来了基础建设的大发展，但默默无闻的地下雨水道仍然用超低标准设计，几十年来，《室外排水设计规范》在重现期上虽然也做了小量调整，但上限提高远比下限提高得多，而真正常用的恰恰是下限，上限实际上是很少用甚至根本不用的，因此，实际标准提高有限。
几十年来，欧美国家的城市雨水道设计标准一般用重现期10 a，日本用5~10 a，干管的重现期甚至用到50 a以上。对比我国历版《室外排水设计规范》所用重现期1~3a (实际常用1a)，相差之大一目了然。
此外，排水体制不健全，管网未形成系统；低洼地段地下通道排水设施不配套；重建轻管，维修养护不到位；前期工作不充分或规划设计滞后，使排水管网先天不足或与城市建设发展不相适应。种种原因，皆使得排水能力不足，遇到暴雨，使得积水路段成水乡泽国，严重影响了居民正常出行，还对附近居民造成严重财产损失以及人身安全威胁。
受城市空间的限制，防洪标准不可能无限地提高，在城市出现灾害性天气时，加强应急预案和抢险救灾更为重要。例如，当一个地方出现积水断路的时候，如果能尽早报警、加强现场的疏导和指挥，开车的人就可能停驶，避免驶入低洼地发生事故。然而目前，积水信息多以人工观测为主，文难以准确快速的传输到相关部门，导致管理人员难以及时掌握积水的位置和水深，积水得不到及时的处理。
国务院办公厅印发《关于加强城市内涝治理的实施意见》，提出要统筹推进城市内涝治理工作，力争到2025年，各城市排水防涝能力显著提升，有效应对城市内涝防治标准内的降雨，老城区雨停后能够及时排干积水，低洼地区防洪排涝能力大幅提升，历史上严重影响生产生活秩序的易涝积水点全面消除，新城区不再出现“城市看海”现象。
2024年是中华人民共和国成立75周年，是实现“十四五”规划目标任务的关键一年，做好城市排水防涝工作意义重大。据气象部门预测，2024年防汛形势依然严峻，极端天气气候事件偏多，发生区域性和阶段性洪涝灾害的可能性较大。住房城乡建设部印发通知，要求各地要深入学习贯彻习近平总书记关于防汛救灾工作的重要指示批示精神，充分认识当前城市排水防涝工作的严峻形势，深刻总结经验教训，以“时时放心不下”的责任感、使命感，扎扎实实做好2024年城市排水防涝工作。
执行的国家规范、行业标准：
（1） 《城镇给水排水技术规范》GB 50788-2012；
（2） 《外壳防护等级（IP代码）》GB-4208；
（3） 《室外排水设计规范》GB 50014-2006(2014年版)；
（4） 《城镇内涝防治技术规范》GB 51222-2017；
（5） 《海绵城市监测技术指南》；
（6） 《降水量观测仪器》GB/T 21978.2-2014；
（7） 《水文测报装置遥测雨量计》GB/T11831-2002；
（8） 《水位测量仪器》GB/T 11828.5-2011；
还有其他与项目相关的国家标准、物联网行业标准等。上述规范或规定等如有最新版本按照最新版本执行。
在城市易涝点、低洼路段等布设内涝监测设备、积水监测设备，集水位监测、雨量监测、预报、内涝风险预警等功能于一体，实现对内涝积水点、管网运行情况的全面感知，为城市防汛提供坚实的技术保障。
通过持续监测城市低洼易涝点积水深度数据和雨情雨量，结合城市内涝预警模型，对城市内涝态势进行持续分析，给出内涝风险预警，为指挥调度人员提供数据预警依据数据。
不断的优化提升管理运维效率，改善城市内涝风险感知和分析能力，提高城市内涝灾害防控能力，有效减少内涝损失，又使用了数字化数据感知、采集手段，大大减少了人力投入，助力生态环境治理降本增效、持续向好
通过保留历史内涝信息，按照一定时间周期进行对比，评估城市抗涝水平，为城市排水工作、抗涝工作提供数据参考，助力城市抗涝水平不断提高。
城市内涝监测系统主要在城市易积水点、易涝点布设内涝监测设备、积水监测设备，对易积水点、易内涝点的水位、降雨量进行实时监测，通过无线物联网传输给远程管理平台或移动手机用户、预警信息屏。当达到预警阈值时，预警信息屏文字提示预警，远程管理平台、手机用户实时接收到预警信息提示。
城市内涝监测解决方案为加强城市排水基础建设，保障城市建设的系统性和完整性，城市内涝监测解决系统集水位监测、预报、内涝风险预警等功能于一体，为城市防汛提供坚实的技术保证。
本系统可将相关路段内涝报警实时数据接入公安交警交通指挥系统，使交警能及时掌握重点路段内涝情况，在积水超过危险水位时，通过路口红绿灯管制、交通诱导屏警示、人员实地指挥、交通广播播报等方式保证交通安全。同时，内涝报警数据可以与主流导航软件如：高德地图、百度地图、腾讯地图合作，在路径规划和实时导航中避开内涝地点，实现提前规避风险，达到安全通行目的。
系统采用分层分布式架构设计，主要组成部分有感知层、网络层、通信服务层、应用层，总体架构设计如下图所示。
系统架构图
感知设备位于物联网结构中的最底层，通过传感网络获取感知信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。
网络层是数据通信的核心，是数据传输的主要通道，网络层主要采用4G通信网络，具备覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。
通信服务层主要是实现内涝监测设备数据的汇集与数据管理，并提供Socket通讯服务、Data base存储服务、Web Service、MQTT代理服务、App回调服务，实现系统数据与城市内涝监测管理平台对接，为管理平台等应用层提供专业、全面、可靠、稳定的数据通信服务。
应用层为城市内涝监测系统平台及第三方应用平台，为运维部门、管线权属单位等相关部门提供数据展示、决策分析等信息服务，实现对监控区域内的液位、雨量、视频状况进行集中展示与监管，为紧急情况处理、辅助决策判断、综合规划发展等提供支持。
实时监测城市内涝状态，根据预先设定报警规则，对现场液位的异常情况进行实时告警监测。当液位超出阈值时，平台端以及本地立即触发报警，通知相关负责部门采取措施，现场声光报警器以及LED显示屏实现本地报警以及液位信息实时更新展示，系统还会对不同等级的液位进行不同等级的告警。
在电子地图上显示现场位置信息、基础信息、实时状态等，也可以通过文本形式展示监测位置、基础息、实时状态、历史状态记录等信息。
视频监控是城市内涝实时监控的物理基础，管理部门可通过它获得有效数据、图像或声音信息，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，例如道路水位过高、人为破坏设备等状况的及时掌握，用以提供高效、及时地指挥和调度、处理突发事件等。
系统软件具备数据存储、数据查询、数据统计、曲线分析等功能，可导出为EXCEL报表或直接打印。通过对系统中大量的液位数据、雨量数据进行深度挖掘，结合管网其他子系统数据，从不同角度、不同维度、不同需要等方面，对各种数据进行重组、汇总及对比分析，挖掘出更有利于提升排水防涝管理水平和效率的有价值数据。
根据内涝监测设备应用场景不同，采用对应的一杆式内涝监测站、立杆式积水监测仪。内涝监测设备的选型原则如下：
1、 设备应用环境会出现水淹情况，选型的设备需采用IP68防水防尘设计的设备；
2、 设备应用环境属于易积水环境，湿度大，存在少量盐雾，比较容易滋生霉菌，选型的设备具备较好的“三防”特性；
3、 设备安装于户外，监测点位分散，选型的设备供电方式可有市电供电、太阳能或电池供电根据应用场景进行选择；
4、 设备安装于隧道、立交桥下或路沿等，选型的设备需采用4G等穿透性强的无线通讯方式。
以历史暴雨中的实际沥涝情况为参考，对所有监测点的布置进行统一确定，要做到监测点的代表性，在面上要分布均匀，但在个别地势较高路段确定不会发生沥涝的地段可减少布点，在重点路段和历史沥涝严重路段加强监测。做到不同的地段，相同地段的不同地点，进行合理规划。使所得数据既充分有效，又避免冗余。
1、 以现有城市雨水管道的设计方案的划分规则为依据，对城区范围进行划分。若划分过细，可以相邻的田字格形式进行组合为最小单位，划分时还要结合具体的地势起伏情况，使同一单位内地势最低点附近的检查井和管道走向的最下游点进行比较，选择其中较易发生淹没的点作为监测点。
2、 结合历史实际沥涝情况，在常发生淹没的地段加强布点。可选择离地势最低点最近的隧道、立交桥、路沿等布设。
3、 重点路段和建筑要重点监测。车流量大的或周围有重要结构、设施、保护建筑等重点路段，若发生沥涝将会造成较大损失和影响，在布点时除了要在该路段的可能淹没处布点外，还要在其管道的上游或径流的中下游进行沿途监测，形成数据链条。在污水提升泵站的进出口附近，以及排污河和景观河的排水口处布点以测其水位值，从而为泵站的开闭，是否可以向排污或景观河排水提供依据。
4、 还要考虑城市管线敷设、走向及管线间的实际需求。在暴雨发生时要及时了解各管线实际流量，是否满流等情况，为沥涝发生时的管线调度，水泵开闭提供依据。