环球视界--国际水务科技前沿(第5期)

美国:利用手机app提供赤潮早期预警
水体富营养化会导致藻类等浮游生物大量繁殖,形成赤潮。蓝藻等浮游生物爆发性增长会大量消耗水中氧气,释放毒素,造成鱼虾等水生生物死亡;如果是水源地或者可人体接触的景观水域出现赤潮,一些藻毒素还可能对人类的呼吸系统和皮肤系统造成损伤。降低赤潮危害最有效措施之一就是提前预警,避免水中蓝藻的产生。然而,提早发现赤潮爆发并非易事,很多时候人们有所警觉时水体已经出现了明显的变色、嗅味。
传统上监测水体的蓝藻繁殖情况需要投入大量人力和财力,根据统计美国过去10年在治理赤潮上花费了超过8亿美元。为了应对赤潮问题,美国环保署EPA与美国国家航空航天局(NASA)、国家海洋和大气管理局(NOAA)和美国地质调查局(USGS)合作,开发了针对蓝藻监测的手机app(CyanobacteriaAssessment Network,  CyAN app),这款app在美国被广泛应用在淡水系统的赤潮早期预警中,帮助当地的水质管理机构制定更加积极主动的赤潮防控方案。
尽管卫星数据已经存在多年,但由于其数据格式复杂,获取和处理数据耗时费力,将卫星数据运用到实际决策中仍然受到了很多限制,CyANapp则简化了这一过程。利用卫星数据,该应用程序绘制美国淡水系统和沿海水域的蓝藻爆发位置,包括全美2000多个大型湖泊和水库蓝藻生物量浓度的卫星数据。湖泊管理者可以每周使用CyANapp来监控他们所在地区的湖泊,在简洁易操作的界面快速提取水质信息,通过浏览移动设备就可以发现水体异常,为可能出现的赤潮风险做初步评估,再有针对性地做进一步的深度分析,并采取相应的决策。
自发布以来,这款app在美国的赤潮预警中发挥了重要作用。水务部门就曾利用app中的卫星数据开展监测,相较传统方法提早7天发现了犹他湖的藻类异常状况并采取了应对措施,通过这样的提前预警为水务部门节约超过37万美元的综合成本。新泽西州开发的赤潮应对战略中也利用整合了app中采集的数据。在对该州7个最大湖泊开展实地筛选和采样的过程中,App应用平台为应急行动人员的调度提供了有效的决策信息。
波兰:SmartBall®智能球成功应用于供热管道探漏
北欧和东欧的冬季寒冷,很多城市会采用集中供暖。和自来水管网一样,热力管线同样会出现漏失。集中供热管道上的热水漏失,是对水和能源的双重浪费。有效的检漏方法能够帮助供热公司减少资源浪费和经济损失。集中供热管道一般由外夹套管、包裹层和内管组成,这种结构保证了管道的保温密闭性。为了适应温度变化造成的热胀冷缩,管道上采用了很多90度弯头和U型回路。然而,热力管道的这些特征让传统的探漏方法难以发挥作用:密闭保温的管道在防止热量流失的同时也阻挡了噪声的传播,无法在管壁听取到漏水噪声。但是,为了保持管道的保温密闭性,供热公司一般并不希望去掉管壁外部的包裹层来安装传感器。

能源公司FortumPower采用了赛莱默旗下公司Pure Technology的SmartBall®智能球技术对其位于波兰Wroclaw的一段老旧集中供热管道进行了试点检测。智能球SmartBall是牵引游动式的探测球,来探测压力管道中的漏水异常音和气囊。SmartBall中的陀螺仪可以在工具穿过管道时显示方向变化,集中供热管线上的弯头位置通过数据分析便可识别出来,通过这样的地理空间参考信息,帮助准确定位漏点。此外,热力管道中的水温度高,很多传统的探测设备都无法抵抗高水温,但试点检测项目显示智能球在105度的热水中可以正常运行。

通过两天的试点测试,技术人员总共对11公里的集中供热管线进行了检测,包括9.2公里的DN1000钢管和2.2公里的DN900钢管。通过对智能球记录的噪声数据进行分析,并与坐标点数据交互参照,精准定位了管道上的异常点。试点检测中清楚地发现了6处漏点,包括供水管线上的2处和回流管线上的4处。通过测试,热力公司对其重要管道的状况有了进一步的了解,智能球平台收集和分析的数据为后续的管道修复和资产管理策略制定提供了重要参考。

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