Регистрация / Вход
Прислать материал

Проведение прикладных научных исследований по разработке автоматизированной информационной системы мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения

Номер контракта: 14.574.21.0088

Руководитель: Фрумин Григорий Тевелевич

Должность: Старший научный сотрудник

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
автоматизированная информационная система, мониторинг и прогноз баланса ливневого стока, технология учета атмосферных осадков, анализ опасных гидрологических явлений, бытовой сброс, химический анализ, загрязняющие вещества, база данных, макет автоматизированной информационной системы

Цель проекта:
Проблематика настоящего проекта заключается в сложности и разнообразии условий формирования поверхностного стока на урбанизированных территориях, необходимости учета климатических изменений, связанных с изменениями воздушной циркуляции, большой антропогенной нагрузке на качественный состав как атмосферных, так и поверхностных вод. Это ставит задачу оценки количественного и качественного состава ливневых стоков в число приоритетных. Решение данной задачи должно включать как минимум два этапа: оперативную оценку текущего состояния (мониторинг) поверхностных водных объектов, а также прогноз возможного будущего состояния. Последний включает предсказание качества стока, формирующегося в городской черте, и объемов стока, которые нуждаются в канализовании и очистке. В связи с большой пространственной и временной неоднородностью условий формирования стока, а также современными требованиями, предъявляемыми к природоохранным и другим организациям, реализация данных этапов должна проводиться в оперативном режиме, на высоком технологическом уровне. Сложность условий, недостаточная изученность влияния урбанизации на метеорологический и гидрологический режимы городских территорий, очевидно, требует проведения комплексных научных исследований. В связи с этим основной целью проекта является создание научно-технического задела в области повышения эффективности мониторинга и прогноза баланса ливневых осадков для городских систем водоотведения за счет более точного пространственного и временного учета выпадающих атмосферных осадков.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными результатами проекта являются:
1) разработка инновационной методики автоматизированного учета, мониторинга и прогноза выпадающих атмосферных осадков на территории крупного промышленного города (на примере Санкт-Петербурга);
2) разработка инновационной технологии прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения за счет более точного пространственного и временного учета выпадающих атмосферных осадков;
3) реализация макета автоматизированной информационной системы мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения, а также статистические оценки распределения осадков по бассейнам канализования ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» для 16 районов города.
Основными характеристиками планируемых результатов являются оценки по проведенным экспериментальным исследованиям макета автоматизированной информационной системы мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения (на опытном бассейне канализования).

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1) В рамках проекта осуществляется разработка технологий оценки качества и количества объемов ливневых стоков для осуществления работы систем водоотведения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» на основе использования информации, получаемых от новейших автоматических осадкомеров, радиолокационных данных и результатов моделирования.
2) Новизной является разработка метода, который позволил бы повысить точность измерений и определения слоя выпадающих атмосферных осадков в разных точках по территории крупного промышленного города.
3) Для сопоставления с мировым уровнем был выполнен патентный поиск в области устройств для непрерывного мониторинга загрязняющих веществ в ливневом стоке, а также в области прогнозирования баланса ливневых стоков. Исследования подтвердили приоритетность реализуемого в проекте подхода по сравнению с мировым уровнем.
4) Способом достижения заявленных результатов является внедрение разработанного макета автоматизированной информационной системы мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения в филиале «Водоотведения» ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Ограничения и риски по использованию данного макета на объектах водоотведения связаны с условиями эксплуатации и профилактики автоматического оборудования, обеспечивающего оперативную информацию на сервер ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основной областью применения полученных результатов является внедрение заявленной технологии при решении задач мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Следует также отметить подтвержденную заинтересованность Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Администрации Санкт-Петербурга для выполнения оценки интенсивности и продолжительности загрязнения водной среды ливневыми стоками. Предполагается по результатам проекта в дальнейшем осуществить практическое внедрение автоматизированной информационной системы мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения в интересах Департамента водоотведения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Возможно тиражирование создаваемой технологии и автоматизированной системы для систем водоотведения и других крупных промышленных российских городов.

Текущие результаты проекта:
Основные результаты, полученные в 2015 году: 1. Проведены теоретические исследования в области мониторинга и прогноза выпадающих атмосферных осадков, формирующих поверхностный сток на территории крупных промышленных городов, включая обоснование возможных направлений теоретических и экспериментальных исследований на основе анализа состояния исследуемой проблемы, результатов патентных исследований, и сравнительной оценки вариантов возможных решений с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по тематике проекта; 2. Разработана методика автоматизированного учета, мониторинга и прогноза выпадающих атмосферных осадков на территории крупного промышленного города (на примере Санкт-Петербурга); 3. Разработана программная документация и программные модули (модуль контроля исходной гидрометеорологической информации, модуль мониторинга и прогноза количества осадков и баланса ливневых стоков, модуль визуализации) макета автоматизированной информационной системы мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения; 4. Выполнены работы по обследованию мест (в количестве не менее 25) для установки автоматических осадкомеров по учету выпадающих атмосферных осадков по бассейнам канализования на территории Санкт-Петербурга; 5. Проведены подготовительные работы (закупка и монтаж необходимого оборудования, включая логгеры и гидрометеорологические датчики, подготовка площадки, подводка систем электроснабжения и связи) и экспериментальные исследования на опытном бассейне (в условиях зимнего периода), предназначенных для организации экспериментальных исследований макета автоматизированной информационной системы мониторинга и прогноза баланса ливневых стоков для городских систем водоотведения; 6. Проведен анализ существующего российского и международного опыта в области мониторинга, учета и управления балансом ливневых стоков городских систем водоотведения. Результаты работы представлены на различных научных и образовательных мероприятиях.