CN109492870A - 基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,先在生物滞留池施工阶段对其内部结构参数和填料性能进行实测;再在生物滞留池竣工阶段进行表面结构参数、排水性能和植物生长情况的实测和检查;然后用模拟软件建立由汇水区域汇集,经生物滞留池渗透、滞蓄和净化,最终排放至排水节点的雨水控制流程模型;再将前述的实测值带入模拟软件中的生物滞留池绩效考核指标的相关影响参数中,进行生物滞留池总悬浮物去除率现场试验,修正模拟软件中总悬浮物去除率模型中的指数衰减系数k和本底浓度c,最终运行修正后的实测值模型,获得生物滞留池的年径流控制量和年总悬浮物去除率,本发明为判断生物滞留池能否达到改造要求提供参考依据。

Description

基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法
技术领域
本发明涉及海绵城市建设技术领域,特别涉及一种基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法。
背景技术
在城市建设过程中,城市化进程改变了区域下垫面条件,也改变了天然状态下的水循环机制,进而对自然水循环造成严重的干扰破坏,引发水体污染以及河流生态系统破坏等问题。海绵城市建设采用低影响开发模式的海绵设施,从源头控制径流的产生,使城市开发后的水文特征接近于开发前,以控制面源污染,缓解城市内涝。
生物滞留池作为一种常见的海绵设施,可在径流控制的同时,有效完成雨水净化,实现对其建设区域的水文水质改善,得到了越来越广泛的应用。然而,有些海绵建设改造项目不具备生物滞留池的现场监测条件,无法实现其改造效果的多年实时监测,且现有监测存在监测偏差较大、数据缺失较多、监测周期较短等问题。针对生物滞留池的绩效考核无法进行定量预测和评价。
在推进海绵城市建设的同时,开展生物滞留池在实际降雨过程中的绩效考核指标评估,可以为海绵城市建设效果评价和成果展示提供依据,对促进生物滞留池性能改进和海绵建设目标落实具有重要意义。
发明内容
为了弥补以上不足,本发明提供了一种基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,该基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法有利于对生物滞留池在实际多年降雨过程中的绩效考核进行定量评价。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,具体步骤如下:
步骤一:在生物滞留池的施工阶段对其内部结构参数和填料性能进行实测值检测;
步骤二:在生物滞留池的竣工阶段进行表面结构参数、排水性能和植物生长情况的实测值测量和检查;
步骤三:使用雨洪模型模拟软件建立由汇水区域汇集,经生物滞留池渗透、滞蓄和净化,最终排放至排水节点的雨水控制流程模型,所述雨洪模型模拟软件为MUSIC模拟软件、SWMM 模拟软件或自编模拟软件中的一种;
步骤四:将步骤一和步骤二中得到的实测值带入步骤三模拟软件中的生物滞留池绩效考核指标的相关影响参数中;
步骤五:进行生物滞留池总悬浮物去除率现场试验,修正模拟软件中总悬浮物去除率模型中的指数衰减系数k和本底浓度c;
步骤六:运行修正后的实测值模型,通过模型自动运行以及计算获得生物滞留池的年径流控制量和年总悬浮物去除率。
作为本发明的进一步改进,所述步骤一中实测的生物滞留池的施工阶段内部结构参数包括过滤层厚度、过渡层厚度、排水层厚度、是否铺设隔水层以及是否有保水层,所述的填料性能包括保水层孔隙率、填料渗透系数和填料孔隙率。
作为本发明的进一步改进,所述步骤二中实测的生物滞留池竣工阶段表面结构参数包括生物滞留池面积、生物滞留池周长和滞留层高度,所述的排水性能包括溢流井井口内径、排水层盲管内径和管底高程以及溢流井排水管内径和管底高程。
作为本发明的进一步改进,排水性能的计算是将排水层盲管内径和溢流井排水管内径分别与其设计值进行对比,根据排水层盲管管底高程和溢流井排水管管底高程判断排水管线是否反接,对设计排水能力进行折算最终获得实际排水能力。
作为本发明的进一步改进,步骤三模拟软件中的生物滞留池绩效考核指标的相关影响参数包括生物滞留池面积、填料面积、无隔水层宽度、滞留层高度、过滤层厚度、填料渗透系数、填料孔隙率、保水层孔隙率、溢流堰宽度、下渗系数和植物特性。
作为本发明的进一步改进,总悬浮物去除率模型采用总悬浮物浓度指数衰减模型。
作为本发明的进一步改进,模型关键参数指数衰减系数k 和本底浓度c的修正方法为:在模拟软件中调整指数衰减系数 k和本底浓度c,直到总悬浮物去除率模拟值和检测值一致,确定最终的模型关键参数指数衰减系数k和本底浓度c。
作为本发明的进一步改进,所述的年径流总量控制率计算方法为:年径流总量控制率=(年进流量-年出流量)/年进流量×100%。
作为本发明的进一步改进,所述的年总悬浮物去除率计算方法为:年总悬浮物去除率=(年进流总悬浮物浓度-年出流总悬浮物浓度)/年进流总悬浮物浓度×100%。
作为本发明的进一步改进,在步骤一之前先收集生物滞留池所在市5-15年的气象数据,包括降雨量和蒸发量数据。
本发明的有益技术效果是:本发明克服了现有监测条件不足以对生物滞留池在实际降雨过程中产生的绩效进行定量评估的困难,引入生物滞留池的关键参数实测值,与绩效考核指标计算模型相结合,得到年径流总量控制率和总悬浮物去除率评估结果,为判断生物滞留池能否达到改造要求提供参考依据。
附图说明
图1为本发明的流程示意图;
图2为本发明实施例采用Mean Annual Loads模拟结果图。
具体实施方式
下面结合图1,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
以昆山市海绵城市建设示范区某生物滞留池为评估对象,根据本发明提供的步骤,进行基于实测值的生物滞留池绩效考核指标评估:
步骤一:在生物滞留池的施工阶段进行内部结构参数、填料性能的实测值检测;
其中,内部结构参数包括过滤层厚度、过渡层厚度、排水层厚度、是否铺设隔水层以及是否有保水层;填料性能包括保水层孔隙率、填料渗透系数和填料孔隙率,无保水层时不考虑保水层孔隙率,具体如表1所示。
表1施工阶段实测值
施工阶段实测值 测量和检查结果
过滤层厚度 0.4m
过渡层厚度 0.1m
排水层厚度 0.2m
是否铺设隔水层
是否有保水层
填料渗透系数 156mm/h
填料孔隙率 0.32
保水层孔隙率 /
步骤二:在生物滞留池的竣工阶段进行表面结构参数、排水性能和植物生长情况的实测值测量和检查;
其中,表面结构参数包括生物滞留池面积、周长和滞留层高度;排水性能包括溢流井井口内径、排水层盲管内径和管底高程以及溢流井排水管内径和管底高程。
实际排水能力的计算是将排水层盲管内径、溢流井排水管内径与其设计值进行对比,根据排水层盲管管底高程、溢流井排水管管底高程判断排水管线是否反接,对设计排水能力进行折算得到的。具体如表2所示。
表2竣工阶段实测值
竣工阶段实测值 测量和检查结果
生物滞留池面积 12.1m<sup>2</sup>
生物滞留池周长 15.6m
滞留层高度 0.2m
溢流井井口内径 45cm
排水能力 171.2L/s
植物生长情况 密度较大,生长良好
步骤三:使用MUSIC模拟软件建立生物滞留池及其汇水区域、排水节点的雨水控制流程模型,汇水区域模型采用Source Node中的Urban节点,生物滞留池模型采用TreatmentNode 中的Bioretention节点;
步骤四:将步骤一和步骤二得到的实测值代入模拟软件中生物滞留池绩效考核指标的相关影响参数中;
其中,生物滞留池绩效考核指标的相关影响参数包括生物滞留池面积、填料面积、无隔水层宽度、滞留层高度、过滤层厚度、填料渗透系数、填料孔隙率、保水层孔隙率、溢流堰宽度、下渗系数、植物特性,其与实测值的对应关系如表3所示,生物滞留池铺设隔水层时无隔水层宽度为0。
表3实测值和模型参数对应关系
步骤五:进行生物滞留池总悬浮物去除率现场试验,修正总悬浮物去除率模型中的k、c参数,修正结果为k=800,c=20;
其中,总悬浮物去除率模型采用悬浮物浓度指数衰减模型:
(cout-c)/(cin-c)=e-k/q
式中:c——本底浓度(mg/L);
k——指数衰减系数(m/a);
cin——进水浓度(mg/L);
cout——出水浓度(mg/L);
q——水力负荷(m/a);
步骤六:使用昆山市2007年11月至2016年7月共8年多的连续降雨和多年平均月蒸发数据作为气象输入数据,计算步长取6min,运行修正后的实测值模型,得到Mean AnnualLoads模拟结果如图2所示:
年进流量为243m3/a,年出流量为56.1m3/a,年进流总悬浮物浓度为40.3kg/a,年出流总悬浮物浓度为2.11kg/a,然后根据公式进行生物滞留池的绩效考核指标计算如下:
年径流总量控制率=(243m3/a-56.1m3/a)/243m3/a ×100%=76.9%
年总悬浮物去除率=(40.1kg/a-2.87kg/a)/40.1kg/a ×100%=92.84%。

Claims (10)

1.一种基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:具体步骤如下:
步骤一:在生物滞留池的施工阶段对其内部结构参数和填料性能进行实测值检测;
步骤二:在生物滞留池的竣工阶段进行表面结构参数、排水性能和植物生长情况的实测值测量和检查;
步骤三:使用雨洪模型模拟软件建立由汇水区域汇集,经生物滞留池渗透、滞蓄和净化,最终排放至排水节点的雨水控制流程模型;
步骤四:将步骤一和步骤二中得到的实测值带入步骤三模拟软件中的生物滞留池绩效考核指标的相关影响参数中;
步骤五:进行生物滞留池总悬浮物去除率现场试验,修正模拟软件中总悬浮物去除率模型中的指数衰减系数k和本底浓度c;
步骤六:运行修正后的实测值模型,通过模型自动运行以及计算获得生物滞留池的年径流控制量和年总悬浮物去除率。
2.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:所述步骤一中实测的生物滞留池的施工阶段内部结构参数包括过滤层厚度、过渡层厚度、排水层厚度、是否铺设隔水层以及是否有保水层,所述的填料性能包括保水层孔隙率、填料渗透系数和填料孔隙率。
3.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:所述步骤二中实测的生物滞留池竣工阶段表面结构参数包括生物滞留池面积、生物滞留池周长和滞留层高度,所述的排水性能包括溢流井井口内径、排水层盲管内径和管底高程以及溢流井排水管内径和管底高程。
4.根据权利要求3所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:排水性能的计算是将排水层盲管内径和溢流井排水管内径分别与其设计值进行对比,根据排水层盲管管底高程和溢流井排水管管底高程判断排水管线是否反接,对设计排水能力进行折算最终获得实际排水能力。
5.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:步骤三模拟软件中的生物滞留池绩效考核指标的相关影响参数包括生物滞留池面积、填料面积、无隔水层宽度、滞留层高度、过滤层厚度、填料渗透系数、填料孔隙率、保水层孔隙率、溢流堰宽度、下渗系数和植物特性。
6.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:总悬浮物去除率模型采用总悬浮物浓度指数衰减模型。
7.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:模型关键参数指数衰减系数k和本底浓度c的修正方法为:在模拟软件中调整指数衰减系数k和本底浓度c,直到总悬浮物去除率模拟值和检测值一致,确定最终的模型关键参数指数衰减系数k和本底浓度c。
8.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:所述的年径流总量控制率计算方法为:年径流总量控制率=(年进流量-年出流量)/年进流量×100%。
9.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:所述的年总悬浮物去除率计算方法为:年总悬浮物去除率=(年进流总悬浮物浓度-年出流总悬浮物浓度)/年进流总悬浮物浓度×100%。
10.根据权利要求1所述的基于实测值的生物滞留池绩效考核指标计算方法,其特征为:在步骤一之前先收集生物滞留池所在市5-15年的气象数据,包括降雨量和蒸发量数据。
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