CN110080364A - 城市内涝控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市内涝控制系统，属于城市防灾技术领域，包括城市内涝控制系统，包括控制中心、监测模块、预警模块、存储模块、控制模块和用户接收端，监测模块、预警模块、存储模块、控制模块和用户接收端分别与控制中心电性连接，监测模块包括积涝点监测、满流管道监测和节点溢流监测，控制模块包括泵站和闸门，泵站顶部设置有下水井，泵站与河流相邻的堤防上固定设置有抽水泵，抽水泵的输出端和输入端上均安装有输水管道，预警模块包括内涝仿真模拟系统，内涝仿真模拟系统包括WRF模型和SWMM模型，本发明可以完全达到对城市内涝进行自动化地预警、监测、施行减灾措施，大大缓解劳动力压力，同时降低了人员参与的危险程度。

Description

城市内涝控制系统

技术领域

本发明涉及城市内涝控制系统，属于城市防灾技术领域。

背景技术

城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象，造成内涝的客观原因是降雨强度大，范围集中，降雨特别急的地方可能形成积水，降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。

中国正处在城市化的高峰期，人口和财富不断向城市集中，城市面积越来越大，就像在摊大饼，原来的河流和湿地都没了，原来可以渗水的地面都变成不渗水的水泥地了，与此同时，生活水平提高后市民对生活环境的要求在不断提高，市民习惯了快节奏的生活方式，就对突然发生的积水和交通瘫痪等不能容忍，一旦城市遭遇强暴雨袭击，突然倍增的洪水无处可去，当然会在城市里肆意奔流，于是，道路瞬间成“河流”，广场立即变“湖泊”，建设在河道、湖畔等低洼地带的居民区、工厂等，随之成了泽国，事实上，城市内涝本身，就是各种“城市病”集中发威的结果。

近年来，随着城市建设的发展，填平了许多具有排水作用的沟渠，开发了许多具有蓄水作用的湿地，城市湖泊和水体等承水体体积逐渐萎缩，城市硬化面积不断扩大，城市下垫面容水能力越来越弱，当前在遇到城市强降水灾害情况下，最有效的措施是利用水务部门管理下的各级泵站及时抽排，闸门是控制和调节河流或水库流量的水工建筑物，按闸门形状可分为平底板闸、拱形闸等，闸门有两大类出流形式，一种是堰流，一种是闸孔出流，堰流是指无压缓流经障壁后，上游产生雍水，从障壁顶部溢流而过的水流现象，而障壁称为堰，闸孔出流是指水流受闸门控制且经闸门底缘和闸底板之间孔口的出流现象，堰流与闸孔出流形式不同，堰流时，上下游的水面线始终连续，闸孔出流时，上下游的水面线由于闸门的阻挡而隔断，而单纯地靠人来控制则需要庞大的人力资源，并且可能有一定的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供城市内涝控制系统，可以有效解决背景技术中提到的城市内涝自动化程度不足，需要庞大的人力资源，具有安全隐患的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

城市内涝控制系统，包括控制中心、监测模块、预警模块、存储模块、控制模块和用户接收端，所述监测模块、所述预警模块、所述存储模块、所述控制模块和用户接收端分别与所述控制中心电性连接。

进一步而言，所述监测模块包括积涝点监测、满流管道监测和节点溢流监测。

进一步而言，所述控制模块包括泵站和闸门。

进一步而言，所述泵站顶部设置有下水井，所述泵站与河流相邻的堤防上固定设置有抽水泵，所述抽水泵的输出端和输入端上均安装有输水管道。

进一步而言，所述预警模块包括内涝仿真模拟系统，所述内涝仿真模拟系统包括WRF模型和SWMM模型。

进一步而言，所述存储模块包括数据库存储装置，所述数据库存储装置中存储的数据包括：所述内涝仿真模拟系统运行过程中产生的结果数据、所述WRF模型和所述SWMM模型的结果及所述控制模块的记录数据、所述监测模块的监测数据。

本发明有益效果：

本发明能够对城市内涝的发生进行预报预警，并实时监测内涝状况，达到完全自动化采取措施缓解城市内涝状况，相比传统需要大量人力资源的减灾措施，本发明可以完全达到对城市内涝进行自动化地预警、监测、施行减灾措施，大大缓解劳动力压力，同时降低了人员参与的危险程度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的泵站的结构图。

图3是本发明闸孔淹没出流的流态图。

图4是本发明闸孔自由出流的流态图。

图5是本发明宽顶堰淹没出流的流态图。

图6是本发明宽顶堰自由出流的流态图。

图中标号：1-积涝点监测、2-满流管道监测、3-节点溢流监测、4-监测模块、5-控制中心、6-预警模块、7-WRF模型、8-存储模块、9-数据库存储装置、10-控制模块、11-泵站、12-闸门、13-下水井、14-抽水泵、15-输水管道、16-用户接收端、17-内涝仿真模拟系统、18-SWMM模型。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图6所示，城市内涝控制系统，包括控制中心5、监测模块4、预警模块6、存储模块8、控制模块10和用户接收端16，监测模块4、预警模块6、存储模块8、控制模块10和用户接收端16分别与控制中心5电性连接。

监测模块4包括积涝点监测1、满流管道监测2和节点溢流监测3，能够实时监测整个城市的内涝发生情况，并且实时将监测数据反馈给控制中心5，通过接收城市内涝监测模块4的实时数据，结合内涝仿真模拟系统17进一步计算不同开度下的排流速度，优化控制模块10所包括的泵站11和闸门12的排水速率，达到智能化、自动化缓解城市内涝灾情的目的；

泵站11顶部设置有下水井13，泵站11与河流相邻的堤防上固定设置有抽水泵14，抽水泵14的输出端和输入端上均安装有输水管道15；

预警模块6包括内涝仿真模拟系统17内涝仿真模拟系统17包括WRF模型7和SWMM模型18，存储模块8包括数据库存储装置9，数据库存储装置9中存储的数据包括：内涝仿真模拟系统17运行过程中产生的结果数据、WRF模型7和SWMM模型18的结果及控制模块10的记录数据、监测模块4的监测数据，其中，SWMM( Storm Water Management Mode)模型是美国环保局研制的城市雨洪过程和水质过程的数学模型,它能够模拟出城市降雨径流和水质污染运动的全过程,并输出径流过程中节点的溢流和水质状况，SWMM模型被广泛应用于城市地区暴雨洪水、合流制水道、排污管道等其他排水系统的规划、分析和设计，SWMM作为综合性城市暴雨径流预报模型,不仅仅可以对流域单一场次降雨的水质水量径流过程进行模拟,也可以进行长期连续的降雨过程模拟,并且细化到管道的流速、径流深度、流量峰值等通过对气象条件的模拟预报，让内涝仿真模拟系统17结合历年的内涝经验对内涝的发生及严重程度进行预报预警，然后相应的控制模块10便会启动相应的措施应对；

其中，控制中心对于排水措施的判断条件如下：首先对闸门上的水深H1、闸门下的水深H2进行监测，测量开度e，同时测量跃后水深h，然后控制中心计算e/H1是否小于等于0.65，如果e/H1小于等于0.65，则启动闸孔出流，然后计算H2是否小于h，如果H2小于h，则启动闸孔自由出流，流态图如图4所示，如果H2大于等于h，则启动闸孔淹没出流，流态图如图3所示；

若e/H1大于0.65，则启动宽顶堰出流，然后计算H2/H1是否大于0.8，若H2/H1大于0.8，则启动宽顶堰淹没出流，流态图如图5所示，若H2/H1小于等于0.8，则启动宽顶堰自由出流，流态图如图6所示。

用户接收端16则用于接受城市内涝的预报预警系统发布的预警信息，并能够通过互联网查看城市内涝灾情的发生情况，以及实时监测排水措施的实施情况，同时，当闸门和泵站出现故障时，用户接收端16还可以接收控制中心5传来的故障信息，以供指挥人员调度工作人员及时检修。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.城市内涝控制系统，包括控制中心（5）、监测模块（4）、预警模块（6）、存储模块（8）、控制模块（10）和用户接收端（16），其特征在于：所述监测模块（4）、所述预警模块（6）、所述存储模块（8）、所述控制模块（10）和用户接收端（16）分别与所述控制中心（5）电性连接。

2.根据权利要求1所述的城市内涝控制系统，其特征在于：所述监测模块（4）包括积涝点监测（1）、满流管道监测（2）和节点溢流监测（3）。

3.根据权利要求1所述的城市内涝控制系统，其特征在于：所述控制模块（10）包括泵站（11）和闸门（12）。

4.根据权利要求3所述的城市内涝控制系统，其特征在于：所述泵站（11）顶部设置有下水井（13），所述泵站（11）与河流相邻的堤防上固定设置有抽水泵（14），所述抽水泵（14）的输出端和输入端上均安装有输水管道（15）。

5.根据权利要求1所述的城市内涝控制系统，其特征在于：所述预警模块（6）包括内涝仿真模拟系统（17），所述内涝仿真模拟系统（17）包括WRF模型（7）和SWMM模型（18）。

6.根据权利要求1或5所述的城市内涝控制系统，其特征在于：所述存储模块（8）包括数据库存储装置（9）,所述数据库存储装置（9）中存储的数据包括：所述内涝仿真模拟系统（17）运行过程中产生的结果数据、所述WRF模型（7）和所述SWMM模型（18）的结果及所述控制模块（10）的记录数据、所述监测模块（4）的监测数据。