CN112525255B - 暗涵排水口排查流程及排口溯源方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，包括以下步骤：(1)利用排查机器人对暗涵主线进行全线排查，并获取排口影响资料，水质数据，坐标等排口基础数据信息；(2)根据步骤(1)获取的排口数据信息，对排放口进行整理归类，判定疑似混流排口等排口类型并提取相关信息。(3)对疑似排口中污染物进行溯源排查，并发现全部流入混流排口的源头污染源点位置。本发明的暗涵排查流程和溯源排查方法，可为城市基础设施改造和水环境改善提供一种简易解决路径，并可以根据排查方法验证改造成效。

Description

暗涵排水口排查流程及排口溯源方法

技术领域

本发明涉及排水系统，具体涉及排水暗涵内排水口的排查流程及排口溯源方法、暗涵排查装备。

背景技术

排水暗涵作为城市地下雨水排放系统的重要组成部分，在城市防洪排涝方面发挥着重要作用。但由于城市发展过程中大量人口的涌入，排水设施没有满足供给要求，致使污水雨水存在大量混接现象，导致下游河道水质恶化。

通常在上游没有雨污分流完全的情况下，对于暗涵中的污水，主要采用下游截流的方式将污水收集到市政污水管道中，但是这种方法在雨季时会存在雨水溢流问题，下游污水管不能承接的雨水，携带大量污水流入河道，对河道造成污染。除此之外当河道水位高时，河水会通过截留设施倒灌回市政污水管，对市政污水收集系统造成很大影响。因此暗涵彻底的雨污分流对于下游河道以及暗涵本身水质有重要影响。

目前对于居住排水小区的雨污分流改造方法有很多，由于小区中管线通常都有检修孔，因此对于雨污水混接的点位可以很快发现，但是由于暗涵大都全部封闭，内部条件复杂，从岸上很难发现暗涵内部的排水情况，因此通过机器人等装置对于暗涵内部排水情况的调查就尤为重要。

对暗涵排水情况调查清楚后，如何判定雨污水混接点也尤为重要，排水口类型的判定直接影响后续整体整治方案，通常对于雨污水混接点位需要上溯追踪污染源位置，因此一种合理可行的溯源方法对于暗涵排水口改造也十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，用在暗涵排水口改造前的系统排查，对暗涵内部排水设施情况进行系统分析，并根据调查结果，利用该流程体系，判定排水口类型，对存在雨水污水混接情况的排水口，对污源头位置进行追踪判定，为后续相关工程措施提供足量准确的信息，以确保后续设计和施工质量能够达到预期效果。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、获取排查暗涵的主线信息，包括暗涵三维图、暗涵排口坐标、尺寸、高程、坐标、是否有污染源流出；

(2)、对获取暗涵的主线信息的排口信息进行分析统计，对排口进行筛选；

(3)、在步骤(2)的基础上对判定存在混接情况的排口进行溯源排查，发现污染源点的位置。

在进行步骤(1)之前，对暗涵排查安全进行评估，并基于暗涵评估结果决定是否执行步骤(1)。

在一些具体的实施方案中，步骤(1)所述的排查前安全风险判定包括暗涵主线长度初探，暗涵有限空间作业风险程度，暗涵内部淤积复杂情况以及暗涵内有毒气体分布情况进行风险因素识别，包括对包括暗涵内淤泥深度，水位深度，汇水范围在内的风险因素进行识别判定。对满足安全评估要求的暗涵进行下一步骤的排查，对于不满足排查要求的暗涵采取辅助措施，待辅助措施完成后进行二次评估。

在一些具体实施方案中，步骤(1)所述的暗涵主线信息包括对暗涵三维结构信息的获取，所获取信息包含暗涵每一个点位的三维坐标，并对暗涵内所有排水口信息进行详细采集，包括但不限于排水口尺寸，排水口上游的管道材质，排水口纵向高度，排水口高清影像资料。并对有流态流动的排水口可进行水样信息采集，对流态进行流量测定。

可用于步骤(1)排查信息采集的无人排查装置可采用排查机器人，所述排查机器人包括搭载的动力模块，所述动力模块为排查机器人提供动力；所述排查机器人还包括搭载的三维激光扫描模块，能对暗涵内部进行全景三维激光扫描；所述排查机器人还包括搭载的高清影像收集模块，能对暗涵内及排水口进行影像拍摄；所述排查机器人还包括搭载的水质在线检测模块，能对暗涵内排水口流水进行在线数据检测，水质检测模块包括但不限于氧化还原电位探头，溶解氧检测探头以及部分离子探头，可对水样进行快速检测；所述的排查机器人还包括搭载的采集模块，能对暗涵排水口水样进行采集，储存的水样可在排查完毕后取出进行详细检样。；所述排查机器人还包括搭载的存储模块，可对所述三维激光扫描模块，高清影像收集模块，水质检测模块数据进行实时存储；所述排查机器人还包括搭载的解析模块，能对高清影像收集模块，水质检测模块采集信息进行数据提取，将所有排水洞口采集的水质、水量和影像资料进行数据分析及处理，并判定排口类型，并将处理结果储存在储存模块中；所述排查机器人还包括搭载的无线通讯模块，能实时将数据信息发送至排查人员，实现人工操作排查机器人进行排查作业；所述排查机器人还包括搭载的定位模块，比如北斗定位模块、GPS定位模块等，可对排查机器人、所有排水洞口进行位置定位。

在具体实施过程中，还包括在步骤(2)中对无人排查装置采集的数据的分析，无人排查装置采集的数据信息，包含暗涵内部所有排水口的水量，水质，影像资料，尺寸以及坐标点等数据信息。

根据排查无人机器人中数据采集信息，当采集的数据影像信息中没有水从排口中流出则判定该排口属于待定排口；当采集的数据影像信息中有水流出，通时初步测取流量和水质。根据解析模块判定，当水质检测信息高于设定数值时，判定该排口为混接排口；当水质检测信息低于设定数值，水量信息高于设定值时，则判定该排口为疑似混接排口。当水质信息和水量信息均高于设定值时，则判定该排口为重度混接排口。其中排查出的疑似排口，混接排口和重度混接排口需要进行下一个流程来进行溯源排查。

在具体实施过程中，一种优选的溯源排查流程如下。根据步骤(2)判定的疑似混接排口、混接排口和重度混接排口以及其对应的高清影响资料，水样检测结果以及洞口数据信息和坐标数据信息，首先确定需溯源排口定位数据信息，根据定位数据信息在地面定位，如定位地面不存在管道检查井，则根据高程和坐标和长度信息进行探挖。如定位数据管道检查井中没有水流动，则对检查井与排口坐标之间的管道进行检测；如井内有流水流动，则需要对检测井中的流量与需溯源排口处检测流量进行对比，如井内流量小于需溯源排口的流量，则对检查井与排口坐标之间的管道进行检测；如流量检测数据流量与需溯源排口流量一致或接近，则对该检查井上游1个或多个检查井内水量进行检测。当上游1个或多个检查井内水量总和小于该检查井的流量时，则对本次检测检查井与上游1个或多个检查井之间的管道进行检测；当上游1个或多个检查井内水量总和与本次检测检查井流量一致或者接近，或者当上游1个或多个检查井内水量与管道中进入的外水流量之和一致或者接近时，则以上游1个或多个检查井为起点，继续上溯判定，直到所有检测检查井内均为起点且无水流动的检查井，则溯源流程结束。

在具体实施过程中，待暗涵排放口整改完毕后，根据步骤(1)，步骤(2)以及步骤(3)对改造后暗涵进行结果验证，通过复查来二次筛选，如未发现疑似混接排口，混接排口和重度混接排口以后，则判定暗涵整改完毕。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明提供了一种地下暗涵排放口的排查流程和方法，为目前我国水环境整治领域暗涵治理提供了一种可选的流程方法，填补了目前暗涵治理在我国水环境整治领域的空白。通过本发明排查流程和方法可以为相关设计，施工单位提供较为完整的暗涵数据信息和排口信息，为后续设计和实施提供依据，本发明的流程和排查方法也可作为暗涵整治后验收的方法。

(2)本发明还进一步提供了一种暗涵排水口数据采集和类型判定的方法，通过暗涵排查装置及其内部搭载的相关模块组，可以快速的判定排数水口类型，为后续问题排口的溯源排查提供准确可靠的基础资料。

(3)本发明还进一步提供了一种快速溯源排查污染物的方法，为工程应用提供了一种可行办法，为暗涵中混接排口改造设计，施工和维护提供可靠数据信息。

(4)本发明中所阐述的暗涵排查流程和溯源排查办法不局限于应用在暗涵排查中，也即可应用在雨污水管网混接改造中。

附图说明

图1是本发明暗涵溯源排查方法主流程图；

图2是本发明无人排查装置结构示意图；

图3是本发明暗涵主线排查获取信息示意图；

图4是本发明排口溯源排查流程图；

图5是本发明排口溯源排查示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1，本发明提供的一种暗涵排水口排查及溯源排查方法，主要包括以下步骤：

步骤S10：暗涵排查前的安全评估

暗涵排查前的暗涵评估包含在暗涵排水口排查流程内，为暗涵排查前的第一步工作，在暗涵排查前要对拟排查暗涵内的风险因素进行识别，包括但不限于暗涵上部结构稳定性，暗涵内淤积情况，暗涵内有毒气体情况，暗涵内水深水量，雨季暗涵汇水时间，洪峰流量，逃生通道情况等，并根据评估结果采取相应的安全或工程辅助措施，可采用综合评分等手段判定是否进行下一步，如暗涵无重大结构性缺陷，淤积深度小于安全设定值，暗涵内有毒气体低于安全设定值，暗涵内水深低于安全设定值，暗涵汇水时间长度小于安全设定值，洪峰流量低于安全设定值，逃生通道距离小于安全设定值等情况时，确认满足安全评估要求，则进入下一步程序，其中安全设定值根据地区外部条件差异可根据实际情况调整。

步骤S20：利用排查机器人实施暗涵主线信息排查及排口数据获取。

在上一步满足设定要求后，执行暗涵主线排查信息及排口数据获取工作，根据暗涵排查机器人获取暗涵起点到终点包括暗涵长度、暗涵断面尺寸、暗涵内数据影像资料、暗涵排口信息、暗涵流量数据信息、暗涵三维坐标点、排放口高程及尺寸等信息进行S30混接排口筛选。

如图2所示，本发明提供了一种暗涵排查机器人的结构形式。该排查装置由动力模块101、无线通信模块102、存储模块103、高清影像拍摄模块104、水质监测模块105、三维激光扫描模块106、采集模块107、解析模块108、GPS定位模块109、控制模块110这10大部分组成。

动力模块101为无人排查装置提供转移动力，本实施例中，所述动力模块101包含但不局限于车轮式行进设备，履带式行进设备，船载螺旋桨式行进设备、无人机搭载行进设备等类型的动力提供单元。动力模块101通过装置中搭载的无线通信模块102接收外部控制模块110发送的信号，可受地面人员手动控制行进距离和位置等信息，操作人员在地面可通过控制模块110控制排查装置行进方向，转向等命令；排查装置还搭载三维激光扫描模块106，排查人员可根据控制模块110发出启动信号，启动暗涵内三维激光扫描，三维激光扫描模块可采集暗涵内部包括三维坐标等数据信息，并将扫描信息转入存储模块103中。

暗涵排查装置还搭载高清影像拍摄模块104，该模块包含LED等照明辅助拍摄设备，并搭载高清变焦摄像头，可根据控制模块110发出的指令信号实施开启拍摄，并将影像数据通过无线通信模块102实时传送回控制模块110中，也可根据110控制模指令开启摄影模式，将拍摄影像数据信息储存在存储模块103中，高清影像拍摄模块104可接收解析模块108数据，当所拍摄的高清影响资料中有移动影像数据时，自动拍摄并存储照片，将排口中流动液体及时采集信息并储存。

水质检测模块105包含水样在线检测设备，包含但不局限于在线氧化还原电位检测探头、在线溶解氧检测探头以及其它离子检测探头，可根据控制模块110发出启动指令，对排口流出水体进行在线检测，并将检测结果储存在存储模块103，水质检测模块105启动时，自动启动高清影像拍摄模块104记录影像资料。

采集模块107包含水样采集模块及相应的水样保存容器，可根据控制模块110发出的指令信号，启动水样采集，并将采集样品保存在容器瓶中，水样采集方法包括但不局限于容器，抽取等采集方法。

设备搭载GPS定位模块109，可实时定位排查装置位置，并通过无线通信模块102将定位信息发送到控制模块110中，GPS定位模块109在高清影像拍摄模块104和三维激光扫描模块106启动时自动开启，用来二次矫正并采集坐标信息。

解析模块108根据高清影像拍摄模块104、水质检测模块105、三维激光扫描模块106等采集数据信息，通过设定程序初步判定排口类型信息，并将同一排口信息及判定类型储存在存储模块103中，用于排查后数据信息提取。

如图1、3，对于S20暗涵主线信息获取，本发明还对暗涵排查装置排查信息获取流程进行设定。

排查装置排查第一步201是外部条件排除，需要根据主线排查流程中步骤S10安全评估基础上做出不利条件排除后开始排查工作，不利条件排除包括但不限于暗涵结构性修复，暗涵清淤，暗涵通风，暗涵导排，暗涵开孔，暗涵应急逃生通道设置等内容。第二步202是三维激光扫描，利用排查装置搭载设备，通过人工地面操作，控制排查装置行进并对暗涵进行三维激光扫描；第三步203是对暗涵内排放口数据进行资料采集，通过地面操作人员观察影像数据信息，发现排口后对数据信息进行采集；第四步204是暗涵内排放口图像解析，通过高清影像拍摄模块对排口进行影像影像数据采集；第五步205是水样检测，对有水流出的排放口，通过排查人员控制，对排水口进行水样检测。第六步206是水样采集，对有水流出的排放口，通过排查人员控制对水样进行采集保存。

如图1、4，对于S40混接点位溯源排查，本发明还包含一种排放口溯源排查流程方法，以下结合图4、5的具体实施案例进行说明。

根据205水样检测和206水样采集的数据信息和水样检测结果，对混接排放口进行初步筛选的结果301，确定需要溯源排查的排放口对象。根据定位数据是否存在检查井302确定坐标点位置是否在地面可以找到检查井，如果没有则执行308根据高程坐标数据探挖，来寻找污染物源头或上一个连通检查井；如果找到地面检查井则执行步骤303检查井中是否有流动水源；如果检查井内没有水源流动，则执行309步骤对两段检查井之间的管道进行检测，找出污染源头；如井内有水源流动，则执行304步骤井内流量是否与待检测溯源排口流量一致，如流量不一致，则对两个检查井间的管道进行检测，找出污染源头，并且继续重复303步骤向上游溯源；如井内有水流动且流量与待溯源排口流量一致或接近时，则不需要对两个检查井之间的管道进行检测，直接对与该检查井相连的上一个或多个检查井进行检测；执行305步骤，判断上一个或多个检查井是否有水流动，如井内均无水流动，则执行步骤311对检查井与检查井之间的管道进行检测，发现污染源头；如上一个检查井或多个检查井之间流量之和与前端检查井一致或接近，则重复303步骤判断井前一个检查井是否有水；如检查井中无流水，则执行307判断该检查井是否为起点井，如是则执行313结束溯源排查结果，如不是则返回303步骤。

下面以具体实施案例对本发明中溯源排查流程进行讲解。

在一次排查任务中发现疑似混接排口1，并根据排查装置确定流量为x，通过坐标数据信息在地上发现检查井2，根据检查结果发现检查井2中有水体流动，并且水体流量与待检测混接排口1流量一致，通过排查发现检查井2分别通过管道与检查井3和检查井4相连，检查井3和检查井4分别有水流动，根据流量检测发现3和4中水源流量之和与检查井2的流量差值小于设定值，则不对2-3和2-4间管道进行检测。通过检查发现与检查井3相连的检查井5和检查井6分别有水流动。通过检测发现检查井5中有水流动并且为起点井，因此该段排查结束并发现污染源点1。通过检测发现检查井6中没有水流动则停止该段溯源排查，并对3-6管道进行检测发现污染源点2；根据对检查井4检测发现污染源点3，并且与上游相连检查井7和检查井8，检查井7测无水流出，检查井8有水流出，发现污染源点4，至此发现全部污染源点1～4，且流量之和与待溯源排口流量一致或差值小于设定值，对于疑似混接排口1的溯源排查工作结束。

上述内容仅用于说明本发明，其中部分结构、工艺等都可以有所变化，凡是在本发明中基础上进行等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、获取排查暗涵的主线信息，包括暗涵三维图、暗涵排口坐标、尺寸、高程、坐标、是否有污染源流出；

（2）、对获取暗涵的主线信息的排口信息进行分析统计，对排口进行筛选；

（3）、在步骤（2）的基础上对判定存在混接情况的排口进行溯源排查，发现污染源点的位置；

根据步骤（2）对排口进行信息采集，将排口分为待定排口、疑似混接排口、混接排口和重度混接排口四种类型；步骤（3）所述的溯源排查，通过检查疑似混接排口、混接排口及重度混接排口的上一个检查井流量进行数据对比，并根据对比结果，逐渐上溯检查井位置，直到排查出全部污染源头，其中排查出的疑似排口，混接排口和重度混接排口需要进行溯源排查；

对疑似混接排口，混接排口和重度混接排口三种类型排口连接的检查井进行流量检测，并分别与其排口的流量比对，如流量一致，则继续上溯检测与检查井连接管道的流量，如流量不一致则检测两检查井之间管道，依次类推，直到排口所对应的连接管路上检测到无水流动的检查井。

2.根据权利要求1所述的暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，其特征在于，步骤（1）中采用排查机器人，所述排查机器人包括搭载的动力模块，所述动力模块为排查机器人提供动力；所述排查机器人还包括搭载的三维激光扫描模块，能对暗涵内部进行全景三维激光扫描；所述排查机器人还包括搭载的高清影像收集模块，能对暗涵内及排水口进行影像拍摄；所述排查机器人还包括搭载的水质在线检测模块，能对暗涵内排水口流水进行在线数据检测；所述的排查机器人还包括搭载的采集模块，能对暗涵排水口水样进行采集；所述排查机器人还包括搭载的存储模块，可对所述三维激光扫描模块，高清影像收集模块，水质检测模块数据进行实时存储；所述排查机器人还包括搭载的解析模块，能对高清影像收集模块，水质检测模块采集信息进行数据提取并判定排口类型；所述排查机器人还包括搭载的无线通讯模块，能实时将数据信息发送至排查人员；所述排查机器人还包括搭载的定位模块，能对排查机器人进行定位。

3.根据权利要求1所述的暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，其特征在于，待暗涵排放口整改完毕后，根据步骤（1），步骤（2）以及步骤（3）对改造后暗涵进行结果验证，如未发现疑似混接排口，混接排口和重度混接排口，则判定暗涵整改完毕。

4.根据权利要求1所述的暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，其特征在于，在进行步骤（1）之前，对暗涵排查安全进行评估，并基于暗涵评估结果决定是否执行步骤（1）。

5.根据权利要求1所述的暗涵排水口排查流程及排口溯源方法，其特征在于，所述对暗涵排查安全进行评估，包括对包括暗涵内淤泥深度，水位深度，汇水范围在内的风险因素进行识别判定。

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