CN113325489A - 一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统 - Google Patents

一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，包括前置塘和主塘；前置塘一侧地面上安装立杆，立杆上安装支撑板、支架、液位计，支撑板上安装雨量计，液位计的激光探头安装在立杆顶部，激光探头旁的支架一端安装避雷针；前置塘、主塘侧壁上均安装有支架，支架上均安装有水质仪，主塘的出水管道末端安装有流量计。海绵城市雨水湿塘绩效监测系统还包括控制模块和电源模块，雨量计、液位计、流量计、水质仪实时监测雨水湿塘的各项数据并与控制模块连接，远程数据处理中心根据监测数据能够量化雨水湿塘对降雨径流的削减控制作用、对水体污染物的去除作用，实现对雨水湿塘的实施效果进行检验与定量研究，为海绵城市的建设与推广提供参考。

Description

一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统
技术领域
本发明属于海绵城市监测技术领域，尤其涉及一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统。
背景技术
近年来，我国的海绵城市试点工作正有序推进着，大批海绵城市技术典型项目陆续建成。雨水湿塘是海绵城市技术的典型代表，其具有净化水质、控制水量、滞蓄雨水等功能，雨水湿塘利用基质、微生物及水生动植物可有效削减水体污染物含量，同时其主塘还具备一定体积的调蓄容积。雨水湿塘作为行之有效的海绵技术措施，被广泛应用于雨洪控制与城市径流污染治理方面，但是目前关于雨水湿塘绩效监测及计算的方法较少，难以对雨水湿塘的实施效果进行检验与研究，因此，亟需一种雨水湿塘海绵绩效监测系统，为雨水湿塘的设计与推广起到一定的参考作用，进一步推动我国海绵城市的发展。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，通过监测雨水湿塘的流量、液位、水质数据来量化雨水湿塘对降雨径流的削减控制作用以及对水体污染物的去除作用，能够有效地对雨水湿塘的实施效果进行检验与研究。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，包括相互连通的前置塘和主塘，前置塘、主塘侧壁均通过支架安装有水质仪，主塘中安装有出水管道，出水管道末端安装有流量计；
前置塘一侧的地面上安装有立杆，立杆上安装有支撑板、第一支架、液位计，支撑板上安装有雨量计；液位计的激光探头安装在立杆顶部，靠近激光探头的第一支架一端安装有避雷针，第一支架另一端安装有太阳能电池板，立杆底部地坑中安装有蓄电池；
立杆上还安装有控制箱，所述水质仪、流量计、液位计、雨量计均与控制箱信号连接，控制箱通过无线网络与远程数据处理中心信号连接，远程数据处理中心计算雨水湿塘的径流削减率和污染物削减率。
进一步地，所述径流削减率计算公式为：
Figure BDA0003068517310000021
其中，α表示径流削减率；Ri表示雨量计监测到的降雨量；F表示雨水湿塘的汇水面积，由规划设计方案确定；
Figure BDA0003068517310000022
表示雨水湿塘的雨量综合径流系数，由规划设计方案确定；Q表示流量计测得的雨水湿塘出水口流量；A表示主塘的面积；Δh表示液位计测得的水位变化量。
进一步地，所述污染物削减率计算公式为：
Figure BDA0003068517310000023
其中，β表示污染物削减；Fi1表示第一水质仪测得的水质因子数据；Fi2表示第二水质仪测得的水质因子数据。
进一步地，所述前置塘底部铺设有第一砾石层，第一砾石层中安装有盲管，盲管另一端伸出第一砾石层且穿过配水石笼，最终通向水生植物种植区，水生植物种植区设置在主塘一侧。
进一步地，所述主塘底部铺设有第二砾石层，第二砾石层中安装有出水管道，出水管道另一端伸出第二砾石层且与城市管网系统连接。
进一步地，所述支撑板距离地面70～100cm。
进一步地，所述水质仪为多参数水质测量仪，水质仪所监测的水质因子数据包括悬浮物含量、溶解氧含量、氨氮含量、化学需氧量。
进一步地，所述液位计为激光液位传感器。
进一步地，所述流量计为超声波流量计。
本发明具有如下有益效果：
本发明所提供的雨水湿塘绩效监测系统，利用雨量计、液位计、流量计、第一水质仪、第二水质仪实时监测雨水湿塘的各项数据，包括流量、液位、水质，通过远程数据处理中心进行计算处理，从而量化雨水湿塘对降雨径流的削减控制作用，量化雨水湿塘对水体污染物的去除作用，实现对雨水湿塘的实施效果进行检验与定量研究，较为全面地测定雨水湿塘的运行状况，为海绵城市的建设与推广提供参考。
附图说明
图1为本发明所述海绵城市雨水湿塘绩效监测系统结构示意图。
图中：1-前置塘；100-第一砾石层；101-盲管；102-第二支架；103-第一水质仪；2-主塘；200-第二砾石层；201-出水管道；202-第三支架；203-第二水质仪；204-流量计；3-配水石笼；4-水生植物种植区；5-立杆；500-支撑板；501-第一支架；502-液位计；503-雨量计；504-避雷针；505-控制箱；506-太阳能电池板。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，包括前置塘1和主塘2，前置塘1底部铺设有第一砾石层100，用于过滤径流中的大颗粒污染物，第一砾石层100中安装有盲管101，盲管101另一端伸出第一砾石层100且穿过配水石笼3，最终通向水生植物种植区4，使得径流经由水生植物实现净化；水生植物种植区4设置在主塘2一侧，净化后的径流能够流入主塘2；主塘2底部铺设有第二砾石层200，第二砾石层200中安装有出水管道201，出水管道201另一端伸出第二砾石层200且与城市管网系统连接，流入主塘2的径流经由第二砾石层200过滤后能够排入城市管网系统，二次利用。
如图1所示，前置塘1一侧的地面上安装有立杆5，立杆5上安装有支撑板500、第一支架501、液位计502；支撑板500距离地面70～100cm，支撑板500上安装有雨量计503，用于测量降雨量；液位计502为激光液位传感器，用于测量主塘2的液位变化情况，液位计502的激光探头安装在立杆5顶部，激光探头旁的第一支架501一端安装有避雷针504。
前置塘1侧壁上安装有第二支架102，第二支架102上安装有第一水质仪103，用于测量前置塘1中未经处理的水体的水质；主塘2侧壁上安装有第三支架202，第三支架202上安装有第二水质仪203，用于测量主塘2中经过净化处理的水体的水质；第一水质仪103、第二水质仪203均为多参数水质测量仪，第一水质仪103以及第二水质仪203所监测的水质因子数据均包括悬浮物含量、溶解氧含量、氨氮含量、化学需氧量。
与城市管网系统连接的出水管道201末端安装有流量计204，用于测量出水管道201流量；所述流量计204为超声波流量计204，能够实现管外监测，便于检修人员对出水管道201的维护操作。
海绵城市雨水湿塘绩效监测系统还包括控制模块和电源模块。控制模块包括控制箱505和远程数据处理中心，控制箱505安装在立杆5上，雨水湿塘海绵绩效监测系统由控制箱505控制，控制箱505与远程数据处理中心之间通过无线网络实现数据传输，远程数据处理中心对所接收到的数据进行处理，得出雨水湿塘的径流削减率和污染物削减率。电源模块包括安装在第一支架501另一端的太阳能电池板506以及安装在立杆5底部地坑中的蓄电池；日照时，太阳能电池板506能够给蓄电池充电，同时给整个绩效监测系统供电；没有日照时，由蓄电池给整个绩效监测系统供电。
所述雨量计503、液位计502均通过布置在立杆内的传输线与控制箱505信号连接，实现数据传输；所述第一水质仪103、第二水质仪203、流量计204均通过无线网络与控制箱505信号连接；实现数据传输。
径流削减率α的计算公式如下：
Figure BDA0003068517310000041
其中，Ri表示雨量计503监测到的降雨量；F表示雨水湿塘的汇水面积，由规划设计方案确定；
Figure BDA0003068517310000042
表示雨水湿塘的雨量综合径流系数，由规划设计方案确定；Q表示流量计204测得的雨水湿塘出水口流量；A表示主塘2的面积；Δh表示液位计502测得的水位变化量。
污染物削减率β的计算公式如下：
Figure BDA0003068517310000043
其中，Fi1表示第一水质仪103测得的水质因子数据；Fi2表示第二水质仪203测得的水质因子数据。
实际应用中，雨量计503、液位计502、流量计204、第一水质仪103以及第二水质仪203将实时检测到的雨水湿塘数据传递给控制箱505，由控制箱505将数据传输至远程数据处理中心；远程数据处理中心能够据此计算降雨时雨水湿塘承接的雨水量，从而量化雨水湿塘对降雨径流的削减控制作用，还能够量化雨水湿塘对水体污染物的去除作用，实现对雨水湿塘的实时情况进行实时监测与定量研究，对海绵城市的建设具有一定的参考作用。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出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 (9)

1.一种海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，包括相互连通的前置塘(1)和主塘(2)，前置塘(1)、主塘(2)侧壁均通过支架安装有水质仪，主塘(2)中安装有出水管道(201)，出水管道(201)末端安装有流量计(204)；
前置塘(1)一侧的地面上安装有立杆(5)，立杆(5)上安装有支撑板(500)、第一支架(501)、液位计(502)，支撑板(500)上安装有雨量计(503)；液位计(502)的激光探头安装在立杆(5)顶部，靠近激光探头的第一支架(501)一端安装有避雷针(504)，第一支架(501)另一端安装有太阳能电池板(506)，立杆(5)底部地坑中安装有蓄电池；
立杆(5)上还安装有控制箱(505)，所述水质仪、流量计(204)、液位计(502)、雨量计(503)均与控制箱(505)信号连接，控制箱(505)通过无线网络与远程数据处理中心信号连接，远程数据处理中心计算雨水湿塘的径流削减率和污染物削减率。
2.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述径流削减率计算公式为：
Figure FDA0003068517300000011
其中，α表示径流削减率；Ri表示雨量计(503)监测到的降雨量；F表示雨水湿塘的汇水面积，由规划设计方案确定；
Figure FDA0003068517300000012
表示雨水湿塘的雨量综合径流系数，由规划设计方案确定；Q表示流量计(204)测得的雨水湿塘出水口流量；A表示主塘(2)的面积；Δh表示液位计(502)测得的水位变化量。
3.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述污染物削减率计算公式为：
Figure FDA0003068517300000013
其中，β表示污染物削减；Fi1表示第一水质仪(103)测得的水质因子数据；Fi2表示第二水质仪(203)测得的水质因子数据。
4.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述前置塘(1)底部铺设有第一砾石层(100)，第一砾石层(100)中安装有盲管(101)，盲管(101)另一端伸出第一砾石层(100)且穿过配水石笼(3)，最终通向水生植物种植区(4)，水生植物种植区(4)设置在主塘(2)一侧。
5.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述主塘(2)底部铺设有第二砾石层(200)，第二砾石层(200)中安装有出水管道(201)，出水管道(201)另一端伸出第二砾石层(200)且与城市管网系统连接。
6.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述支撑板(500)距离地面70～100cm。
7.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述水质仪为多参数水质测量仪，水质仪所监测的水质因子数据包括悬浮物含量、溶解氧含量、氨氮含量、化学需氧量。
8.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述液位计(502)为激光液位传感器。
9.根据权利要求1所述的海绵城市雨水湿塘绩效监测系统，其特征在于，所述流量计(204)为超声波流量计(204)。
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