CN208567976U

CN208567976U - 一种雨水花园监测系统

Info

Publication number: CN208567976U
Application number: CN201821325022.5U
Authority: CN
Inventors: 石龙宇; 韩林桅; 赵纯源
Original assignee: University of Chinese Academy of Sciences; Institute of Urban Environment of CAS
Current assignee: University of Chinese Academy of Sciences; Institute of Urban Environment of CAS
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2028-08-16

Abstract

本实用新型涉及一种雨水花园监测系统，用于对雨水花园的运行情况进行监测，所述雨水花园监测系统包括监测单元和远程数据中心，监测单元包括雨量计、液位计、第一水质仪、第二水质仪、水泵、流量计、控制柜、电源模块，其中，雨量计用于测量雨水花园的降雨量，水质仪布置在雨水花园的蓄水层中，液位计、第二水质仪和水泵布置在集水池中，流量计安装在所述水泵的出水管上，控制柜中设有控制器和无线传输模块，控制器通过无线传输模块将所监测到的数据传送至远程数据中心。本实用新型能够对雨水花园的实际实施效果进行定量研究与检验，从而能够将较好实施效果的雨水花园应用到城市雨水处理中，以更好实现海绵城市建设。

Description

一种雨水花园监测系统

技术领域

本实用新型属于城市雨水处理技术领域，具体地涉及一种雨水花园监测系统。

背景技术

海绵城市是指城市在适应环境变化和应对雨水时带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时可以对地表径流进行吸收、蓄存、渗透、净化，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。随着城市化进程的加快，城市的内涝问题日益严重，对海绵城市的需求越来越高。海绵城市实行的关键在于低影响开发(Low Impact Development,LID)理念，即侧重于运用源头控制措施减缓城市雨水问题。雨水花园是LID的核心技术之一，是一种通过城市低洼地区种植灌木、花草以及树木等对雨水水质和水量进行控制的工程性措施，对于净化水质、延缓降雨径流等具有良好的效果，并且建造和维护费用较低、相对较易实施。

近年来雨水花园被广泛用于城市径流污染和雨洪控制利用系统。但目前雨水花园建设的监测系统较少，因此难以对雨水花园的实际实施效果进行定量研究与检验，不利于形成可复制、可推广的经验总结。

发明内容

本实用新型旨在提供一种雨水花园监测系统，以解决目前难以对雨水花园的实际实施效果进行定量研究与检验的问题。为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种雨水花园监测系统，用于对雨水花园的运行情况进行监测，所述雨水花园包括集水池和从上到下依次布置的蓄水层、覆盖层、种植层、第一土工布层、过滤层、第二土工布层和排水层，所述排水层中布置有渗滤管，所述渗滤管通向所述集水池，其中，所述雨水花园监测系统包括多个监测单元和远程数据中心，每个监测单元包括雨量计、液位计、第一水质仪、第二水质仪、水泵、流量计、控制柜、电源模块，所述雨量计用于测量所述雨水花园的降雨量，所述第一水质仪布置在所述蓄水层中，所述液位计、所述第二水质仪和所述水泵布置在所述集水池中，所述水泵根据所述液位计的测量值启动和停止，所述流量计安装在所述水泵的出水管上，所述电源模块用于给雨量计、液位计、第一水质仪、第二水质仪、水泵、流量计和控制柜供电，控制柜中设有控制器和无线传输模块，雨量计、液位计、第一水质仪、第二水质仪、水泵、流量计和无线传输模块均与控制器电连接，所述控制器通过无线传输模块将所监测到的数据传送至远程数据中心，所述远程数据中心对所接收到的数据进行处理，得到所述雨水花园的径流量削减率和污染物去除率。

进一步地，所述电源模块包括蓄电池和太阳能板，所述蓄电池安装在所述雨水花园旁的地坑中，所述控制柜安装在固设于地坑旁的立杆上，所述太阳能板安装在固定于所述控制柜上方的立杆的太阳能板支架上，所述雨量计安装在立杆的顶部。

更进一步地，所述雨水花园监测系统还包括天线，所述天线安装在所述太阳能板支架上并与所述无线传输模块电连接。

进一步地，所述雨量计为微型气象站。

进一步地，所述雨水花园的过滤层和排水层均由砾石构成。

进一步地，所述径流量削减率根据公式计算得到，其中，W_in为雨水花园的总入流量，通过降雨量推算得出，计算公式为：其中F为雨水花园的汇水面积；q为降雨量，由雨量计21测得；为雨水花园汇水区域的雨量综合径流系数；W_out为雨水花园的总出流量，计算公式为W_out＝w+Δh·a，式中w为所述流量计测量得的出流量，Δh为所述液位计测得的水位变化，a为集水池的面积。

进一步地，所述污染物去除率根据计算得到，其中，C_i1和C_i2分别表示第一和第二水质仪采集到的水质因子数据。

更进一步地，所述水质因子数据包括：浊度、化学需氧量、总氮浓度和总磷浓度。

本实用新型采用上述技术方案，具有的有益效果是：本实用新型能够对雨水花园的实际实施效果进行定量研究与检验，从而能够将较好实施效果的雨水花园应用到城市雨水处理中，以更好实现海绵城市建设。

附图说明

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是本实用新型的雨水花园监测系统的雨水花园和监测单元的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中沿A-A线截取的剖面图；

图4是图2中沿C-C线截取的剖面图；

图5是图2中的D区域的放大图；

图6是图3中的F区域的放大图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-6所示，本实用新型的雨水花园监测系统用于雨水花园1的运行情况进行监测，包括监测单元2和远程数据中心(未示出)。监测单元2与远程数据中心无线通讯连接，即监测单元2与远程数据中心通过无线网络进行数据传送。下面分别对雨水花园1和监测单元2进行详细描述。

雨水花园1包括蓄水层11、覆盖层12、种植层13、第一土工布层14、过滤层15、第二土工布层16、排水层17、集水池18和渗滤管171。蓄水层11、覆盖层12、种植层13、第一土工布层14、过滤层15、第二土工布层16、排水层17自上而下依次布置，外侧用玻璃板19隔开。渗滤管171位于排水层17底部，末端延伸至位于排水层17前侧的集水池18中。因此，蓄水层11中的雨水经过覆盖层12、种植层13、第一土工布层14、过滤层15、第二土工布层16和排水层17吸收过滤后通过渗滤管171进入到集水池18。集水池18通常设置有盖板181和挡水堤182，以防止降雨未经雨水花园净化直接进入集水池，从而影响对流量和水质的监测。本实用新型中的不同设计的雨水花园是指雨水花园的覆盖层12、种植层13、第一土工布层14、过滤层15、第二土工布层16和排水层17的深度或构造至少有一个不同，即各雨水花园的径流量削减率和污染物去除率不同。

此外，雨水花园1还包括溢流管111，溢流管111的进水口111a高于蓄水层11的预设最高水位线，贯通蓄水层11、覆盖层12、种植层13、第一土工布层14、过滤层15、第二土工布层16，末端(出水口)延伸至挡水堤182外部。这可以防止在极端天气(例如，特大暴雨)情况下，雨水花园1中的雨水来不及排放。

此外，覆盖层12可以选用树皮，也可以选用地被植物进行覆盖。种植层13可分为边缘区、缓冲区、蓄水区进行种植，尽量选择本土植物，以耐旱耐涝、生存能力强、易打理为主要原则，如厦门地区可选择花叶络石、姜华、翠芦莉、黄金榕、小腊或斑叶鹅掌藤，但不限于此。种植土壤厚度根据植被类型而定。过滤层15的作用为过滤和净化雨水，可以选用砾石，也可以需用其他吸附性材料。排水层17用于使雨水通过渗滤管171排至集水池18，一般可以选用砾石，但也可以用陶粒、废渣等代替。排水层17的厚度通常为300毫米左右。

监测单元2可包括雨量计21、液位计22、第一水质仪23、第二水质仪24、水泵25、流量计26、控制柜27、天线28和电源模块等。下面分别对其进行描述。

雨量计21用于测量雨水花园1的降雨量。在所示实施例中，雨量计21安装在固设于雨水花园1旁的立杆6的顶部上，并与安装在立杆6上的控制柜27中的控制器电连接。雨量计21可以是微型气象站。

液位计22布置在雨水花园1的集水池18中，用于测量集水池18中的水位。液位计22例如可以是压力液位计等。同样，液位计22也与控制柜27中的控制器电连接。

第一水质仪23布置在蓄水层12中，用于测量蓄水层中的雨水的水质，即未经过雨水花园1净化的雨水的水质。第二水质仪24布置在雨水花园1的集水池18中，用于测量经过雨水花园1净化的雨水的水质。第一水质仪23和第二水质仪24也与控制柜27中的控制器电连接。第一水质仪23和第二水质仪24测量的水质因子包括但不限于浊度、化学需氧量、总氮浓度和总磷浓度。

水泵25安装在集水池18中，并根据液位计22的测量值启动和停止。具体地，当液位计22的测量值大于启动液位时，控制器发出指令启动水泵25进行抽水，而当液位计22的测量值低于停止液位时，控制器发出指令停止水泵25，以防止水泵25损坏。水泵25为市场上可购得的潜水泵。

流量计26安装在水泵25的出水管251上，用于测量出水流量。出水管251通向挡水堤182之外。通常，出水管261具有软管部分和硬管部分，软管部分一端接水泵25的出口，另一方接硬管部分，流量计26安装在硬管部分上。这样，水泵25工作时产生的振动就不会传递到流量计26上。即，软管部分可以防止流量计26、出水管与水泵25之间产生共振而影响流量计26的测量准确度。

所述电源模块用于给雨量计21、液位计22、第一水质仪23、第二水质仪24、水泵25、流量计26和控制柜27供电。在所示实施例中，所述电源模块包括蓄电池291和太阳能板292，所述蓄电池291安装在雨水花园1旁的地坑中，太阳能板292安装在固定于控制柜27上方的立杆的太阳能板支架293上。白天时，太阳能板292可以一方面给蓄电池291充电，另一方面给给雨量计21、液位计22、第一水质仪23、第二水质仪24、水泵25、流量计26和控制柜27供电。晚上时，通过蓄电池291给雨量计21、液位计22、第一水质仪23、第二水质仪24、水泵25、流量计26和控制柜27供电。

控制柜27中设有控制器和无线传输模块，雨量计21、液位计22、第一水质仪23、第二水质仪24、水泵25、流量计26和无线传输模块均与控制器电连接。所述控制器通过无线传输模块和天线28将所监测到的数据传送至远程数据中心。天线28安装在太阳能板支架293上。当然，某些实施例中，天线28也可以省略。

远程数据中心对所接收到的数据进行处理，得到所述雨水花园的径流量削减率和污染物去除率。因此，本实用新型的雨水花园监测系统能够对雨水花园实施效果进行实时监测。

具体地，所述径流量削减率根据公式计算得到，其中，W_in为雨水花园的总入流量，通过降雨量推算得出，计算公式为：其中F为雨水花园的汇水面积；q为降雨量，由雨量计测得；为雨水花园汇水区域的雨量综合径流系数。W_out为雨水花园的总出流量，计算公式为W_out＝w+Δh·a，式中w为流量计26测量得到的出流量，Δh为液位计22测得的水位变化，a为集水池的面积。

此外，所述污染物去除率根据计算得到，其中，C_i1和C_i2分别表示第一水质仪23和第二水质仪24采集到的水质因子数据。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种雨水花园监测系统，用于雨水花园的运行情况进行监测，所述雨水花园包括集水池和从上到下依次布置的蓄水层、覆盖层、种植层、第一土工布层、过滤层、第二土工布层和排水层，所述排水层中布置有渗滤管，所述渗滤管通向所述集水池，其特征在于，所述雨水花园监测系统包括现场监测单元和远程数据中心，所述现场监测单元包括雨量计、液位计、第一水质仪、第二水质仪、水泵、流量计、控制柜、电源模块，所述雨量计用于测量所述雨水花园的降雨量，所述第一水质仪布置在所述蓄水层中，所述液位计、所述第二水质仪和所述水泵布置在所述集水池中，所述水泵根据所述液位计的测量值启动和停止，所述流量计安装在所述水泵的出水管上，所述电源模块用于给雨量计、液位计、第一水质仪、第二水质仪、水泵、流量计和控制柜供电，控制柜中设有控制器和无线传输模块，雨量计、液位计、第一水质仪、第二水质仪、水泵、流量计和无线传输模块均与控制器电连接，所述控制器通过无线传输模块将所监测到的数据传送至远程数据中心。

2.如权利要求1所述的雨水花园监测系统，其特征在于，所述电源模块包括蓄电池和太阳能板，所述蓄电池安装在所述雨水花园旁的地坑中，所述控制柜安装在固设于地坑旁的立杆上，所述太阳能板安装在固定于所述控制柜上方的立杆的太阳能板支架上，所述雨量计安装在立杆的顶部。

3.如权利要求2所述的雨水花园监测系统，其特征在于，所述雨水花园监测系统还包括天线，所述天线安装在所述太阳能板支架上并与所述无线传输模块电连接。

4.如权利要求1所述的雨水花园监测系统，其特征在于，所述雨量计为微型气象站。

5.如权利要求1所述的雨水花园监测系统，其特征在于，所述雨水花园的过滤层和排水层均由砾石构成。