無論是內澇防治、黑臭水體治理,還是海綿城市規劃設計及建設、評估,乃至未來智慧城市的建設,都需要有全面、致密、大量的城市水文監測數據和先進模擬仿真技術作基礎支撐,唯有如此,決策才有據可依,規劃設計才會合理,建設過程才可追溯,實施效果才會長久。

 

	

新型排水管網流量監測設備

 

市政排水管網是城市海綿體交互的大動脈,排水管網的有效運行和良好維護對緩解積水內澇具具有重要作用。目前城市排水管網的大部分維護工作還是以人工巡查及定期檢測為主,缺乏高性價比的專用在線自動測量設備支撐。深圳宏電研制的非滿管超聲多普勒流量計不僅解決了排水管道內污水/雨水流量的精確測量,還可測量管底淤泥淤積厚度和管道內危險氣體含量,并通過GPRS/3G/4G無線網絡將測量結果發送至管理平臺進行管網模擬分析,為排查管網的入流滲漏、泥漿偷排、內澇防治及運行維護工作提供量化依據。

 

合理布設各類海綿體監測站點

 

針對當前城市水文站點分布密度低、海綿城市規劃設計所依據監測數據不足的現狀,在城市關鍵部位建設一批海綿體/水文監測站點。

 

測站類型包括雨量監測站、水位監測站、地下水監測站、蒸散發監測站、土壤含水率監測站、流量監測站、水質監測站和圖像/視頻監測站。

 

站點功能可以進行復合,比如可復合出雨量水位監測站、水質流量監測站等復合站點類型。不組合的單功能監測站可就近聯動,比如雨量監測站與土壤含水率監測站聯動可評估海綿城市建設前后下滲率的改善效果。

 

所有監測數據均可接入監測分析平臺,既可為海綿城市規劃設計和建設提供數據支撐,又可作為海綿城市建設運行期的觀測分析平臺,應對海綿城市建設的量化考核。

 

 

? 安裝布設于河道周圍的水質、流量、土壤含水率、地下水位監測站點將提供河道周圍區域的水分布和水循環情況,為沿河道進行的海綿城市改造設計提供支撐數據,為低影響開發對徑流控制率、下滲率的貢獻進行量化評估,滿足住建部對海綿城市建設試點績效考核的要求。

 

? 安裝布設于排水管網關鍵節點的流量監測站點通過對非滿管流量的實時精確測量,為排水管網運行模擬、入流/滲漏分析、清淤維護等工作提供數據支撐,有效改善目前依賴于人工排查所帶來的效率偏低及排查遺漏問題。

 

? 安裝布設于城市下立交和低洼路段的水位監測站,將構成更為敏感、準確的城市洪澇感知系統。

 

水位監測站通過智能電子水尺對積水水位進行實時監測,結合數值天氣預報結果、附近雨量站/水位/流量站實時數據和區域地形地貌及歷史水文資料,并通過RTU內置的水位趨勢預測模型,對積水水位的未來演變趨勢進行提前預判,為交通避險及排澇調度提供有效參考。

 

水位趨勢預測模式有別于傳統的閥值預警模式,注重水位的提前預測,并支持參數自校正。

 

基于模擬仿真技術的監測評估平臺建設

 

海綿城市建設績效評價與考核工作離不開市政府相關部門合作,各單位的信息化建設、數字化建設水平不一,無法提供最新最完整的城市地理信息、城市雨洪歷史數據、市政排水管網信息、海綿城市建設信息等,造成這些信息的準確率和精確度不高,未能建立起一個各部門數據共享的信息發布平臺,因此迫切需要建立一套海綿城市建設監測與評估平臺。

 

海綿城市建設涉及多個層面、多個部門的緊密協作,構建監測評估平臺,有利于海綿城市建設相關的信息標準化及共享利用,可為多部門協作提供工作平臺。

 

監測評估平臺所采用的模擬仿真技術核心是基于SWMM改進的分布式水文模型。平臺將水文模擬仿真技術與GIS技術、Web技術和數據庫技術有效結合,可根據水文、氣象等歷史數據對模型進行參數率定和模型優化,可完成產匯流過程分析、暴雨洪水模擬、水文效應評估等功能。

 

 

? 產匯流過程分析

 

城市的產匯流機制遠比天然流域復雜,且城市排水系統內具有多種水流狀態,包括重力流、壓力流、環流、回水、倒流和地面積水等。

 

平臺軟件采用水文學和水力學相結合的方法,充分利用數值模擬技術,開發出了能夠模擬復雜流態的城市排水系統的數學模型。根據預報的降雨過程,利用研制的模型模擬和預測城市地面的積水過程,以滿足城市防汛減災工作對水情和澇情預測計算的要求。

 

城市雨洪產匯流計算是城市雨洪模擬的關鍵和基礎,主要包括城市雨洪產流計算、城市雨洪地表匯流計算和城市雨洪管網水流計算三個軟件子系統。

 

? 城市雨洪模擬功能

 

城市雨洪模擬部分的軟件主要包括數據收集與處理模塊、城市雨洪計算分析模塊和成果輸出與綜合可視化模塊三大類。基于暴雨洪水模擬結果,平臺可提供內澇預報預警服務。

 

決策部門(或用戶)可通過平臺電子地圖查看積水點分布信息(根據險情狀況等級顯示為不同的顏色),支持在電子地圖上直接查看各積水點的實時水位、雨量數據、圖像定時抓拍信息,并可對監測點進行遠程圖像抓拍及視頻召拍,支持本地存儲和實時上報可選。

 

平臺還支持現地聲光報警及LED預警信息發布,支持預警信息至移動APP終端的發布和推送,可通過手機查看易澇點實時雨量、水位和圖像/視頻信息。

 

?城市水文效應評估功能

 

基于各類海綿體監測站的監測數據和流域尺度生態水文模型,平臺可從以下方面評估城市水文效應:

 

城市化對城市地區水循環過程的影響,包括城市下墊面條件改變造成的蒸散發、降水、徑流特征變化。

 

城市化對洪澇災害的影響:地面硬化、城市河道渠化及排水系統管網化對產匯流和行洪通路的影響評估,城市熱島效應、阻礙效應和凝結核效應對降雨特征的影響評估。

 

城市化對水環境生態系統的影響,包括城市化對地表水質、地下水質和城市生態系統的影響及對水土保持的影響。

 

城市化對水資源的影響,主要為用水需求量的增加以及由于污染而造成的水資源短缺。

 

● ● ●

 

宏電海綿城市感知系統及監測評估平臺用于海綿城市建設、城市內澇監測預警、城市水文監測系統等信息化工程及科研項目,保證了海綿體監測數據的效用最大化,將高效有序地推進城市水文系統和生態環境的改進,保證海綿城市建設的效果。