海綿城市生態(tài)監(jiān)測(cè)規(guī)劃解決方案

無(wú)論是內(nèi)澇防治、黑臭水體治理，還是海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)、評(píng)估，乃至未來(lái)智慧城市的建設(shè)，都需要有全面、致密、大量的城市水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和先進(jìn)模擬仿真技術(shù)作基礎(chǔ)支撐，唯有如此，決策才有據(jù)可依，規(guī)劃設(shè)計(jì)才會(huì)合理，建設(shè)過(guò)程才可追溯，實(shí)施效果才會(huì)長(zhǎng)久。 

鑒于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬仿真技術(shù)對(duì)于城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行的重要性，基于新型的測(cè)量傳感設(shè)備，合理布設(shè)各類(lèi)海綿體監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，依托城市水文模擬仿真軟件，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)平臺(tái)，構(gòu)建海綿城市感知系統(tǒng)，完成對(duì)城市水循環(huán)過(guò)程的全方位立體監(jiān)控，解決“有多少水、水在哪里、往哪里去”的問(wèn)題。

新型排水管網(wǎng)流量監(jiān)測(cè)設(shè)備

市政排水管網(wǎng)是城市海綿體交互的大動(dòng)脈，排水管網(wǎng)的有效運(yùn)行和良好維護(hù)對(duì)緩解積水內(nèi)澇具具有重要作用。目前城市排水管網(wǎng)的大部分維護(hù)工作還是以人工巡查及定期檢測(cè)為主，缺乏高性?xún)r(jià)比的專(zhuān)用在線自動(dòng)測(cè)量設(shè)備支撐。我公司研制的非滿管超聲多普勒流量計(jì)不僅解決了排水管道內(nèi)污水/雨水流量的測(cè)量，還可測(cè)量管底淤泥淤積厚度和管道內(nèi)危險(xiǎn)氣體含量，并通過(guò)GPRS/3G/4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至管理平臺(tái)進(jìn)行管網(wǎng)模擬分析，為排查管網(wǎng)的入流滲漏、泥漿偷排、內(nèi)澇防治及運(yùn)行維護(hù)工作提供量化依據(jù)。

合理布設(shè)各類(lèi)海綿體監(jiān)測(cè)站點(diǎn)

針對(duì)當(dāng)前城市水文站點(diǎn)分布密度低、海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)所依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不足的現(xiàn)狀，在城市關(guān)鍵部位建設(shè)一批海綿體/水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。

測(cè)站類(lèi)型包括雨量監(jiān)測(cè)站、水位監(jiān)測(cè)站、地下水監(jiān)測(cè)站、蒸散發(fā)監(jiān)測(cè)站、土壤含水率監(jiān)測(cè)站、流量監(jiān)測(cè)站、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站和圖像/視頻監(jiān)測(cè)站。

站點(diǎn)功能可以進(jìn)行復(fù)合，比如可復(fù)合出雨量水位監(jiān)測(cè)站、水質(zhì)流量監(jiān)測(cè)站等復(fù)合站點(diǎn)類(lèi)型。不組合的單功能監(jiān)測(cè)站可就近聯(lián)動(dòng)，比如雨量監(jiān)測(cè)站與土壤含水率監(jiān)測(cè)站聯(lián)動(dòng)可評(píng)估海綿城市建設(shè)前后下滲率的改善效果。

所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均可接入監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)，既可為海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐，又可作為海綿城市建設(shè)運(yùn)行期的觀測(cè)分析平臺(tái)，應(yīng)對(duì)海綿城市建設(shè)的量化考核。

? 安裝布設(shè)于河道周?chē)乃|(zhì)、流量、土壤含水率、地下水位監(jiān)測(cè)站點(diǎn)將提供河道周?chē)鷧^(qū)域的水分布和水循環(huán)情況，為沿河道進(jìn)行的海綿城市改造設(shè)計(jì)提供支撐數(shù)據(jù)，為低影響開(kāi)發(fā)對(duì)徑流控制率、下滲率的貢獻(xiàn)進(jìn)行量化評(píng)估，滿足住建部對(duì)海綿城市建設(shè)試點(diǎn)績(jī)效考核的要求。

? 安裝布設(shè)于排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的流量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)通過(guò)對(duì)非滿管流量的實(shí)時(shí)測(cè)量，為排水管網(wǎng)運(yùn)行模擬、入流/滲漏分析、清淤維護(hù)等工作提供數(shù)據(jù)支撐，有效改善目前依賴(lài)于人工排查所帶來(lái)的效率偏低及排查遺漏問(wèn)題。

? 安裝布設(shè)于城市下立交和低洼路段的水位監(jiān)測(cè)站，將構(gòu)成更為敏感、準(zhǔn)確的城市洪澇感知系統(tǒng)。

水位監(jiān)測(cè)站通過(guò)智能電子水尺對(duì)積水水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報(bào)結(jié)果、附近雨量站/水位/流量站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和區(qū)域地形地貌及歷史水文資料，并通過(guò)RTU內(nèi)置的水位趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型，對(duì)積水水位的未來(lái)演變趨勢(shì)進(jìn)行提前預(yù)判，為交通避險(xiǎn)及排澇調(diào)度提供有效參考。

水位趨勢(shì)預(yù)測(cè)模式有別于傳統(tǒng)的閥值預(yù)警模式，注重水位的提前預(yù)測(cè)，并支持參數(shù)自校正。

基于模擬仿真技術(shù)的監(jiān)測(cè)評(píng)估平臺(tái)建設(shè)

海綿城市建設(shè)績(jī)效評(píng)價(jià)與考核工作離不開(kāi)市政府相關(guān)部門(mén)合作，各單位的信息化建設(shè)、數(shù)字化建設(shè)水平不一，無(wú)法提供新完整的城市地理信息、城市雨洪歷史數(shù)據(jù)、市政排水管網(wǎng)信息、海綿城市建設(shè)信息等，造成這些信息的準(zhǔn)確率和度不高，未能建立起一個(gè)各部門(mén)數(shù)據(jù)共享的信息發(fā)布平臺(tái)，因此迫切需要建立一套海綿城市建設(shè)監(jiān)測(cè)與評(píng)估平臺(tái)。

海綿城市建設(shè)涉及多個(gè)層面、多個(gè)部門(mén)的緊密協(xié)作，構(gòu)建監(jiān)測(cè)評(píng)估平臺(tái)，有利于海綿城市建設(shè)相關(guān)的信息標(biāo)準(zhǔn)化及共享利用，可為多部門(mén)協(xié)作提供工作平臺(tái)。

監(jiān)測(cè)評(píng)估平臺(tái)所采用的模擬仿真技術(shù)是基于SWMM改進(jìn)的分布式水文模型。平臺(tái)將水文模擬仿真技術(shù)與GIS技術(shù)、Web技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有效結(jié)合，可根據(jù)水文、氣象等歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)率定和模型優(yōu)化，可完成產(chǎn)匯流過(guò)程分析、暴雨洪水模擬、水文效應(yīng)評(píng)估等功能。

? 產(chǎn)匯流過(guò)程分析

城市的產(chǎn)匯流機(jī)制遠(yuǎn)比天然流域復(fù)雜，且城市排水系統(tǒng)內(nèi)具有多種水流狀態(tài)，包括重力流、壓力流、環(huán)流、回水、倒流和地面積水等。

平臺(tái)軟件采用水文學(xué)和水力學(xué)相結(jié)合的方法，充分利用數(shù)值模擬技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了能夠模擬復(fù)雜流態(tài)的城市排水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)預(yù)報(bào)的降雨過(guò)程，利用研制的模型模擬和預(yù)測(cè)城市地面的積水過(guò)程，以滿足城市防汛減災(zāi)工作對(duì)水情和澇情預(yù)測(cè)計(jì)算的要求。

城市雨洪產(chǎn)匯流計(jì)算是城市雨洪模擬的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，主要包括城市雨洪產(chǎn)流計(jì)算、城市雨洪地表匯流計(jì)算和城市雨洪管網(wǎng)水流計(jì)算三個(gè)軟件子系統(tǒng)。

? 城市雨洪模擬功能

城市雨洪模擬部分的軟件主要包括數(shù)據(jù)收集與處理模塊、城市雨洪計(jì)算分析模塊和成果輸出與綜合可視化模塊三大類(lèi)?；诒┯旰樗M結(jié)果，平臺(tái)可提供內(nèi)澇預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)。

決策部門(mén)（或用戶(hù)）可通過(guò)平臺(tái)電子地圖查看積水點(diǎn)分布信息（根據(jù)險(xiǎn)情狀況等級(jí)顯示為不同的顏色），支持在電子地圖上直接查看各積水點(diǎn)的實(shí)時(shí)水位、雨量數(shù)據(jù)、圖像定時(shí)抓拍信息，并可對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程圖像抓拍及視頻召拍，支持本地存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)上報(bào)可選。

平臺(tái)還支持現(xiàn)地聲光報(bào)警及LED預(yù)警信息發(fā)布，支持預(yù)警信息至移動(dòng)APP終端的發(fā)布和推送，可通過(guò)手機(jī)查看易澇點(diǎn)實(shí)時(shí)雨量、水位和圖像/視頻信息。

?城市水文效應(yīng)評(píng)估功能

基于各類(lèi)海綿體監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和流域尺度生態(tài)水文模型，平臺(tái)可從以下方面評(píng)估城市水文效應(yīng)：

●城市化對(duì)城市地區(qū)水循環(huán)過(guò)程的影響，包括城市下墊面條件改變?cè)斐傻恼羯l(fā)、降水、徑流特征變化。

●城市化對(duì)洪澇災(zāi)害的影響：地面硬化、城市河道渠化及排水系統(tǒng)管網(wǎng)化對(duì)產(chǎn)匯流和行洪通路的影響評(píng)估，城市熱島效應(yīng)、阻礙效應(yīng)和凝結(jié)核效應(yīng)對(duì)降雨特征的影響評(píng)估。

●城市化對(duì)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響，包括城市化對(duì)地表水質(zhì)、地下水質(zhì)和城市生態(tài)系統(tǒng)的影響及對(duì)水土保持的影響。

●城市化對(duì)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。

海綿城市感知系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)評(píng)估平臺(tái)用于海綿城市建設(shè)、城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)預(yù)警、城市水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等信息化工程及科研項(xiàng)目，保證了海綿體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的效用化，將高效有序地推進(jìn)城市水文系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的改進(jìn)，保證海綿城市建設(shè)的效果。