THWater®智慧排水监测

通过短期临测快速评估海绵源头项目—智慧排水之乱弹(57)

作者:李萌

小编按:近日《关于开展系统化全域推进海绵城市建设示范工作的通知》(财办建〔2021〕35号)发布,开展系统化全域推进海绵城市建设示范工作。对于一些完工的海绵城市源头建设项目,不一定要采购大量设备来监测,而是可以采用短期临测的方式快速开展监测评估工作,以降低实施成本、提高实施效益。


海绵城市建设是采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术手段综合施策,按照“源头减排、过程控制、系统治理”的理念进行了系统化统筹。而决定海绵城市建设试点城市成功的核心之一,就是要做好源头减排项目工作,它是支撑整体建设成效的基础。一般而言,由于源头减排项目数量众多,种类不一,且规模大小不同,如何快速评估其实施的有效性,且可复制、操作性强,就成为当前海绵城市评价的一个重要需求热点。住建部颁布执行的《海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行》)及《海绵城市建设评价标准》(GB/T 51345-2018)中均提出了利用监测手段进行关键考核指标计算及海绵城市建设绩效评价的要求。这其中需要适当考虑评估的成本和时间,因此通过快速部署高质量的短期临测服务,并结合资料查阅的方式,可对典型代表性的项目提供具有真实数据支撑的建设效果评价,这不仅有助于总结当地海绵建设的典型做法经验,也可为建立水环境和内涝的水文水力模型提供参数率定与验证的支持。

1、项目概况

位于华南沿海某小区为海绵城市建设试点的样板示范项目之一,其建设用地面积约4.95ha,围墙内面积为4.19ha。该小区为典型居民区,作为建筑小区海绵城市建设类项目,按照高标准、高要求进行设计。区域内绿化率较高,地势平坦,且相对周围道路地势较高,海绵设施布置合理。新建的海绵设备主要包括植草沟、雨水花园及透水铺装,同时建筑物的雨落管进行了断接。依照当地海绵城市专项规划、系统方案及相关规范,该小区的年径流总量控制率设计目标为75%,对应设计降雨量34.2mm,年径流污染削减率(以SS计)设计目标为50%。

1 下垫面分析图

2、短期临测方案

根据管网及设计资料,并通过实地踏勘,对项目的基底情况进行分析。雨水通过自然竖向及引流设施进入海绵设施,溢流后进入雨水管网,雨水管网沿竖向由中间向四周排,雨水主干管沿流向排往周边市政道路。雨水管网在经过进一步分析后,根据地块雨水产汇流关系,划分出3个汇水区,并最终经南侧2个出水口以及东侧1个出水口分别接入道路市政管道。

2 小区地块雨水汇流关系图

为对项目进行有效监管和定量化的考核,配套进行项目的在线监测,获取降雨、流量及水质的基础监测数据。通过对雨季进行不少于1个月的在线连续监测,为项目地块的径流控制和污染削减效果评价提供数据依据。因此根据需要,在该项目3个出水口分别安装1台THWater在线流量计,在小区西南侧安装1台THWater在线悬浮物监测仪小编:可以采用THWater流量水质一体机来进行安装实施,可以进一步降低实施成本,减少占地空间。,并在小区某屋顶安装了1台翻斗式THWater雨量计,同步开展监测工作。

1 项目各汇水区对应监测明细表

汇水区编号

颜色标记

监测内容

品牌

面积/m2

C1

流量

THWater

12852

C2

绿

流量

THWater

27065

C3

流量、悬浮物浓度

THWater

2009

合计

雨量

THWater

41926

3、建设成效评估

一般而言,对监测项目进行评价需要连续自动监测至少1年,获得“时间-流量/SS”序列监测数据。而该项目正处于汛期,降雨发生场次较多,因此可以通过短期监测来进行分析,通过对统计监测期内的流量和水质数据,评估场次降雨条件下的径流控制率和污染削减率。【小编:最好的方式是长期监测,1年的连续数据更具有代表性和全面性,不过有些时候要考虑时间成本、资金成本,就可以选择最具代表性的时间段进行短期监测来进行统计分析。

通过统计三个监测点旱天的监测数据,发现均无出流现象,说明该小区不存在雨污混接的现象。进一步统计统计各监测点对应汇水区有效场次降雨(>2mm),可以发现一个月期间,总共发生降雨14场,其中,3场是小雨级别,4是中雨级别,4是大雨级别,1是暴雨级别,2达到了大暴雨级别。根据计算公式,统计了不同场次降雨条件下对应的径流控制率。

3 C1片区出水口监测期间流量-时间变化曲线

2 各监测点汇水区径流控制率


        可看出,该项目对于雨水消纳能力良好,即便在特大暴雨期间依然保持较高的降雨场次径流总量控制率;C1、C2、C3三个地块中,C3地块面积最小(占总面积4.8%),对雨水的消纳能力较差。

   地块的悬浮物监测点位于C3地块出口,核算该点场次降雨条件下悬浮物日平均值,并与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中二级标准(悬浮物达到30mg/L)进行比对,结果如下所示。


4 C3汇水片区场次累计降雨量与日均悬浮物浓度


3 C3汇水区监测点悬浮物日平均值及达标情况

时间

日累计降雨量 (mm)

悬浮物日平均值 (mg/L)

达标情况

6月4日

26.2

27

达标

6月6日

82.2

124.5

未达标

6月7日

40

110.2

未达标

6月8日

214.6

236.2

未达标

6月12日

101.8

150.7

未达标

6月13日

41.8

53.4

未达标

6月22日

42.2

32.7

未达标

6月23日

14.8

15

达标

6月24日

14.2

3.3

达标

6月25日

14.8

17.1

达标

可看出,该点对应大雨以上级别降雨时,水质均不达标,会对外造成污染。为计算污染负荷削减率,根据表2中对C3地块的径流控制率,在241.6mm降雨条件下雨水完全外排,且该条件下SS值最高,以此值作为本底参考值,进一步根据径流控制率计算削减率,如下表所示。

4 C3汇水区监测点污染负荷削减率

时间

日累计降雨量 (mm)

悬浮物日平均值 (mg/L)

污染负荷削减率/%

6月4日

26.2

27

99.77

6月6日

82.2

124.5

83.62

6月7日

40

110.2

91.31

6月8日

214.6

236.2

0.00

6月12日

101.8

150.7

65.32

6月13日

41.8

53.4

97.19

6月22日

42.2

32.7

99.83

6月23日

14.8

15

99.98

6月24日

14.2

3.3

99.99

6月25日

14.8

17.1

99.97

可以看出,除极端暴雨条件外,削减率均高于65%,达到设计标准。

4、成果总结

通过对项目海绵建设后运行效果进行为期一个月的在线监测,统计有效场次降雨条件下的流量和水质数据,得到结论如下:

(1)该项目雨水管网未产生雨污混接或地下水入渗的现象,雨水管道功能性良好;

(2)该项目对于雨水消纳能力良好,即便在特大暴雨期间依然保持较高的降雨场次径流总量控制率;

(3)C1、C2、C3三个地块中,C3地块面积最小(占总面积4.8%),对雨水的消纳能力较差,建议加强C3汇水分区海绵设施的设计标准,或将其中部分雨水径流引入C2汇水分区进行消纳。

(4)悬浮物监测数据显示C3地块对于大雨以上级别降雨过程中,出水水质不达标,判断该排口处的污染一方面来自于降雨冲刷地面产生的径流污染,另一方面是区域内雨水缓冲带有水土流失的情况,需要加强该设施的维护。

监测评估有效支撑了海绵建设建筑小区项目的实施有效性的评估,并以评估结果为依据提出了相应的改造、维护建议,为后续工作提供了指导。


北京清环智慧水务科技有限公司是专业从事海绵城市及排水管网监测的技术企业,注册资本2000万元。国家高新技术企业,通过了ISO9001、14001、20000、27001、10012等体系认证,拥有国内领先、自主研发制造的THWater系列化监测仪表,申请了80余项相关知识产权。是国内外排水管网和海绵城市监测细分领域的最专业的技术团队之一。在海绵城市监测评估方面,清环具有以下特点:

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