一种海绵城市初期雨水收集系统以及收集方法与流程

本发明涉及一种给排水技术领域，尤其是涉及一种海绵城市初期雨水收集系统。

背景技术：

海绵城市是一种全新的模式，生态城市、低碳城市是海绵城市的基础，它是一种形象的比喻，意思是城市像海绵一样富有弹性的面对外界环境的变化，逐渐的适应外界环境的变化,能够有效地应对暴雨、干旱等自然灾害，修复城市水生态，实现水安全、保护水环境等多重目标。海绵城市建设的主要目的在于维持城市发展与自然环境的和谐与统一。海绵城市实现了城市的发展与自然生态环境的保护相统一，通过采用低影响的开发手段，综合采用“渗、滞、蓄、净、用、排”的措施，来达到“小雨不积水，大雨不内涝，缓解热岛效应，水体不黑臭”的效果。

初期雨水是指在不同的汇水面和管渠中所形成径流初期的某一部分雨水。其特点为初期雨水中的污染物浓度远高于后期径流雨水。目前，各个城市的海绵城市建设正在逐步推进，初期雨水的处理措施在海绵城市建设中起着重要的作用，对水质和水文的贡献不可忽视。

目前，较为有效的初期雨水收集方式为收集池收集方式，收集池的基本原理：雨水降落到路面之后，在地面产生径流时，初期道路雨水径流会进入连接收集池的管道内，道路初期雨水进入收集池后自动切换装置阀门会自动切换到市政雨水管道，后期雨水进入市政管道内。流入到收集池内的道路初期雨水经过污水处理系统处理，各项指标达标后方可排出。通过收集池的调蓄作用，可以将道路初期降雨的污染较严重的雨水进行收集，对水质和水量进行调节，可减轻污水处理厂的压力和负荷，同时，充分发挥生态净化作用，净化水体。

在设计初期雨水收集装置的雨水弃流值时，由于不同城市不同区域的降雨设计量不同它的初期雨水收集量也就不同，这就要求初期雨水收集装置的雨水收集值是可以调节的。现有技术中，cn108487369a公开了一种初期雨水收集系统，其根据雨水径流量以及雨水污染物浓度生成雨水污染度曲线，在雨水污染度曲线的效率小于零，并且斜率的绝对值大于阈值时，表示污染物浓度开始下降，结束初期雨水收集，从而对于不同区域采用不同的初雨收集量。然而，初期雨水收集池收集区域内的污染物分布并非均匀的，如果收集区域近处为污染物浓度低的区域，而收集区域远处为污染物浓度高的区域，由于雨水流动到收集池需要一定的时间，会出现检测到近处的雨水污染物浓度曲线降低后由于远处雨水的到来而导致污染物浓度曲线再次升高的情况；导致后期的高污染初雨没有被收集到收集池内，对环境产生污染。

技术实现要素：

本发明提供一种海绵城市初期雨水收集系统以及收集方法，能够针对收集区域内污染物浓度差别较大的情况，也可以收集到后期的高污染雨水。

作为本发明的一个方面，一种海绵城市初期雨水收集系统，包括：初期雨水集水池，集水管，市政排水管道以及污水处理管道；所述集水管通过分别通过第一控制阀以及第二控制阀与所述初期雨水集水池以及市政排水管道相通；所述初期雨水集水池通过第三控制阀与所述污水处理管路相通；所述初期雨水集水池中设置水质检测装置，用于检测污染物浓度；流量传感器，其设置于所述集水管，用于检测雨水径流量；控制器，其根据所述水质检测装置以及所述流量传感器的检测结果，控制所述第一控制阀以及第二控制阀的开关；所述集水管还设置流速传感器，用于检测集水管的雨水流速；存储部，其存储所述集水管最远端距离所述初期雨水集水池的最远距离；计时器，其在流量传感器检测到雨水径流量时开始计时；所述控制部根据所述最远距离以及所述雨水流速确定第一阈值时间；所述控制部根据所述水质检测装置以及所述流量传感器的检测结果生成径流量-污染物曲线，在所述曲线的斜率为负，并且绝对值大于预设阈值时，判断计时器的计时时间是否大于第一阈值时间，如果计时时间大于第一阈值时间，则关闭所述第一控制阀，开启所述第二控制阀；否则，在计时时间大于第二阈值时间以后，关闭所述第一控制阀，开启所述第二控制阀。

优选的，所述水质检测装置为浊度和/或电导率传感器。

优选的，所述海绵城市初期雨水收集系统用于污染物浓度分布区域差别大的区域的初期雨水收集。

优选的，所述初期雨水集水池的雨水收集范围的远处距离污染源较近。

优选的，所述初期雨水集水池的雨水收集范围内近处为绿地，远处为道路。

优选的，所述第一时间阈值t1=s/v1，其中s为所述集水管最远端距离所述初期雨水集水池的最远距离，v1为集水管的流量传感器检测到雨水径流量后一段时间的雨水流速均值。

优选的，所述一段时间为1~3分钟。

优选的，所述第二阈值时间t2=t1+t，其中t1为第一阈值时间，t为所述径流量-污染物曲线的斜率为负，并且绝对值大于预设阈值的计时时间。

优选的，所述控制器在降雨结束后，开启第三控制阀将初期雨水集水池的初期雨水通过污水处理管路输送到污水处理厂。

作为本发明的另外一个方面，提供上述的海绵城市初期雨水收集系统的海绵城市初期雨水收集方法，包括：（1）集水管最远端距离所述初期雨水集水池的最远距离；（2）在流量传感器检测到雨水径流量时开始计时；（3）通过流速传感器检测集水管的雨水流速，根据所述最远距离以及所述雨水流速确定第一阈值时间；（4）所述水质检测装置以及所述流量传感器的检测结果生成径流量-污染物曲线；（5）在所述曲线的斜率为负，并且绝对值大于预设阈值时，判断计时器的计时时间是否大于第一阈值时间，如果计时时间大于第一阈值时间，进入步骤（6），否则进入步骤（7）；（6）则关闭所述第一控制阀，开启所述第二控制阀；（7）计时时间大于第二阈值时间以后，关闭所述第一控制阀，开启所述第二控制阀。

优选的，还包括步骤（8）降雨结束后，开启第三控制阀，将初期雨水集水池的初期雨水通过污水处理管路输送到污水处理厂。

优选的，所述步骤（3）中，所述第一时间阈值t1=s/v1，其中s为所述集水管最远端距离所述初期雨水集水池的最远距离，v1为集水管的流量传感器检测到雨水径流量后一段时间的雨水流速均值。

优选的，所述步骤（5）中，如果所述计时器的计时时间不大于第一阈值时间，则记录该时间的计时时间t。

优选的，所述步骤（7）中，所述第二阈值时间t2=t1+t。

附图说明

图1是本发明实施例的海绵城市初期雨水收集系统示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。而且，应当理解，在此描述的各种各样的实施例的特征不互斥，并且能在各种各样的组合和换变过程中存在。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例的海绵城市初期雨水收集系统，用于初期雨水收集池收集区域内的污染物分布非均匀分布的初期雨水收集，尤其是收集区域近处为污染物浓度低的区域，而收集区域远处为污染物浓度高的区域，例如收集区域近处为绿地，远处为道路或者远处靠近污染源例如工业烟囱。

参见图1，海绵城市初期雨水收集系统，包括：初期雨水集水池10，集水管20，市政排水管道30，污水处理管道40以及控制器。初期雨水集水池10用于收集初期雨水，用于通过污水处理管道40输入污水处理厂进行净化处理。集水管20通过分别通过第一控制阀21以及第二控制阀22与初期雨水集水池10以及市政排水管道30相通。初期雨水集水池10通过第三控制阀11与污水处理管道40相通。

初期雨水集水池10中设置水质检测装置12，用于检测污染物浓度。水质检测装置12可以是浊度和/或电导率传感器。集水管20中设置流量传感器23以及流速传感器24，流量传感器23用于检测集水管20的雨水径流量，流速传感器24用于检测集水管20的雨水流速。

存储部，其存储集水管20最远端距离初期雨水集水池10的最远距离。计时器，其在流量传感器23检测到雨水径流量时开始计时。在降雨开始后，控制部50根据存储部存储的最远距离s以及集水管的流量传感器检测到雨水径流量后一段时间的雨水流速均值v1，确定第一时间阈值t1=s/v1，其中雨水流速均值v1对应的时间段可以是1~3分钟。控制部50还根据水质检测装置12以及流量传感器23的检测结果生成径流量-污染物曲线，在径流量-污染物曲线的斜率为负，并且斜率绝对值大于预设阈值时，判断计时器的计时时间是否大于第一阈值时间，如果计时时间大于第一阈值时间，则表示已经过了初雨阶段，关闭第一控制阀21，开启第二控制阀22；否则计时时间如果不大于第一阈值时间t1，则表示最远端的初期雨水还没有到达集水池，可能还存在高污染初雨，在计时时间大于第二阈值时间以后，关闭第一控制阀21，开启第二控制阀22；其中，第二阈值时间t2=t1+t，其中t1为第一阈值时间，t为所述径流量-污染物曲线的斜率为负，并且绝对值大于预设阈值的计时时间。

在降雨结束后，控制器开启第三控制阀11将初期雨水集水池10的初期雨水通过污水处理管路40输送到污水处理厂进行净化处理。

本发明实施例的海绵城市初期雨水收集系统的海绵城市初期雨水收集方法，包括：（1）存储集水管20最远端距离初期雨水集水池10的最远距离；（2）在流量传感器23检测到雨水径流量时开始计时；（3）通过流速传感器24检测集水管10的雨水流速，根据所述最远距离以及所述雨水流速确定第一阈值时间；（4）根据水质检测装置12以及流量传感器23的检测结果生成径流量-污染物曲线；（5）在径流量-污染物曲线的斜率为负，并且绝对值大于预设阈值时，判断计时器的计时时间是否大于第一阈值时间，如果计时时间大于第一阈值时间，进入步骤（6），否则进入步骤（7）；（6）则关闭所述第一控制阀21，开启第二控制阀22；（7）计时时间大于第二阈值时间以后，关闭第一控制阀21，开启第二控制阀22；（8）降雨结束后，开启第三控制阀11，将初期雨水集水池10的初期雨水通过污水处理管路40输送到污水处理厂。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。