一种现场实测的生物滞留设施海绵绩效评价装置及方法与流程

1.本发明涉及海绵设施绩效评估领域，具体涉及一种现场实测的生物滞留设施海绵绩效评价装置及方法。


背景技术：

2.当前，海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，其遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。建设“海绵城市”并不是推倒重来，取代传统的排水系统，而是对传统排水系统的一种“减负”和补充，最大程度地发挥城市本身的作用，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
3.生物滞留设施是一种设在地势较低的区域，通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水的设施，是海绵城市建设中一项关键的技术。我国对于生物滞留设施的研究起步较晚，生物滞留设施作为一种常见的海绵设施，可在径流控制的同时，有效完成雨水净化，实现对其建设区域的水文水质改善，得到了越来越广泛的应用。
4.在推进海绵城市建设的同时，开展生物滞留设施在实际降雨过程中的绩效考核指标评估，可以为海绵城市建设效果评价和成果展示提供依据，对促进生物滞留设施性能改进和海绵建设目标落实具有重要意义。2014年11月，住建部发布《海绵城市建设技术指南》，其中指出可以使用水文、水力计算与模型模拟等方法对年径流总量控制进行逐层分解，分步分析。然而，我国生物滞留设施情况较为复杂，大多生物滞留设施缺乏有效的现场绩效考核，大多数利用music等模拟软件进行绩效评估，例如申请号201811171065.7的专利中公开的方法，其获取部分实测数据后再进行软件模型模拟，其存在数据模型本土化程度不足，监测偏差较大、数据分析失真、针对生物滞留设施的绩效考核无法进行现场真实定量预测和评价等问题。另一种广泛应用的生物滞留设施绩效评价方法是通过试验装置模拟实际生物滞留设施水文水质处理效应，进而进行评估，例如公开号cn107402041a公开的装置及评价方法，其存在装置复杂，结构繁琐，每次模拟均需调整填料配比，且其依旧通过模拟实验来进行生物滞留设施绩效评价，难以完全复刻现场实际条件，不能直接直观真实的对生物滞留设施进行绩效评价。
5.因此，亟需一种装置简便，操作简单，可大规模推广，能现场客观真实评价生物滞留设施运行处理能力的绩效评价方法。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种现场实测的生物滞留设施海绵绩效评价装置及方法，装置简便，操作简单，可大规模推广，能现场客观真实评价生物滞留设施运行处理能力。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种现场实测的生物滞留设施海绵绩效评价装置，包括垫高封堵装置、模拟雨水输送系统、可拆卸溢流箱、一体化排水收集计量装置
和流量记录仪；垫高封堵装置用于对生物滞留设施内溢流井周边进行围挡；模拟雨水输送系统用于对生物滞留设施进行定量输水，所述模拟雨水输送系统上设置有进水流量计；可拆卸溢流箱设置在生物滞留设施内溢流井一侧，可拆卸溢流箱设置高度与溢流井设置高度一致，所述可拆卸溢流箱与溢流计量装置连接，溢流计量装置用于计量溢流流量；一体化排水收集计量装置用于伸入溢流井内对排水管进行收集并计量，所述一体化排水收集计量装置的出水端上设置有出水流量计，所述一体化排水收集计量装置内还设置有储水腔；流量记录仪与进水流量计和出水流量计连接。
8.进一步地，所述垫高封堵装置包括四个挡水板，四个挡水板之间通过玻璃胶粘合为四边框结构，四边框结构的高度高于溢流井的高度。
9.进一步地，所述模拟雨水输送系统包括雨水输送车，雨水输送车上设置有雨水输送总管和流量控制器，所述输水总管上还设置有第一水泵与若干输水支管，所述输水支管与生物滞留设施的进水口数量匹配，所述输水支管上设置有自动控制阀门，所述自动控制阀门由流量控制器调节开闭。
10.进一步地，所述可拆卸溢流箱底部设置有固定支脚，所述溢流计量装置包括抽水管，所述抽水管一端与可拆卸溢流箱连接，另一端与第二水泵连接，所述第二水泵与溢流流量计或者带刻度水箱连接。
11.进一步地，所述一体化排水收集计量装置包括收集箱，所述收集箱一表面上开设有进水凹槽，所述进水凹槽上设置有密封条，所述密封条凸出收集箱表面设置，所述进水槽相对应的收集箱另一表面上设置有挤压气囊，所述收集箱底部设置有排液管，所述排液管顶部凸出于收集箱底部，所述排液管与收集箱内壁配合形成储水腔，所述排液管与出水流量计连接，所述收集箱还与吊绳连接。
12.一种现场实测的生物滞留设施海绵绩效评价方法，采用上述任意一项所述的评价装置，包括以下步骤：步骤1）根据当地暴雨强度公式，选择相应的暴雨重现期以及降雨历时汇水区等条件，实地测量汇水区面积与生物滞留设施面积大小，确定模拟降雨的降雨强度及降雨总量；步骤2）通过垫高封堵装置对生物滞留设施原有的溢流井进行垫高封堵围挡，防止实测时有模拟雨水进入溢流井内；步骤3）可拆卸溢流箱设置在生物滞留设施一侧，通过底部设置的固定支脚插设固定在生物滞留设施表面，并对与可拆卸溢流箱连接的溢流计量装置读数，溢流计量装置此时的读数记为q3；步骤4）通过吊绳将一体化排水收集计量装置伸入溢流井内排水管位置处，将收集箱的密封条与具有排水管一侧的表面相对，当收集箱处于排水管对应位置处后停止下放，调节挤压气囊使之充气胀大，使一体化排水收集计量装置固定，并对一体化排水收集计量装置出水端上的出水流量计进行读数，此时的读数记为q2;步骤5）根据步骤1）中确定的降雨强度及降雨总量与现场生物滞留设施的进水口
数量，分配好相匹配的输水支管，通过模拟雨水输送系统对生物滞留设施进行定量输水，在模拟雨水输送前以及模拟雨水输送结束后分别读取模拟雨水输送系统上的进水流量计，得到进水流量计的降雨前读数q1和降雨后读数q4;步骤6）模拟降雨结束后，再次记录出水流量计、溢流计量装置的读数，得到出流流量q5和溢流流量q6,计算降雨过程中的降雨总量、降雨结束后的出流总量以及降雨结束后的溢流总量，分别记录为q7、q8、q9，降雨总量q7=（q4
‑
q1），出流总量q8=（q5
‑
q2），溢流总量q9=（q6
‑
q3）；步骤7）从流量记录仪中读取降雨和出流随时间变化的曲线，接入电脑，根据曲线可以直接读出出流延迟时间t1、洪峰延迟时间t2、径流总量削减率= （q7
‑
q8
‑
q9）/（q7
ꢀ‑
q9）
×
100%以及洪峰削减率=(v1
‑
v2)/v1，其中v1是降雨过程中的最大流速，v2是出流过程中的最大流速，得到评价结果。
13.进一步地，对模拟雨水输送系统内的水进行取水并检测得到原始模拟雨水中相关污染物浓度指标，接着在一体化排水收集的储水腔内取水并检测得到净化后雨水中相关污染物浓度指标，通过原始模拟雨水中相关污染物浓度和净化后雨水中相关污染物浓度计算各污染物的去除率。
14.本发明的有益效果：1、本发明装置简单，操作方法简便，成本低廉，便于检测人员理解掌握。
15.2、通过模拟雨水输送系统，可以现场测得进水总量；通过再造可拆卸模拟溢流系统，可以现场测得溢流总量；通过便捷收集系统可以现场测得出流总量；通过这一系列装置可以不借助任何模型软件，在现场客观真实的对生物滞留设施进行绩效评价。
16.3、本发明所需装置均可拆卸，可因地制宜，根据不同生物滞留设施施工状况进行装置调节，应用范围广泛，可大面积推广使用。
附图说明
17.图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明的可拆卸溢流箱结构示意图；图3是本发明的一体化排水收集计量装置结构示意图；图4是本发明的一体化排水收集计量装置下放使用示意图；图5是本发明的一体化排水收集计量装置抵紧固定的示意图；图6是本发明的一体化排水收集计量装置与排水管相对位置示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
19.参照图1至图3所示，本发明的现场实测的生物滞留设施海绵绩效评价装置的一实施例，包括用于检测的垫高封堵装置1、模拟雨水输送系统2、可拆卸溢流箱3、 一体化排水收集计量装置4与流量记录仪；垫高封堵装置用于对生物滞留设施5内溢流井6周边进行围挡，防止在实测时，有模拟雨水进入溢流井内，具体的，垫高封堵装置包括四个挡水板9，四个挡水板之间通过玻
璃胶粘合为四边框结构，将四边框结构插入溢流井周边的生物滞留泥土内即可，挡水板可以为pvc材质，当针对不同尺寸的溢流井使用时，先将玻璃胶清除以将四边框结构拆卸，然后根据新尺寸的溢流井进行配合搭建四边框结构并粘合固定，起到重复利用的效果；模拟雨水输送系统用于对生物滞留设施进行定量输水，模拟雨水输送系统包括雨水输送总管和流量控制器，输水总管通过第一水泵11与雨水输送车8的出水端连接，输水总管上还设置有若干输水支管12，输水支管的数量应与生物滞留设施的进水口13的数量一致进行匹配，输水支管上设置有自动控制阀门，自动控制阀门由流量控制器调节开闭，雨水输送车上设置有进水流量计，通过模拟雨水输送系统输出的水量由进水流量计统计；可拆卸溢流箱设置在生物滞留设施内溢流井一侧，通过底部设置的固定支脚14直接插设固定在生物滞留设施的表面泥土上，其中，可拆卸溢流箱设置高度与溢流井设置高度一致；可拆卸溢流箱与溢流计量装置7连接，可拆卸溢流箱内设置斜向坡度，将溢流的水汇至一侧，便于收集计量；溢流计量装置用于计量溢流流量；溢流计量装置包括抽水管15，抽水管一端与可拆卸溢流箱连接，另一端与第二水泵16连接，第二水泵与溢流流量计或者带刻度水箱17连接，当与溢流流量计连接时，可以选择直接排放，当与带刻度水箱连接时，可以直接通过刻度读取获得数据；一体化排水收集计量装置用于伸入溢流井内对排水管进行收集并计量，一体化排水收集计量装置的出水端上设置有出水流量计，一体化排水收集计量装置内还设置有储水腔，用于检测净化后雨水中相关污染物浓度指标；具体的，一体化排水收集计量装置包括收集箱22，收集箱一表面上开设有进水凹槽，进水凹槽上设置有密封条18，密封条凸出收集箱表面设置，进水槽相对应的收集箱另一表面上设置有挤压气囊19，收集箱底部设置有排液管20，排液管顶部凸出于收集箱底部，排液管与收集箱内壁配合形成储水腔，排液管与出水流量计111连接，收集箱还与吊绳21连接。使用时，通过吊绳直接将收集箱送入溢流井内，收集箱的密封条与具有排水管的一侧表面相对，参照图4所示，当收集箱处于排水管对应位置处后，停止下放，挤压气囊充气胀大，最后在收集箱和溢流井之间形成挤压力，将收集箱抵紧在排水管一侧的溢流井表面上，参照图5所示；参照图6所示，由于密封条的设置，在挤压抵紧后，密封条能够在排水管112的左右两侧以及下部形成有效的密封，排水管中排出的水能够直接进入收集箱内，水先进入储水腔，水位变高后从排液管溢流排出，储水腔内的水可以被有效保留。上述的挤压气囊在充气时，可以通过软管与溢流井外的气泵连接实现充放气，也可以通过固定在收集箱上的自动充放气气泵实现充放气。
20.流量记录仪与进水流量计和出水流量计连接，用于获取降雨和出流随时间变化的曲线等。
21.上述装置安装到位后即可进行现场实测，首先根据当地暴雨强度公式，选择相应的暴雨重现期以及降雨历时汇水区等条件，实地测量汇水区面积与生物滞留设施面积大小，确定模拟降雨的降雨强度及降雨总量；然后通过垫高封堵装置对生物滞留设施原有的溢流井进行垫高封堵围挡，防止实测时有模拟雨水进入溢流井内；并且同时将可拆卸溢流箱设置在生物滞留设施一侧，通过底部设置的固定支脚插设固定在生物滞留设施表面，并对与可拆卸溢流箱连接的溢流计量装置读数，记录下溢流流量q3；接着通过吊绳将一体化排水收集计量装置伸入溢流井内排水管位置处，将收集箱
的密封条与具有排水管一侧的表面相对，当收集箱处于排水管对应位置处后停止下放，调节挤压气囊使之充气胀大，使一体化排水收集计量装置固定，并对一体化排水收集计量装置出水端上的出水流量计进行读数，记录下出流流量q2;根据之前确定的降雨强度及降雨总量与现场生物滞留设施的进水口数量，分配好相匹配的输水支管，通过模拟雨水输送系统对生物滞留设施进行定量输水，在模拟雨水输送前以及模拟雨水输送结束后分别读取模拟雨水输送系统上的进水流量计，得到进水流量计的降雨前读数q1和降雨后读数q4;模拟降雨结束后，再次记录出水流量计、溢流计量装置的读数，得到出流流量q5和溢流流量q6,计算降雨过程中的降雨总量、降雨结束后的出流总量以及降雨结束后的溢流总量，分别记录为q7、q8、q9，降雨总量q7=（q4
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q1），出流总量q8=（q5
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q2），溢流总量q9=（q6
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q3）；最后从流量记录仪中读取降雨和出流随时间变化的曲线，接入电脑，根据曲线可以直接读出出流延迟时间t1、洪峰延迟时间t2、径流总量削减率= （q7
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q8
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q9）/（q7
ꢀ‑
q9）
×
100%以及洪峰削减率=(v1
‑
v2)/v1，其中v1是降雨过程中的最大流速，v2是出流过程中的最大流速，得到评价结果。
22.结束后还可以对模拟雨水输送系统内的水进行取水并检测得到原始模拟雨水中相关污染物浓度指标，接着通过吊绳将一体化排水收集计量装置拉住，对挤压气囊进行放气，使得一体化排水收集计量装置与溢流井接触抵紧，通过吊绳将一体化排水收集计量装置从溢流井内拉出，随后在一体化排水收集计量装置的储水腔内取水并检测得到净化后雨水中相关污染物浓度指标，通过原始模拟雨水中相关污染物浓度和净化后雨水中相关污染物浓度计算各污染物的去除率。
23.以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。