海綿城市感知系統(tǒng) 助力海綿城市建設(shè)

無論是內(nèi)澇防治、黑臭水體治理，還是海綿城市規(guī)劃設(shè)計及建設(shè)、評估，乃至未來智慧城市的建設(shè)，都需要有全面、致密、大量的城市水文監(jiān)測數(shù)據(jù)和*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)計才會合理，建設(shè)過程才可追溯，實施效果才會長久。

鑒于監(jiān)測數(shù)據(jù)和模擬仿真技術(shù)對于城市規(guī)劃、建設(shè)、運行的重要性，深圳宏電基于新型的測量傳感設(shè)備，合理布設(shè)各類海綿體監(jiān)測站點，依托城市水文模擬仿真軟件，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建宏電海綿城市感知系統(tǒng)（Sponge City Sensing System，縮寫為SCSS），完成對城市水循環(huán)過程的立體監(jiān)控，解決“有多少水、水在哪里、往哪里去”的問題。

合理布設(shè)各類海綿體監(jiān)測站點

針對當前城市水文站點分布密度低、海綿城市規(guī)劃設(shè)計所依據(jù)監(jiān)測數(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)測站點。

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

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

所有監(jiān)測數(shù)據(jù)均可接入監(jiān)測分析平臺，既可為海綿城市規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐，又可作為海綿城市建設(shè)運行期的觀測分析平臺，應(yīng)對海綿城市建設(shè)的量化考核。

? 安裝布設(shè)于河道周圍的水質(zhì)、流量、土壤含水率、地下水位監(jiān)測站點將提供河道周圍區(qū)域的水分布和水循環(huán)情況，為沿河道進行的海綿城市改造設(shè)計提供支撐數(shù)據(jù)，為低影響開發(fā)對徑流控制率、下滲率的貢獻進行量化評估，滿足*對海綿城市建設(shè)試點績效考核的要求。

? 安裝布設(shè)于排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點的流量監(jiān)測站點通過對非滿管流量的實時測量，為排水管網(wǎng)運行模擬、入流/滲漏分析、清淤維護等工作提供數(shù)據(jù)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(shè)于城市下立交和低洼路段的水位監(jiān)測站，將構(gòu)成更為敏感、準確的城市洪澇感知系統(tǒng)。

水位監(jiān)測站通過智能電子水尺對積水水位進行實時監(jiān)測，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報結(jié)果、附近雨量站/水位/流量站實時數(shù)據(jù)和區(qū)域地形地貌及歷史水文資料，并通過RTU內(nèi)置的水位趨勢預(yù)測模型，對積水水位的未來演變趨勢進行提前預(yù)判，為交通避險及排澇調(diào)度提供有效參考。

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

基于模擬仿真技術(shù)的監(jiān)測評估平臺建設(shè)

海綿城市建設(shè)績效評價與考核工作離不開市政府相關(guān)部門合作，各單位的信息化建設(shè)、數(shù)字化建設(shè)水平不一，無法提供zui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，造成這些信息的準確率和度不高，未能建立起一個各部門數(shù)據(jù)共享的信息發(fā)布平臺，因此迫切需要建立一套海綿城市建設(shè)監(jiān)測與評估平臺。

海綿城市建設(shè)涉及多個層面、多個部門的緊密協(xié)作，構(gòu)建監(jiān)測評估平臺，有利于海綿城市建設(shè)相關(guān)的信息標準化及共享利用，可為多部門協(xié)作提供工作平臺。

監(jiān)測評估平臺所采用的模擬仿真技術(shù)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(shù)與GIS技術(shù)、Web技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)有效結(jié)合，可根據(jù)水文、氣象等歷史數(shù)據(jù)對模型進行參數(shù)率定和模型優(yōu)化，可完成產(chǎn)匯流過程分析、暴雨洪水模擬、水文效應(yīng)評估等功能。

? 產(chǎn)匯流過程分析

城市的產(chǎn)匯流機制遠比天然流域復(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)報的降雨過程，利用研制的模型模擬和預(yù)測城市地面的積水過程，以滿足城市防汛減災(zāi)工作對水情和澇情預(yù)測計算的要求。

城市雨洪產(chǎn)匯流計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)流計算、城市雨洪地表匯流計算和城市雨洪管網(wǎng)水流計算三個軟件子系統(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、城市雨洪計算分析模塊和成果輸出與綜合可視化模塊三大類?；诒┯旰樗M結(jié)果，平臺可提供內(nèi)澇預(yù)報服務(wù)。

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(jù)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(shù)據(jù)、圖像定時抓拍信息，并可對監(jiān)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(xiàn)地聲光報警及LED預(yù)警信息發(fā)布，支持預(yù)警信息至移動APP終端的發(fā)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(yīng)評估功能

基于各類海綿體監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)和流域尺度生態(tài)水文模型，平臺可從以下方面評估城市水文效應(yīng)：

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

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

●城市化對水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響，包括城市化對地表水質(zhì)、地下水質(zhì)和城市生態(tài)系統(tǒng)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。

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宏電海綿城市感知系統(tǒng)及監(jiān)測評估平臺用于海綿城市建設(shè)、城市內(nèi)澇監(jiān)測預(yù)警、城市水文監(jiān)測系統(tǒng)等信息化工程及科研項目，保證了海綿體監(jiān)測數(shù)據(jù)的效用zui大化，將有序地推進城市水文系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的改進，保證海綿城市建設(shè)的效果。