基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统及方法技术方案

基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统及方法，该系统包括在园区内地下埋设的专用调蓄池和自然山体蓄水池；所述专用调蓄池包括洁净雨水池和污染雨水池两部分；所述洁净雨水池内设有洁净雨水多功能加压泵，所述污染雨水池内设有污染雨水多功能加压泵等。本发明专利技术还包括一种基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用方法。利用本发明专利技术，当降雨量较大，周围山洪冲入山脚处园区内时，可将园区地内雨水尽快控制收纳储存，避免因地面积水过深使建筑物发生水淹的风险，待降雨后将收集的雨水分质进行回用。

【技术实现步骤摘要】
基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统及方法
本专利技术涉及一种基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统及方法。
技术介绍
随着我国城市化进程的不断提高，老城区土地资源不足、建设空间日益饱和，城市需要规划出新的发展空间以缓解老城区的人口压力、改善老城区的生活环境。老城区在建设初期多数选择在地势较为平坦开阔的平原地区发展起来。新城区在规划只能向人口密度较低、发展较为落后的地区进行发展，这些区域往往是地势较为的崎岖的山地，很多公共市政设施不完善或者根本没有规划。山地中的大型建筑综合体在雨季时，发生山洪倒灌进建筑物内的概率要远高于平原地区。山地由于地势高差较大，当强降雨发生时，雨水会顺着山体流向地势更低的山脚，山脚处的建筑综合体没有任何万全的措施能防止山洪冲入园区内。现代大型建筑综合体多为地下室底盘上托多栋建筑物的形式，由于体量巨大、功能多样，建筑物的防火要求十分严格，配套设置的机电系统复杂，园区内地面设有很多下沉庭院、人员疏散通道及送排风竖井。一旦山洪冲入园区内通过下沉庭院、疏散通道及窗井进入地下室，会使地下室很多的重要设备机房发生水淹，影响综合体的正常运行，严重时会造成极大的人员伤亡和财产损失。山地由于地形复杂，与园区内地面高差较大，受城市小气候变化、风速等气象条件影响，通过传统的水平投影面积法不能准确计算出流入园区内的暴雨量为管理人员提前做好防洪预案。近几十年来，随着计算机技术和相关地理信息学科的发展，分布式城市水文模型被提出，建立基于GIS的降雨径流模型可极大的提高模拟的精度和效率。在山体不同雨水汇流处埋设雨量在线监测计实时记录不同暴雨强度下的雨水流量，以校正模型中的修正参数建立准确的园区降雨模型。再通过与气象预报条件提前联合预模拟，可反映出不同暴雨强度下园区及周围山地的地表径流情况及流入园区内的总降雨量，园区内的雨洪智能管理系统根据预测的总雨量对专用调蓄池、景观水池及自然山体蓄水池的综合智能组合分析给出不同的组合方案保证园区内雨水可全部收纳保证建筑综合体的安全运行。并可通过模拟分析出园区内受山洪冲击风险最大处，通过与景观及给排水专业的配合优化园区内景观设计和雨水排水管网。由于城市建设的飞速发展，城市中硬化面积不断增加，使大量城市地表丧失雨水吸储能力，地面综合径流系数不断加大。当发生强降雨时，由于老旧城区雨水排放设施维护保养差，升级改造困难，新建海绵设施未投入使用等原因，蓄洪防洪能力十分有限，很容易形成严重的内涝，对居民正常生活造成重大影响。而且雨水初期径流污染物浓度很高，如不加以控制处理任之肆意流入水体，会带来严重的水体污染。新城区在规划建设时，首先应扭转传统的雨水排放观念，树立起新一代城市雨洪管理观念，建设海绵型城市：即下雨时渗水、蓄水、净水，需要时将蓄存的雨水处理后加以回用或利用下凹式绿地等生物滞留措施“慢排缓释”补充地下水，超出雨水处理措施能力的雨水在降雨后错峰排放至市政雨水管网，重新建立起自然的水循环过程，促进城市人居环境的健康发展。但在推进海绵城市的建设过程中仍存在较多亟待解决的技术问题，包括新建海绵设施雨水系统规划不当、投入产出比偏低及老旧城区海绵设施建设升级困难等。很多地区新建工程为了符合法律规范要求及应对验收检查，仅配套建设地下雨水调蓄池。由于雨水水质不稳定、回用时间较长水质加速恶化、处理费用较高、出水水质不稳定、用户接受程度较差等原因未建设与调蓄池配套使用的雨水处理和回用设施，地下雨水调蓄池仅起错峰排放作用，严重浪费工程设施社会功能和水资源。若在雨水储存前按照雨水水质情况分别将其储存至洁净雨水池与污染雨水池中，且当水质发生变化时，可根据水质情况进行二次动态分配储存，优先利用洁净雨水减少雨水回用处理模块的运行负荷，减少运行费用，并可提高回用水水质使用户更容易接受。建筑综合体车库等处的冲洗或消防等优质排水也可排入污染雨水池内，提高回用水的原水收集量，节约水资源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种当降雨量较大，周围山洪冲入山脚处园区内时，可将园区地内雨水尽快控制收纳储存，避免因地面积水过深使建筑物发生水淹的风险，待降雨后将收集的雨水分质进行回用的用于海绵城市的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术之基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，包括在园区内地下埋设的专用调蓄池和自然山体蓄水池；所述专用调蓄池包括洁净雨水池和污染雨水池两部分；所述洁净雨水池内设有洁净雨水多功能加压泵，所述洁净雨水多功能加压泵的出口分别与第十二电动阀、第十三电动阀及第十四电动阀相连接，所述第十二电动阀的出口与专用调蓄池内的冲洗管网相连接，所述第十三电动阀的出口与雨水回用处理模块相连接，所述第十四电动阀的出口与污染雨水池相连接；所述污染雨水池内设有污染雨水多功能加压泵，所述污染雨水多功能加压泵的进口分别与第十五电动阀和第十六电动阀相连接，所述第十五电动阀与污染雨水池池底的吸水喇叭口相连接，所述第十六电动阀与污染雨水池池中部所设的防污吸水喇叭口相连接，所述污染雨水多功能加压泵的出口分别与第十七电动阀和第十八电动阀相连接，所述第十七电动阀的出口与洁净雨水池相连接，所述第十八电动阀的出口分别与第十电动阀和第十一电动阀相连接，所述第十电动阀的出口与市政雨水管网相连接，所述第十一电动阀的出口与市政污水管网相连接；与专用调蓄池相邻的消防泵房内设有平时用于消防供水和暴雨时用于转输雨水的消防雨水合用转输泵，所述消防雨水合用转输泵的进口与分水器相连接，所述分水器分别与第十九电动阀和第二十电动阀相连接，所述第十九电动阀与洁净雨水池相连接，所述第二十电动阀与消防水池相连接，所述消防雨水合用转输泵的出口分别与第四电动阀和第二十四电动阀相连接，所述第二十四电动阀的出口与室内消防管网向连接，所述第四电动阀与第二十七电动阀和第六电动阀相连接，所述第六电动阀的出口分别与第五电动阀及第二十八电动阀相连接，所述第二十八电动阀的出口与山地中设置的自然山体蓄水池的雨水转输管相连接，所述第五电动阀分别与第七电动阀及第二十一电动阀相连接，所述第七电动阀的出口设有涡轮水力发电机，并与洁净雨水池相连接，所述第二十一电动阀的出口与污染雨水池相连接；所述自然山体蓄水池分别设有进水管、泄水管及排空管，所述进水管与第一电动阀相连接，所述第一电动阀通过雨水转输管分别与第二十八电动阀和第二十九电动阀相连接，所述第二十九电动阀与园区高差喷泉、高差屋面降温洒水管相连接；所述泄水管与第二电动阀相连接，所述第二电动阀之后的连接方式与第一电动阀的连接方式相同；所述排空管与第三电动阀相连接，所述第三电动阀之后的连接方式与第一电动阀的连接方式相同；自然山体蓄水池的顶部设有可转向山体蓄水池溢水管，所述可转向山体蓄水池溢水管的进水口设在自然山体蓄水池内并在进水口处设有第二十六电动阀，出口设有可转向溢水花管；所述洁净雨水池内设有洁净雨水进水管，所述洁净雨水进水管与第二十二电动阀接，所述第二十二电动阀的另一端与水质监测管相连接；所述污染雨水池内设有污染雨水进水管，所述污染雨水进水管与第二十三电动阀相连接，所述第二十三电动阀的另一端与水质监测管相连接；所述水质监测管与园区内雨水管网相连接，所述水质监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，其特征在于：包括在园区内地下埋设的专用调蓄池和自然山体蓄水池；所述专用调蓄池包括洁净雨水池和污染雨水池两部分；所述洁净雨水池内设有洁净雨水多功能加压泵，所述洁净雨水多功能加压泵的出口分别与第十二电动阀、第十三电动阀及第十四电动阀相连接，所述第十二电动阀的出口与专用调蓄池内的冲洗管网相连接，所述第十三电动阀的出口与雨水回用处理模块相连接，所述第十四电动阀的出口与污染雨水池相连接；所述污染雨水池内设有污染雨水多功能加压泵，所述污染雨水多功能加压泵的进口分别与第十五电动阀和第十六电动阀相连接，所述第十五电动阀与污染雨水池池底的吸水喇叭口相连接，所述第十六电动阀与污染雨水池池中部所设的防污吸水喇叭口相连接，所述污染雨水多功能加压泵的出口分别与第十七电动阀和第十八电动阀相连接，所述第十七电动阀的出口与洁净雨水池相连接，所述第十八电动阀的出口分别与第十电动阀和第十一电动阀相连接，所述第十电动阀的出口与市政雨水管网相连接，所述第十一电动阀的出口与市政污水管网相连接；与专用调蓄池相邻的消防泵房内设有平时用于消防供水和暴雨时用于转输雨水的消防雨水合用转输泵，所述消防雨水合用转输泵的进口与分水器相连接，所述分水器分别与第十九电动阀和第二十电动阀相连接，所述第十九电动阀与洁净雨水池相连接，所述第二十电动阀与消防水池相连接，所述消防雨水合用转输泵的出口分别与第四电动阀和第二十四电动阀相连接，所述第二十四电动阀的出口与室内消防管网向连接，所述第四电动阀与第二十七电动阀和第六电动阀相连接，所述第六电动阀的出口分别与第五电动阀及第二十八电动阀相连接，所述第二十八电动阀的出口与山地中设置的自然山体蓄水池的雨水转输管相连接，所述第五电动阀分别与第七电动阀及第二十一电动阀相连接，所述第七电动阀的出口设有涡轮水力发电机，并与洁净雨水池相连接，所述第二十一电动阀的出口与污染雨水池相连接；所述自然山体蓄水池分别设有进水管、泄水管及排空管，所述进水管与第一电动阀相连接，所述第一电动阀通过雨水转输管分别与第二十八电动阀和第二十九电动阀相连接，所述第二十九电动阀与园区高差喷泉、高差屋面降温洒水管相连接；所述泄水管与第二电动阀相连接，所述第二电动阀之后的连接方式与第一电动阀的连接方式相同；所述排空管与第三电动阀相连接，所述第三电动阀之后的连接方式与第一电动阀的连接方式相同；自然山体蓄水池的顶部设有可转向山体蓄水池溢水管，所述可转向山体蓄水池溢水管的进水口设在自然山体蓄水池内并在进水口处设有第二十六电动阀，出口设有可转向溢水花管；所述洁净雨水池内设有洁净雨水进水管，所述洁净雨水进水管与第二十二电动阀接，所述第二十二电动阀的另一端与水质监测管相连接；所述污染雨水池内设有污染雨水进水管，所述污染雨水进水管与第二十三电动阀相连接，所述第二十三电动阀的另一端与水质监测管相连接；所述水质监测管与园区内雨水管网相连接，所述水质监测管内设有水质在线监测仪；所述自然山体蓄水池、洁净雨水池及污染雨水池内设有多水位多参数水质在线监测仪；山体及园区内的雨水汇流流道处埋设数个雨量在线监测计；园区内雨水管网末端地面埋设水质在线监测计；自然山体蓄水池、洁净雨水池、污染雨水池及市政雨水管网内设有光纤液位传感器；防洪沟与市政雨水管网的连接管上设有第九电动阀，防洪沟与专用调蓄池的连接管上设有第八电动阀。...

【技术特征摘要】
1.基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，其特征在于：包括在园区内地下埋设的专用调蓄池和自然山体蓄水池；所述专用调蓄池包括洁净雨水池和污染雨水池两部分；所述洁净雨水池内设有洁净雨水多功能加压泵，所述洁净雨水多功能加压泵的出口分别与第十二电动阀、第十三电动阀及第十四电动阀相连接，所述第十二电动阀的出口与专用调蓄池内的冲洗管网相连接，所述第十三电动阀的出口与雨水回用处理模块相连接，所述第十四电动阀的出口与污染雨水池相连接；所述污染雨水池内设有污染雨水多功能加压泵，所述污染雨水多功能加压泵的进口分别与第十五电动阀和第十六电动阀相连接，所述第十五电动阀与污染雨水池池底的吸水喇叭口相连接，所述第十六电动阀与污染雨水池池中部所设的防污吸水喇叭口相连接，所述污染雨水多功能加压泵的出口分别与第十七电动阀和第十八电动阀相连接，所述第十七电动阀的出口与洁净雨水池相连接，所述第十八电动阀的出口分别与第十电动阀和第十一电动阀相连接，所述第十电动阀的出口与市政雨水管网相连接，所述第十一电动阀的出口与市政污水管网相连接；与专用调蓄池相邻的消防泵房内设有平时用于消防供水和暴雨时用于转输雨水的消防雨水合用转输泵，所述消防雨水合用转输泵的进口与分水器相连接，所述分水器分别与第十九电动阀和第二十电动阀相连接，所述第十九电动阀与洁净雨水池相连接，所述第二十电动阀与消防水池相连接，所述消防雨水合用转输泵的出口分别与第四电动阀和第二十四电动阀相连接，所述第二十四电动阀的出口与室内消防管网向连接，所述第四电动阀与第二十七电动阀和第六电动阀相连接，所述第六电动阀的出口分别与第五电动阀及第二十八电动阀相连接，所述第二十八电动阀的出口与山地中设置的自然山体蓄水池的雨水转输管相连接，所述第五电动阀分别与第七电动阀及第二十一电动阀相连接，所述第七电动阀的出口设有涡轮水力发电机，并与洁净雨水池相连接，所述第二十一电动阀的出口与污染雨水池相连接；所述自然山体蓄水池分别设有进水管、泄水管及排空管，所述进水管与第一电动阀相连接，所述第一电动阀通过雨水转输管分别与第二十八电动阀和第二十九电动阀相连接，所述第二十九电动阀与园区高差喷泉、高差屋面降温洒水管相连接；所述泄水管与第二电动阀相连接，所述第二电动阀之后的连接方式与第一电动阀的连接方式相同；所述排空管与第三电动阀相连接，所述第三电动阀之后的连接方式与第一电动阀的连接方式相同；自然山体蓄水池的顶部设有可转向山体蓄水池溢水管，所述可转向山体蓄水池溢水管的进水口设在自然山体蓄水池内并在进水口处设有第二十六电动阀，出口设有可转向溢水花管；所述洁净雨水池内设有洁净雨水进水管，所述洁净雨水进水管与第二十二电动阀接，所述第二十二电动阀的另一端与水质监测管相连接；所述污染雨水池内设有污染雨水进水管，所述污染雨水进水管与第二十三电动阀相连接，所述第二十三电动阀的另一端与水质监测管相连接；所述水质监测管与园区内雨水管网相连接，所述水质监测管内设有水质在线监测仪；所述自然山体蓄水池、洁净雨水池及污染雨水池内设有多水位多参数水质在线监测仪；山体及园区内的雨水汇流流道处埋设数个雨量在线监测计；园区内雨水管网末端地面埋设水质在线监测计；自然山体蓄水池、洁净雨水池、污染雨水池及市政雨水管网内设有光纤液位传感器；防洪沟与市政雨水管网的连接管上设有第九电动阀，防洪沟与专用调蓄池的连接管上设有第八电动阀。2.根据权利要求1所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，其特征在于：所述雨水回用处理模块的出口与景观水池及园区绿化浇洒补水管网向连接。3.根据权利要求1或2所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，其特征在于：所述第二十七电动阀的出口与景观水池相连接。4.根据权利要求1或2所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，其特征在于：所述污染雨水池内设有车库废水进水管，所述车库废水进水管与车库废水集中转输泵相连接，所述车库废水集中转输泵设于车库废水集水坑内。5.根据权利要求1或2所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，其特征在于：所述洁净雨水池与污染雨水池的共用池壁中部设有低阻力高通量过滤器，所述低阻力高通量过滤器的进水口设在污染雨水池内、出水口设在洁净雨水池内并在出口处设有第二十五电动阀。6.根据权利要求1或2所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用系统，其特征在于：所述第一电动阀、第二电动阀及第三电动阀设在自然山体蓄水池下方的检修通道内。7.一种基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用的方法，其特征在于，具体过程如下：（一）建模和校准模型阶段1）建模：基于GIS技术，获取园区及周围山地原始高程模型数据，通过现场测绘修正项目建成后对园区内地形高程的改变、完善模型中土地实际利用情况以获得准确的地理信息模型；建立园区及周围山地综合雨量地表径流模型；2）通过传感器校准模型：在山体不同雨水汇流流道处埋设雨量在线监测计实时记录不同暴雨强度下的雨水径流数据以校正径流模型中受地形、气象及城市小气候因素影响的系数以获得准确的园区及周围山地综合地表雨量径流模型；3）进行各种雨情工况的模拟计算，确定各种降雨强度、降雨时间、降雨总量工况下的雨水地表径流量、市政管线的流量、管网洪峰的来临时间及需要的雨水调蓄量，根据模拟结果，按照最高100年一遇、多工况计算调蓄池、水泵的参数，设计调蓄设施；（二）根据模拟结果：专用调蓄池体积按2年一遇进行设计，专用调蓄池与景观水池智能调蓄组合体积按5年一遇进行设计，专用调蓄池、景观水池及自然山体蓄水池智能调蓄组合体积按100年一遇进行设计，并设计雨水设施运行控制策略；降雨时，由园区内的雨洪智能管理系统进行智能运行；（三）降雨来临时，园区内的雨洪智能管理系统根据气象预报条件、通过山体及园区内设置的雨量在线监测计的回传数据和降雨历时，地表雨量径流模型可预测出将要流入园区内的降雨总量，提前对专用调蓄池、景观水池及自然山体蓄水池的智能调蓄组合的雨水储存方案进行系统分配控制，保证流入园区内的雨水全部可收纳。8.根据权利要求7所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用的方法，其特征在于：在进行地表雨量径流模型模拟时，当降雨量较大园区周围山脚下设置的防洪沟已经不能拦截山洪时，可直观得到园区内受山洪冲击最严重的位置，在此处铺设雨水截水沟可尽快将不受控制的山洪收纳至雨水调蓄池内，防止山洪通过建筑综合体的地下连通口冲入综合体地下毁坏机电设备及主体结构。9.根据权利要求7或8所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用的方法，其特征在于：在获取园区及周围山地高程模型数据后，通过地形和地质分析可在山地中寻找出一处四周高中心低的天然洼地或通过加设活动挡水板形成的自然山体蓄水池，极端天气条件下作为园区内专用调蓄池的备用蓄洪容量提高可控雨水总量。10.根据权利要求7或8所述的基于GIS的山地建筑综合体雨水防控与利用的方法，其特征在于：工况一：当园区地表雨量径流模型根据气象预报条件模拟及运算得到降雨总量较小，在防洪沟及专用调蓄池容量可控范围内时，雨洪智能管理系统的控制器控制第八电动阀开启、第九电动阀关闭，山洪通过防洪沟收集至专用调蓄池内，园区内的雨水通过园区内雨水管网收集至专用调蓄池内，根据水质监测管及园区内设置的水质在线监测仪的实时分析，当降雨初期雨水水质较差时，雨洪智能管理系统发出信号给控制器，控制器控制水质控制井内的第二十二电动阀关闭，控制第二十三电动阀开启，将污染较重雨水分流至污染雨水池内；当雨水水质好转后，水质在线监测仪发出信号给控制器，控制器控制第二十三电动阀关闭，控制第二十二电动阀开启，将洁净雨水分流至洁净雨水池内；如受降雨强度影响再次发生雨水水质变差的情况时，控制器将重置执行上述操作，将污染较重雨水分流至污染雨水池内，将洁净雨水分流至洁净雨水池内；待降雨结束后，先回用洁净雨水池内的雨水，进行雨水回用时，雨洪智能管理系统控制洁净雨水池中设置的洁净雨水多功能加压泵进入回用模式：控制器控制第十二电动阀及第十四电动阀关闭，控制第十三电动阀开启，洁净雨水多功能加压泵运行，将洁净雨水输送至雨水回用处理模块，洁净雨水通过雨水回用处理模块处理后补充景观水池或用于园区内的绿化浇洒；与此同时，污染雨水池中的污染雨水在静置沉淀力的作用下，雨水中的泥沙及固体悬浮物沉淀至污染雨水池池底，池中上部雨水水质逐步好转；雨洪智能管理系统通过污染雨水池中设置的多水位多参数水质在线监测仪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宽，宋琳，
申请(专利权)人：中铁建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11