一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)、控制方法及構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)、控制方法及構(gòu)建方法，控制系統(tǒng)包括氣象接收系統(tǒng)、控制器和棄流裝置；所述氣象接收系統(tǒng)將接收的天氣預(yù)報和實時的氣象數(shù)據(jù)傳輸至所述控制器；所述控制器根據(jù)本次降雨與上次降雨的間隔天數(shù)、所述天氣預(yù)報所獲取的降雨強(qiáng)度、降雨初期污染物濃度變化情況和雨水徑流過程中t時刻相應(yīng)污染物濃度之間的相互關(guān)系，確定滿足各所述相應(yīng)污染物濃度要求的棄流時間點(diǎn)，并控制所述棄流裝置在所述棄流時間點(diǎn)停止棄流，開始收集雨水徑流。
【專利說明】
一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)、控制方法及構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)、控制方法及構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 進(jìn)入21世紀(jì)來，隨著工農(nóng)業(yè)社會的不斷發(fā)展，水資源問題逐漸成為制約人類社會 發(fā)展的主要因素。
[0003] 由于降雨初期，雨水溶解了空氣中的大量酸性氣體、汽車尾氣、工廠廢氣等污染性 氣體，降落地面后，又由于沖刷屋面、瀝青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染 物質(zhì)，前期雨水的污染程度較高，甚至超出普通城市污水的污染程度，該結(jié)論稱為初期淋洗 效應(yīng)。因此雨水收集利用中一般利用雨水棄流裝置對初期雨水進(jìn)行棄流，后期雨水經(jīng)過簡 單處理進(jìn)入蓄水設(shè)施，以便利用。
[0004] 現(xiàn)有的初期雨水棄流裝置主要有棄流雨水池、切換式或小管棄流井、自動翻板式 初雨分離器和跳躍堰式雨水分流井等不同形式。
[0005] 棄流雨水池是將初期雨水先流入相應(yīng)容積的池體內(nèi)并儲存，當(dāng)存儲的初期雨水達(dá) 到一定體積后，雨水開始流入回收雨水收集系統(tǒng)。切換式或小管棄流井是在雨水檢查井中 同時埋設(shè)連接下游雨水井和下游污水井的兩根排水管，兩根排水管之間的切換需設(shè)置簡易 手動閘閥或自動閘閥完成。自動翻板式初雨分離器是利用自動翻轉(zhuǎn)的翻板進(jìn)行棄流。沒有 雨水時，翻板處于棄流管位置，降雨開始后，初雨沿翻板經(jīng)過棄流管排走。隨著降雨的增多， 翻板依靠重力會自動反轉(zhuǎn)，雨水沿翻板經(jīng)過雨水收集管進(jìn)入蓄水池。當(dāng)停止降雨一定時間 后翻板依靠重力作用自動恢復(fù)原位，等待下一次降雨。跳躍堰式雨水分流井是依靠堰板將 初期雨水分離的裝置。降雨初期，雨水通過排水管流出的拋物線射流被堰板阻隔，從棄流管 流出；隨著降雨過程徑流量的加大，拋物線射流越過堰板，從出水管流中被收集起來，從而 達(dá)到初期雨水棄流的目的。跳躍堰式雨水分流井不能收集降雨后期小雨量的雨水，且降雨 初期雨量較大時初期雨水將越過堰板而無法棄流。
[0006] 中國專利CN104594492A公開了一種雨水棄流系統(tǒng)及控制方法，該系統(tǒng)包括水質(zhì)在 線檢測儀、棄流控制器、棄流池、排出裝置、水質(zhì)型棄流裝置和蓄水池:水質(zhì)在線檢測儀設(shè)置 在棄流池內(nèi)或其與雨水收集管網(wǎng)連接的進(jìn)水管路上;排出裝置和水質(zhì)型棄流裝置均設(shè)置在 棄流池上；蓄水池通過水質(zhì)型棄流裝置與棄流池連接;棄流控制器根據(jù)水質(zhì)在線檢測儀的 檢測結(jié)果控制排出裝置和水質(zhì)型棄流裝置的開閉。其缺點(diǎn)一是水質(zhì)在線檢測儀器設(shè)備及運(yùn) 行成本費(fèi)用較高;二是所能檢測的水質(zhì)指標(biāo)受檢測儀器的局限，一種水質(zhì)在線檢測儀器只 能檢測為數(shù)不多的幾種固定的污染物指標(biāo)，對于其他污染物指標(biāo)的情況則無法在線檢測， 不能適應(yīng)對所收集的雨水水質(zhì)有較高要求的情況。
[0007] 目前的棄流裝置普遍存在以下缺點(diǎn)：
[0008] 1、一次降雨的棄流量應(yīng)該取決于棄流時間所對應(yīng)的污染物濃度情況，而污染物濃 度情況與該次降雨所處的季節(jié)、降雨強(qiáng)度、持續(xù)時間以及與上一次降雨的間隔天數(shù)均有一 定的相關(guān)性，即所需的棄流量或棄流時間是隨以上各因素的變化而變化，是一個變化的量。 目前的棄流控制裝置在決定棄流量或棄流時間時，無法全面反映以上各因素的影響，導(dǎo)致 雨水初期的棄流量不盡科學(xué)。
[0009] 2、對于一些能夠?qū)崿F(xiàn)自動棄流的控制裝置，需要較多的用以監(jiān)控、檢測的電氣元 件或自動水質(zhì)檢測儀器對降雨情況、水質(zhì)狀況進(jìn)行信息采集及檢測，通過監(jiān)測元件的反饋 情況來決定棄流量。這種方式一方面會大大增加雨水搜集設(shè)施的費(fèi)用及運(yùn)行成本，另一方 面存在電氣元件容易損壞、壽命較短以致整套雨水搜集設(shè)施的穩(wěn)定性變?nèi)醯娜秉c(diǎn)。
[0010] 3、一般的棄流控制系統(tǒng)不能從本次降雨所處時間、降雨雨強(qiáng)、降雨持續(xù)時間、本次 降雨與上次降雨時間間隔等反映降雨徑流對水質(zhì)的影響，而且不能確定所收集雨水的各項 更加精細(xì)化的水質(zhì)指標(biāo)。
[0011]此外，一般的氣象站能夠?qū)崟r監(jiān)測到當(dāng)前的氣象情況，能夠及時獲取相關(guān)的氣象 數(shù)據(jù)。但是目前的棄流裝置均沒有考慮到應(yīng)用氣象站所獲取的數(shù)據(jù)這一資源，不能做到資 源共享。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可變初期雨水棄流控制系 統(tǒng)、控制方法及構(gòu)建方法。
[0013] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0014] -種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，包括氣象接收系統(tǒng)、控制器和棄流裝置;所述氣 象接收系統(tǒng)將接收的天氣預(yù)報和實時的氣象數(shù)據(jù)傳輸至所述控制器;所述控制器根據(jù)所述 天氣預(yù)報和所述氣象數(shù)據(jù)，確定所收集雨水的各相應(yīng)污染物濃度均滿足要求的棄流時間 點(diǎn)，并控制所述棄流裝置在所述棄流時間點(diǎn)停止棄流，開始收集雨水。
[0015] 利用氣象接收系統(tǒng)可以將天氣預(yù)報和實時的氣象數(shù)據(jù)直接傳輸給控制器，減少了 棄流裝置單獨(dú)配備雨量監(jiān)測裝置的成本，有利于數(shù)據(jù)資源的共享?？刂破鞲鶕?jù)影響污染物 濃度的各因素之間的相關(guān)關(guān)系確定棄流時間，可以全面反應(yīng)影響雨水污染物濃度的各相關(guān) 因素，既能保證所收集雨水的水質(zhì)，又能實現(xiàn)雨水的充分收集，使得棄流量或棄流時間點(diǎn)的 確定更加科學(xué)。
[0016] 所述控制器為PLC可編程控制器或者單片機(jī)或者微程序控制器。
[0017] 所述氣象接收系統(tǒng)是從氣象數(shù)據(jù)管理中心接收所述天氣預(yù)報和氣象實時數(shù)據(jù)的 氣象接收系統(tǒng)。
[0018] 所述氣象接收系統(tǒng)，包括客戶端、GPRS貓?？蛻舳藘?nèi)有氣象數(shù)據(jù)接收軟件，該氣象 接收系統(tǒng)可從氣象部門或水文部門購買。
[0019] 所述氣象數(shù)據(jù)包括實時監(jiān)測的降雨量、降雨強(qiáng)度和持續(xù)的降雨時間、兩場降雨的 時間間隔等。由于是專業(yè)設(shè)備獲取的氣象數(shù)據(jù)，因此所獲取的氣象數(shù)據(jù)更加及時和準(zhǔn)確，且 成本低廉。
[0020] 所述控制器根據(jù)擬合經(jīng)驗公式確定棄流時間點(diǎn)，所述擬合經(jīng)驗公式體現(xiàn)本次降雨 所處的時段、降雨間隔天數(shù)、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時間、降雨初期雨水徑流中污染物濃度變 化情況和t時刻相應(yīng)污染物濃度之間的相互關(guān)系，所述擬合經(jīng)驗公式是根據(jù)在該地的多場 次降雨各要素(降雨所處的時段、降雨間隔天數(shù)、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時間等)及對應(yīng)的所采 集的降雨徑流水樣經(jīng)檢測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等分析，通過數(shù)學(xué)方法擬合得出。
[0021] 所述擬合經(jīng)驗公式為C；=Cwe+，其中，CtlS雨水徑流中第i種污染物指標(biāo)t時刻 的濃度為表征某污染物指標(biāo)隨降雨強(qiáng)度、匯水下墊面性質(zhì)變化而變化的綜合因素系數(shù)， 是根據(jù)已有的實驗資料經(jīng)統(tǒng)計分析得出的經(jīng)驗系數(shù)，不同的降雨強(qiáng)度及不同的匯水下墊面 對應(yīng)不同的匕值大小;t為形成徑流后的降雨持續(xù)時間;C Ql是雨水徑流中的某種污染物指標(biāo) 的初始濃度，而，可通過多次實測的降雨徑流污染物初始濃度與對應(yīng)的降雨間 隔天數(shù)建立相關(guān)分析，得出線性回歸方程，x為兩場降雨間隔天數(shù)， ai為統(tǒng)計所得的該時段 雨水徑流中某種污染物指標(biāo)平均單日濃度變化值，在一個時段的&值不變，不同時段的 &1值 不同，為上次單場降雨后記錄濃度值。使用時，這些擬合經(jīng)驗公式及相關(guān)參數(shù)需要輸入 到可編程控制器，通過編程使控制器實現(xiàn)根據(jù)氣象接收系統(tǒng)從氣象站接收所述天氣預(yù)報和 氣象實時數(shù)據(jù)進(jìn)行對公式及經(jīng)驗系數(shù)的選擇。
[0022] 所述擬合經(jīng)驗公式根據(jù)降雨在一年中所處的不同的時段，分別統(tǒng)計、擬合采樣檢 測所得各污染物指標(biāo)數(shù)據(jù)而得出。
[0023] 所述擬合經(jīng)驗公式對于某污染物指標(biāo)所在階段降雨分不同降雨強(qiáng)度及持續(xù)時間 對經(jīng)驗系數(shù)ki進(jìn)行歸納總結(jié)，建立ki隨降雨強(qiáng)度及持續(xù)時間變化而變化的對應(yīng)經(jīng)驗公式，采 用內(nèi)插的方法確定某一污染物指標(biāo)在某一時段的lu值。
[0024]所述相應(yīng)污染物指標(biāo)為根據(jù)所收集雨水的水質(zhì)需求所設(shè)定的一種或多種污染物 指標(biāo)。
[0025] 所述棄流時間點(diǎn)為所有所述相應(yīng)污染物指標(biāo)濃度均滿足相關(guān)濃度要求的最短時 間。
[0026] 所述相應(yīng)污染物指標(biāo)的相關(guān)濃度要求根據(jù)后期雨水資源利用對水質(zhì)需求的不同 而調(diào)整。
[0027] 所述棄流時間點(diǎn)可根據(jù)后期集雨及降雨污染物變化情況通過所述控制器進(jìn)行實 時調(diào)整。
[0028] 所述棄流裝置主要為可控制的機(jī)械棄流裝置，通過控制器驅(qū)動棄流管道閥門關(guān) 閉，所述控制器在所述棄流時間點(diǎn)控制棄流裝置進(jìn)行相應(yīng)的開閉動作。
[0029]所述棄流裝置的供電裝置包括太陽能板、蓄電池供電、110V-220V交流電源。
[0030] -種可變初期雨水棄流控制方法，包括以下步驟：
[0031] 步驟1:氣象接收系統(tǒng)將接收的天氣降雨預(yù)報和氣象降雨數(shù)據(jù)傳輸至控制器；
[0032] 步驟2:所述控制器根據(jù)本次降雨所處的時段、與上次降雨的間隔天數(shù)、以及所述 天氣降雨預(yù)報的降雨歷時和氣象降雨數(shù)據(jù)反映的實時降雨強(qiáng)度，結(jié)合反映上述各因素與不 同時刻雨水徑流中污染物濃度變化情況的擬合經(jīng)驗公式，確定滿足相應(yīng)污染物濃度要求的 棄流時間點(diǎn)；
[0033] 步驟3:當(dāng)所述氣象數(shù)據(jù)表明降雨持續(xù)時間到達(dá)所述棄流時間點(diǎn)時，所述控制器控 制棄流裝置進(jìn)行相應(yīng)的閉合動作，停止棄流，開始收集雨水。
[0034] -種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)的構(gòu)造方法，包括以下步驟：
[0035] 步驟1:在集雨場地所在區(qū)域，利用區(qū)域性多年日降雨量規(guī)律對降雨進(jìn)行時段劃 分；
[0036] 步驟2:對所述集雨場地的每個時段的降雨進(jìn)行水樣采集，每個時段采集的降雨場 次不低于設(shè)定場次，每場所采集的水樣不少于設(shè)定值；
[0037] 步驟3:根據(jù)實驗室測定，確定所述區(qū)域雨水中的主要污染物，建立徑流過程中t時 刻各污染物指標(biāo)濃度Ctl與其降雨初始時徑流中該污染物指標(biāo)濃度(^的擬合經(jīng)驗公式。建 立初始徑流中該污染物濃度(^與降雨間隔天數(shù)X、平均單日濃度變化值&1為統(tǒng)計及階段單 場降雨后統(tǒng)計濃度值bH的經(jīng)驗公式。建立擬合經(jīng)驗公式C,, = ，其中C〇i = aix+bi-i，并 確保各所述擬合經(jīng)驗公式的擬合度滿足相應(yīng)要求為表征某污染物指標(biāo)隨降雨強(qiáng)度、匯 水下墊面性質(zhì)變化而變化的綜合因素系數(shù)，是根據(jù)已有的實測資料經(jīng)統(tǒng)計分析得出的經(jīng)驗 系數(shù)，不同的降雨強(qiáng)度及不同的匯水下墊面對應(yīng)不同的匕值大小。t為形成徑流后的降雨持 續(xù)時間。
[0038] 步驟4:將各個時段的各污染物的擬合經(jīng)驗公式及相關(guān)參數(shù)輸入PLC等可編程控制 器；
[0039] 步驟5:針對所述主要污染物，在滿足后期不同水質(zhì)基本要求的條件下，設(shè)定棄流 時間點(diǎn)為各所述各相應(yīng)污染物濃度均滿足要求的棄流時間點(diǎn)，同時可根據(jù)后期雨水資源利 用情況及污染物沖刷規(guī)律校正總結(jié)，并通過所述PLC可編程控制器對棄流時間進(jìn)行實時調(diào) 整；
[0040] 步驟6:PLC可編程控制器利用氣象接收系統(tǒng)接收的雨量、雨強(qiáng)、降雨持續(xù)時間等信 息，在所述棄流時間點(diǎn)控制棄流裝置停止棄流，開始雨水收集。
[0041] 本發(fā)明的有益效果是：
[0042] 1)對多年日降雨量進(jìn)行統(tǒng)計，并進(jìn)行時段劃分，克服了不同季節(jié)、時段對初期雨水 棄流采用單一棄水量的缺點(diǎn)，本發(fā)明能充分考慮對雨水徑流收集時初期棄水量是隨降雨場 次時間間隔、降雨強(qiáng)度、降雨時間、不同下墊面變化而變化的特點(diǎn)，更能反映所需初期雨水 棄流的實際情況。
[0043] 2)對集雨場先期的降雨徑流進(jìn)行水質(zhì)分析，可有效降低后期雨水的處理流程及費(fèi) 用，同時降低整體運(yùn)行費(fèi)用。
[0044] 3)結(jié)合集雨場實時降雨徑流污染物濃度采樣及后期棄流后水質(zhì)測定，可對擬合經(jīng) 驗公式進(jìn)行實時調(diào)整，以達(dá)到對初期棄水量實現(xiàn)更準(zhǔn)確的動態(tài)控制。
【具體實施方式】
[0045] 下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0046] 實施例：
[0047] -種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，包括氣象接收系統(tǒng)、控制器和棄流裝置;所述氣 象接收系統(tǒng)將接收的天氣預(yù)報和實時的氣象降雨數(shù)據(jù)傳輸至所述控制器;所述控制器根據(jù) 本次降雨與上次降雨的間隔天數(shù)，所述天氣預(yù)報所獲取的降雨強(qiáng)度、降雨初期污染物濃度 變化情況和雨水徑流過程中t時刻相應(yīng)污染物濃度之間的相互關(guān)系，確定滿足各所述相應(yīng) 污染物指標(biāo)濃度要求的棄流時間點(diǎn)，并控制所述棄流裝置在所述棄流時間點(diǎn)停止棄流，開 始收集雨水。
[0048]棄流裝置主要為可控制的機(jī)械棄流裝置，通過控制裝置驅(qū)動棄流管道閥門關(guān)閉， 所述控制器在所述棄流時間點(diǎn)控制棄流裝置進(jìn)行相應(yīng)的開閉動作。
[0049] -種初期雨水棄流系統(tǒng)構(gòu)建方法，其特征在于：
[0050] 1)通過可編程設(shè)備設(shè)定時間段，根據(jù)降雨強(qiáng)度的不同設(shè)定單次降雨所處時間段；
[0051] 2)根據(jù)匯水面性質(zhì)、雨水徑流中污染物情況、氣象接收系統(tǒng)接收的降雨數(shù)據(jù)等，可 編程的控制設(shè)備自動設(shè)定擬定經(jīng)驗公式中的參數(shù)取值；
[0052] 3)針對試驗確定收集雨水徑流場地初期雨水主要污染物，在滿足后期不同水質(zhì)基 本要求的條件下，設(shè)定棄流時間點(diǎn)為所有相應(yīng)污染物濃度均滿足相應(yīng)濃度要求的最短時間 值，同時可根據(jù)后期降雨徑流各主要污染物指標(biāo)濃度的變化或雨水徑流資源利用情況的變 化通過可編程的控制設(shè)備對棄流時間進(jìn)行實時調(diào)整，以達(dá)到對初期棄水量實現(xiàn)更準(zhǔn)確的動 態(tài)控制；
[0053] 4)通過擬定經(jīng)驗公式體現(xiàn)降雨間隔天數(shù)、降雨強(qiáng)度、持續(xù)時間與雨水徑流中污染 物濃度變化的相關(guān)性，其中降雨強(qiáng)度及降雨持續(xù)時間通過氣象接收裝置對其進(jìn)行確定，利 用PLC等控制器通過控制棄流設(shè)備對降雨間隔天數(shù)進(jìn)行自動判定，對棄流時間進(jìn)行協(xié)同控 制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠充分考慮雨水徑流收集時初期棄水量是隨降雨場次時間 間隔、降雨強(qiáng)度、降雨時間、不同下墊面變化而變化的特點(diǎn)，更能反映所需初期雨水徑流棄 流的實際情況，并能因地、因時、降雨情況或水中污染物濃度的變化實時設(shè)定棄流時間，更 加準(zhǔn)確地保證水質(zhì)滿足更多條件的需求，實現(xiàn)雨水徑流資源的清潔利用。
[0054] 對降雨徑流中污染物濃度變化情況進(jìn)行研究，根據(jù)下墊面條件的不同，將匯水區(qū) 域劃分為綠地、屋面和道路(包括人行道和廣場等）。在實驗室確定所在區(qū)域初期雨水中的 主要污染物，例如總懸浮固體顆粒(TSS)，化學(xué)需氧量(C0D)，總磷(TP)，總有機(jī)碳(TC)等。
[0055] 對清潔型流域降雨徑流集蓄場進(jìn)行水樣采集，并在實驗室測定主要污染物濃度， 利用多場次大量檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可得出雨水中污染物濃度隨時間變化的規(guī)律。
[0056] 所述確定時間段及參數(shù)確定方法如下：
[0057] 確定雨水徑流集場地所在區(qū)域，利用區(qū)域性多年日降雨量規(guī)律對降雨進(jìn)行時段劃 分。對集雨區(qū)域每個時段的初期降雨徑流進(jìn)行水樣采集。針對每個時段測定5場以上典型降 雨徑流，針對集雨場每場降雨采樣初期雨水徑流10個以上，并在實驗室確定所在區(qū)域初期 雨水徑流中的主要污染物，例如總懸浮固體顆粒(TSS)，化學(xué)需氧量(C0D)，總磷(TP)，總有 機(jī)碳(TC)等。
[0058]建立徑流過程中t時刻各污染物濃度Cti與其初始時徑流中污染物濃度C〇i的指數(shù) 經(jīng)驗公式和其決定系數(shù)心2。
[0059] 根據(jù)建立的經(jīng)驗公式的決定系數(shù)心2判定雨水徑流中污染物Ctl與其初始濃度(^的 關(guān)系擬合度的優(yōu)劣，當(dāng)心 2 2 〇. 80時，認(rèn)為經(jīng)驗公式擬合程度較好，經(jīng)驗公式可用，否則應(yīng)進(jìn) 行更多次的水樣檢測，獲取更多的試驗資料數(shù)據(jù)對經(jīng)驗公式進(jìn)行擬合，直到所獲得的數(shù)據(jù) 滿足擬合決定系數(shù)Ri 2 2 0.80要求為止。
[0060] 上述擬合經(jīng)驗公式為= ,其中CQl為某種污染物指標(biāo)初始雨水徑流中的濃 度，單位mg/L; (^為某種污染物指標(biāo)在雨水徑流t時刻的濃度，單位mg/L;匕為表征某污染物 指標(biāo)隨降雨強(qiáng)度、匯水下墊面性質(zhì)變化而變化的綜合因素系數(shù)(單位mirT 1)，是根據(jù)已有的 實驗資料經(jīng)統(tǒng)計分析得出的經(jīng)驗系數(shù)，不同的降雨強(qiáng)度及不同的匯水下墊面對應(yīng)不同的1^ 值大小。t為形成徑流后的降雨持續(xù)時間，單位:min。
[0061] 對單個時段多場雨水徑流采樣間隔時間進(jìn)行確定，確定單個時段降雨間隔與初始 徑流中的污染物濃度的關(guān)系，擬合一次線性回歸方程CoFa^+bn，其中x為間隔天數(shù)， &1為 某種污染物指標(biāo)統(tǒng)計平均單日濃度變化值，bH為某種污染物指標(biāo)上次單場降雨后記錄濃 度值。
[0062] 根據(jù)后期雨水利用對水質(zhì)的要求，確定主要污染物，設(shè)定主要初期雨水棄流時主 要污染物濃度，從而可編程的控制設(shè)備將利用上述擬合經(jīng)驗公式確定各主要污染物合理的 棄流時間，并進(jìn)行比較，選擇t較大的時間自動停止棄流，開始對雨水進(jìn)行集蓄。
[0063] 雨水徑流采樣頻率為秒級或分鐘級。
[0064] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般 原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)，未予以詳細(xì)說明 的部分，為現(xiàn)有技術(shù)，在此不進(jìn)行贅述。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施 例，而是要符合與本文所公開的原理和特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:包括氣象接收系統(tǒng)、控制器和棄流裝 置;所述氣象接收系統(tǒng)將接收天氣預(yù)報和實時的氣象數(shù)據(jù)傳輸至所述控制器;所述控制器 根據(jù)降雨間隔天數(shù)及所述天氣預(yù)報和所述氣象數(shù)據(jù)確定所收集雨水的各相應(yīng)污染物濃度 均滿足要求的棄流時間點(diǎn)，并控制所述棄流裝置在所述棄流時間點(diǎn)停止棄流，開始收集雨 水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述氣象接收 系統(tǒng)，可從氣象站接收所述天氣降雨預(yù)報和氣象實時數(shù)據(jù)，所述氣象實時數(shù)據(jù)包括實時監(jiān) 測的降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨的持續(xù)時間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器根 據(jù)擬合經(jīng)驗公式確定棄流時間點(diǎn)，所述擬合經(jīng)驗公式體現(xiàn)本次降雨所處的時段、降雨間隔 天數(shù)、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時間、降雨初期污染物濃度變化情況和雨水徑流過程中t時刻相 應(yīng)污染物濃度之間的相互關(guān)系，所述擬合經(jīng)驗公式是根據(jù)在該地的降雨徑流采集水樣經(jīng)實 驗室檢測，統(tǒng)計分析檢測數(shù)據(jù)通過擬合得出。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述擬合經(jīng)驗 公式為?, =C。,'4''，其中：Cti為雨水徑流中第i種污染物指標(biāo)t時刻的濃度;ki為表征某污染 物指標(biāo)隨降雨強(qiáng)度、匯水下墊面性質(zhì)變化而變化的綜合因素系數(shù)，是根據(jù)已有的實驗資料 經(jīng)統(tǒng)計分析得出的經(jīng)驗系數(shù)，不同的降雨強(qiáng)度及不同的匯水下墊面對應(yīng)不同的ki值大??；t 為形成徑流后的降雨持續(xù)時間;Coi是雨水徑流中的某種污染物指標(biāo)的初始濃度，而C〇i = aiX +bi-i，x為兩場降雨間隔天數(shù)，ai為統(tǒng)計所得的該時段雨水徑流中某種污染物指標(biāo)平均單日 濃度變化值，在一個時段的曰1值不變，不同時段的曰1值不同，bi-i為上次單場降雨后記錄濃度 值。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述擬合 經(jīng)驗公式是根據(jù)降雨在一年中所處的不同的時段，分別統(tǒng)計、擬合采樣檢測所得各污染物 指標(biāo)數(shù)據(jù)而得出。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述相 應(yīng)污染物指標(biāo)為根據(jù)所收集雨水徑流的水質(zhì)需求所設(shè)定的一種或幾種污染物指標(biāo)，所述棄 流時間點(diǎn)為所有相應(yīng)污染物濃度均滿足相應(yīng)濃度要求的最短時間。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:相應(yīng)污染物的 相關(guān)濃度要求根據(jù)后期雨水資源利用對水質(zhì)需求的不同而變化，所述棄流時間點(diǎn)根據(jù)后期 雨水資源利用情況通過所述控制器可進(jìn)行實時調(diào)整。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述棄流裝置 為機(jī)械棄流裝置，通過控制器驅(qū)動棄流裝置中棄流管道閥口關(guān)閉，所述控制器在所述棄流 時間點(diǎn)控制棄流裝置進(jìn)行相應(yīng)的開閉動作。9. 一種可變初期雨水棄流控制方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1:氣象接收系統(tǒng)將接收的天氣預(yù)報和氣象實時數(shù)據(jù)傳輸至控制器； 步驟2:所述控制器根據(jù)本次降雨所處的時段、與上次降雨的間隔天數(shù)、W及所述天氣 降雨預(yù)報的降雨歷時和氣象降雨數(shù)據(jù)反映的實時降雨強(qiáng)度，結(jié)合反映上述各因素與徑流中 不同時刻污染物濃度變化情況的擬合經(jīng)驗公式，確定滿足相應(yīng)污染物濃度要求的棄流時間 占 . 步驟3:當(dāng)所述氣象數(shù)據(jù)表明降雨持續(xù)時間到達(dá)所述棄流時間點(diǎn)時，所述控制器控制棄 流裝置進(jìn)行相應(yīng)的閉合動作，停止棄流，開始收集雨水。10. -種可變初期雨水棄流控制系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1:在集雨場地所在區(qū)域，利用區(qū)域性多年日降雨量規(guī)律對降雨進(jìn)行時段劃分； 步驟2:對所述集雨場地的每個時段的降雨徑流進(jìn)行水樣采集，每個時段采集的降雨場 次不低于設(shè)定場次，每場所采集的水樣不少于設(shè)定值； 步驟3:根據(jù)實驗室實驗檢測，確定所述區(qū)域雨水徑流中的主要污染物，建立雨水徑流 過程中t時刻各污染物濃度Cti與其降雨初始時徑流中該污染物濃度Coi的擬合經(jīng)驗公式，并 確保各所述擬合經(jīng)驗公式的擬合度滿足相應(yīng)要求； 步驟4:將各個時段的各污染物的擬合經(jīng)驗公式及相關(guān)參數(shù)輸入控制器； 步驟5:針對所述主要污染物，在滿足后期不同水質(zhì)基本要求的條件下，設(shè)定棄流時間 點(diǎn)為各所述主要污染物濃度均滿足要求的最短時間，同時根據(jù)后期雨水資源利用情況通過 所述化C可編程控制器對棄流時間可進(jìn)行實時調(diào)整； 步驟6:控制器利用氣象接收系統(tǒng)確定本次降雨的降雨量、降雨強(qiáng)度及降雨持續(xù)時間， 并在所述棄流時間點(diǎn)控制棄流裝置停止棄流，開始雨水徑流收集。
【文檔編號】E03F1/00GK105839758SQ201610293070
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】孫秀玲, 李鵬程, 曹升樂, 孫蓉, 陳亮亮, 苗興皓
【申請人】山東大學(xué)