城市内涝是在多种因素共同作用下形成的。强降雨集中出现、降雨持续时间较长、地势低洼区排水不畅,都会让雨水在短时间内无法及时排出,从而在道路、居民区和地下空间开始积聚。那么预防内涝,也只能从这几方面入手吗?其实不然。
在城市运行的背后,排水系统承担着将雨水迅速输送的任务。管网通畅度、泵站运行稳定性、管道的承载能力等,都会影响积水的形成与消退。因此,从排水系统入手进行内涝的防范也是一大方向。比如,通过监测排水流量的变化,掌握排水系统的负荷情况,从而提前发现可能积水的区域。但如何才能实现对排水流量的精准、及时监测呢?
一、从流量中发现内涝迹象
城市排水系统都会根据一定的降雨强度,来确定管道口径和输送能力。也就是说,每一段管道都存在一个相对明确的承载上限,当降雨量在设计范围内时,雨水可以通过管网顺利排走。而短时间内降雨强度过大,或者降雨的持续时间过长,流入管道的水量迅速增加,流量就可能逼近甚至超过原有设计能力。一旦管道内部的水流处于高负荷状态,排水速度跟不上汇水速度,多余的水便无法及时排出,开始在地势较低的路段、地下空间或排水口周边积聚。
当管道内的流量一直处于高位甚至超过极限时,水位会随之抬升,部分管段可能出现满管运行甚至倒灌现象。尤其在城市低洼区,若上游管网已处于超负荷状态,下游排放能力又受到限制,雨水就难以及时外排,只能在地表汇集形成积水。流量越大、持续时间越长,积水范围可能随之扩大。而通过监测排水系统的流量变化,可以提前了解哪些区域的管网已经接近极限,从而提前采取分流等措施。
二、实现流量实时监测?
由于水流在地下排水管道内运行,从地面上无法直接看到管道内部的流量变化,也更难了解某段管道是否接近满负荷运行。而WITBEE®万宾科技®声学多普勒流量计EN203-DFM基于多普勒效应原理,能够在不影响管道运行的情况下,对水体流动状态进行实时采集。它被安装在排水管道旁,与现有管网系统结合使用。
从工作原理来看,它利用超声波探头向流体发射高频声波。当声波在水体中传播时,会与水中的悬浮颗粒或气泡发生作用并产生反射信号。它在接收这些反射信号后,可以根据频率变化计算水流速度。在获取流速数据的同时,流量计结合管道断面参数以及实时测得的水位信息,再通过内置算法计算过水面积,从而得出瞬时的流量。
当降雨出现时,雨水会立即汇入排水管网。借助声学多普勒流量计实时采集的数据,可以清晰反映不同时间段内管道流量的增长情况。若降雨持续,某些管段可能接近设计上限。此时流量计会立刻发出警报信号,帮助防涝部门提前定位可能积水的区域,从而做好充分的准备工作。
这种将地面与地下的治理结合起来的方式,更有利于城市在面对降雨时更有条理地组织应对措施,从而降低内涝发生的可能性和危害性。