湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统的制作方法

本发明涉及水环境监测领域，具体公开了湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统。

背景技术：

1、随着高速公路路网的不断完善，跨越河流、湖泊等敏感水体的桥梁工程日益增多。桥梁运营期面临两类主要水环境风险：其一，日常降雨形成的桥面径流，可能携带路面沉积的油类、重金属、氮磷等污染物；其二，运输危险化学品的车辆在桥上发生泄漏、倾覆等交通事故时，大量有毒有害物质会随事故废水瞬间进入周边水体，可能造成突发性重大水环境污染事件。

2、目前，针对桥梁径流的水污染控制，传统技术手段主要侧重于末端收集与滞蓄。常见做法是在桥梁两侧设置雨水管道，将桥面雨水统一收集后，通过纵向排水系统引至桥梁两端的沉淀池或生态池进行简单处理后再排放。然而这种方式存在显著缺陷：1、它属于被动式、无差别的收集处理，无论水质清洁与否都进行汇集，运行成本高且效率低下；2、当发生突发性高浓度污染事故时，污染团会毫无阻碍地通过管道系统迅速排入受纳水体，滞后的物理沉淀过程根本无法有效拦截或降解污染物，环境风险极大。

3、因此，亟待发展一种能够智能识别污染来源、快速响应、精准防控并具备协同应急能力的高速公路桥梁水环境监测与风险防控系统，以弥补现有技术对突发水污染事故应对不足、决策粗糙、防控链条不完整的缺陷。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，以解决如何对高速公路桥梁水环境进行监测和风险防控的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，设置在桥梁上的分布式监测单元，所述分布式监测单元包括雨水收集模块、水质监测装置和中央控制单元；所述雨水收集模块包括雨水管和雨水渠；所述雨水管和雨水渠连通，所述雨水渠上设置有第一电动阀门，所述第一电动阀门用于排水；所述水质监测装置包括监测进口端和监测出口端，所述监测进口端和监测出口端均与雨水渠连通，所述监测进口端设置有进口电磁阀，监测出口端设置有出口电磁阀，所述水质监测装置上设置有抽水结构，所述抽水结构能够从桥梁下方的水体中抽水到水质监测装置中，所述水质监测装置能监测桥梁水流和水体水流的水质；所述中央控制单元通信连接所述水质监测装置、抽水结构、进口电磁阀、出口电磁阀和第一电动阀门；

4、当所述桥梁水流水质参数超过预设阈值且与水体水流水质参数存在显著性差异时，判定为桥面污染事件，生成一级警报并控制所述第一电动阀门关闭，以阻断污染水体下泄；

5、当所述桥梁水流水质参数与所述水体水流水质参数均异常且趋势关联时，判定为区域性水污染事件，生成二级警报。

6、本方案是为了监测整个高速公路工程的水环境质量，主要监测目标是桥梁雨水渠中水流以及桥梁下方水体水质，雨水渠中的水流一般有雨水和事故废水，雨水可以直接排放，而事故废水则需要单独处理，为此本方案中设置有水质监测装置实时监测雨水渠中的水质，当监测到雨水渠内水质出现问题则可以判断桥梁上出现事故，此时可以关闭第一电动阀门，避免污水流入附近的水体。同时本方案中还可以通过抽水结构来抽吸水体进行检测，定时监测桥梁下方水体的水质情况。

7、可选地，所述中央控制单元根据若干水质监测装置的桥梁水流水质参数的空间变化梯度，追溯估算污染源在桥面上的位置。

8、可选地，所述中央控制单元收集气象信息，在无降雨且水质监测装置检测到持续水流时，判定为桥面涉水事故或异常排水，触发警示。

9、可选地，中央控制单元在生成一级警报的同时，自动调取并关联对应时间段的视频录像，以供事故复核。

10、可选地，所述桥梁上每隔5-10m设置一个泄水孔，所述泄水孔与雨水管连通。

11、可选地，还包括事故池；所述雨水渠上设置有第二电动阀门，所述第二电动阀门与事故池连通；初期雨水量每150m3事故池容积在160-210m3之间，事故池位置设置于桥梁两端。采用本方案，根据初期雨水量的数据来计算事故池的容积，在雨天时发生事故后，即使有大量水流也可以保证事故池的容量能够容纳足够的废水。

12、可选地，所述水质监测装置包括多参数水质传感器，所述多参数水质传感器用于检测ph值、电导率、浊度、溶解氧、化学需氧量、氨氮、石油类浓度中的一种或多种；所述中央控制单元控制抽水结构将桥梁下方水体的水抽取到水质监测装置中，且此时中央控制单元控制进口电磁阀关闭、出口电磁阀打开，抽水完成后再关闭出口电磁阀然后进行水质监测。

13、可选地，

14、雨水管管径计算方式：

15、首先计算设计流量：

16、

17、其中：

18、q：设计流量（m³/s）

19、ψ：径流系数（沥青混凝土路面可取0.9~0.95）

20、q：设计暴雨强度（mm/min）

21、f：汇水面积（km²），f=l×w/106，其中l为纵向汇流长度（km），w为路面宽度（m）

22、工程沿线拟设跨河桥梁的桥面径流流量估算，根据高邮地区的暴雨强度及雨水流量经验公式进行计算，计算公式为：

23、

24、其中：

25、t：设计重现期（年），取5年；

26、t：降雨历时（min），取t=t1+t2；

27、t1：地面汇流时间（min），可取 5~10 min

28、t2：管内流行时间（min），需迭代计算；

29、管径公式：

30、

31、其中：

32、n：曼宁粗糙系数（取 0.009~0.014）

33、s：管道水力坡度。

34、本方案的工作原理及有益效果在于：

35、本方案中设置有雨水管、雨水渠、事故池和水质监测装置，其中雨水管能够收集桥梁上的雨水、事故废水等水流，同时雨水管和雨水渠连通，雨水管中的水能够流入到雨水渠中，然后再排出，雨水渠的容积大排水效果更好。水质监测装置设置在雨水渠上，水质监测装置可以监测雨水渠中的雨水，同时还能够抽吸河流中的水体进行监测，既可以监测到事故废水的产生，闲时还能够监测河流水质。当雨水渠监测到桥梁水流水质有异时，表面桥梁出现事故，此时生成一级警报并调动桥梁附近的视频监控，同时控制第一电动阀门关闭，第二电动阀门打开，废水水流直接流入事故池中进行处理。

1.一种湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：包括设置在桥梁上的分布式监测单元，所述分布式监测单元包括雨水收集模块、水质监测装置和中央控制单元；所述雨水收集模块包括雨水管和雨水渠；所述雨水管和雨水渠连通，所述雨水渠上设置有第一电动阀门，所述第一电动阀门用于排水；所述水质监测装置包括监测进口端和监测出口端，所述监测进口端和监测出口端均与雨水渠连通，所述监测进口端设置有进口电磁阀，监测出口端设置有出口电磁阀，所述水质监测装置上设置有抽水结构，所述抽水结构能够从桥梁下方的水体中抽水到水质监测装置中，所述水质监测装置能监测桥梁水流和水体水流的水质；所述中央控制单元通信连接所述水质监测装置、抽水结构、进口电磁阀、出口电磁阀和第一电动阀门；

2.根据权利要求1所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：所述中央控制单元根据若干水质监测装置的桥梁水流水质参数的空间变化梯度，追溯估算污染源在桥面上的位置。

3.根据权利要求2所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：所述中央控制单元收集气象信息，在无降雨且水质监测装置检测到持续水流时，判定为桥面涉水事故或异常排水，触发警示。

4.根据权利要求3所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：中央控制单元在生成一级警报的同时，自动调取并关联对应时间段的视频录像，以供事故复核。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：所述桥梁上每隔5-10m设置一个泄水孔，所述泄水孔与雨水管连通。

6.根据权利要求5所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：还包括事故池；所述雨水渠上设置有第二电动阀门，所述第二电动阀门与事故池连通；初期雨水量每150m3事故池容积在160-210m3之间，事故池位置设置于桥梁两端。

7.根据权利要求1所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：所述水质监测装置包括多参数水质传感器，所述多参数水质传感器用于检测ph值、电导率、浊度、溶解氧、化学需氧量、氨氮、石油类浓度中的一种或多种；所述中央控制单元控制抽水结构将桥梁下方水体的水抽取到水质监测装置中，且此时中央控制单元控制进口电磁阀关闭、出口电磁阀打开，抽水完成后再关闭出口电磁阀然后进行水质监测。

8.根据权利要求1所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：雨水管管径计算方式：

9.根据权利要求1-8中任一项所述的湿地保护区建筑结构水环境监测及处置系统，其特征在于：还包括临时处置装置，所述临时处置装置设置在雨水渠中，所述临时处置装置包括有上处置通道和下处置通道，所述上处置通道的两端均与雨水渠连通，所述下处置通道的两端均与上处置通道连通，所述下处置通道设置有加药器，所述加药器能够向下处置通道内添加药物。