一种道路施工雨水分质截流调蓄回用方法及系统与流程

本发明涉及道路工程施工排水与雨水资源化利用领域，尤其涉及一种道路施工雨水分质截流调蓄回用方法及系统。

背景技术：

1、道路施工期间的汇水面会随土方开挖、水泥浆体作业、沥青铺筑、机械运行和路面硬化进度持续变化。降雨初期径流容易夹带泥砂、水泥浆、沥青颗粒及机械油污，随着冲刷过程推进，后期径流的污染负荷通常发生下降。现有施工排水多采用统一沟渠和单一沉淀调蓄设施收集不同区域、不同阶段的径流，来源信息在汇合后难以保持。

2、上述混合收集方式容易使沉砂、沉淀、隔油或强化处理设施承受短时峰值负荷，也可能因瞬时浊度下降而过早切换，导致二次冲刷或工序变化形成的污染脉冲进入拟用于回用的调蓄池。另一方面，满足低水质要求施工用途的后期径流仍可能与初期污染径流共同处理或排放，降低了调蓄设施的有效利用率。现有方案还缺少将源区污染质量上界、池内现存污染质量预算和安全容积联合用于入池判定的控制链。

3、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的道路施工雨水分质截流调蓄回用方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种道路施工雨水分质截流调蓄回用方法及系统，针对现有技术将不同来源、不同降雨阶段的施工径流混合收集，易造成污染处理峰值、清洁池误准入和低污染雨水利用不足的问题，提出保持汇水分区来源标识，依据施工状态选取污染评估参数，以流量计值和等效径流流量进行物理校核，形成安全侧校正流量与等效污染浓度上界，并通过污染负荷—合格过水体积双累积、候选池混合等效污染浓度上界与安全容积联合准入、逐级降级及池内复测反馈进行分流和回用控制的技术方案，本发明具备抑制短时清水脉冲与异常计量造成的错误准入、降低污染处理峰值并提高满足用途限值的雨水回用量的技术效果。

2、本发明提供了一种道路施工雨水分质截流调蓄回用方法，包括：

3、s1、将施工场地划分为带独立来源标识的汇水分区，在分区径流汇合前获取降雨、径流、浊度和施工状态数据，形成分区监测数据；

4、s2、根据所述施工状态选取污染评估参数，校核流量计值与等效径流流量以确定校正流量和计量校核结果，并由所述分区监测数据和所述污染评估参数确定等效污染浓度上界；

5、s3、按所述等效污染浓度上界和所述校正流量累积等效污染负荷，根据所述分区监测数据和所述计量校核结果确定低污染条件，并在所述低污染条件满足时累积合格过水体积，获得污染负荷阶段条件和合格过水体积条件；

6、s4、在所述污染负荷阶段条件、当前低污染条件和所述合格过水体积条件同时满足时，将待准入源区径流的污染质量上界加入候选调蓄池的污染质量预算，确定混合等效污染浓度上界和容积准入结果，按水质限值顺序确定目标路径并生成分流执行指令；在任一所述条件不满足时，将污染调蓄路径确定为目标路径并生成分流执行指令；

7、s5、根据所述分流执行指令控制入流阀，对调蓄水进行分级处理和回用控制。

8、可选的，s1包括：为各汇水分区建立来源标识、有效汇水面积、径流系数和施工状态记录；

9、所述施工状态记录包括土方作业状态、水泥浆体作业状态、沥青作业状态、机械作业状态和已硬化闲置状态中的至少一种；

10、按照采样时刻将雨量计、流量计、浊度传感器和施工状态输入的数据与所述来源标识绑定，并记录数据时间戳、传感器状态和状态变更时间。

11、可选的，s2包括：所述污染评估参数包括分区浊度基线、污染浓度换算参数和污染浓度换算校准残差上界，所述污染浓度换算参数用于将浊度转换为等效污染浓度，所述换算校准残差上界与等效污染浓度具有相同量纲；

12、将单位控制周期内的降雨量、所述有效汇水面积和所述径流系数的乘积除以控制周期时长，得到所述等效径流流量，并将所述流量计值确定为同一控制周期的平均流量；

13、计算所述流量计值与所述等效径流流量之间的物理残差，当所述物理残差不大于对应施工状态的残差阈值时，根据二者的校准权重确定所述校正流量并将计量可信标志设为可信，当所述物理残差大于所述残差阈值时，将所述流量计值和所述等效径流流量中数值不小于另一项的流量确定为所述校正流量并将所述计量可信标志设为低可信，所述计量校核结果包括所述校正流量和所述计量可信标志；

14、根据当前浊度相对于所述分区浊度基线的差值与所述污染浓度换算参数确定等效污染浓度，并将所述等效污染浓度与所述污染浓度换算校准残差上界之和确定为所述等效污染浓度上界。

15、可选的，s3包括：在每一控制周期将所述等效污染浓度上界、所述校正流量和控制周期时长的乘积累加至当前降雨事件的所述等效污染负荷，并在所述等效污染负荷不小于对应施工状态的截流目标时，确定所述污染负荷阶段条件满足；

16、将同一汇水分区的连续浊度采样值按采样时刻排序形成浊度序列，根据所述浊度序列中当前采样值与前一采样值的差值确定浊度趋势；

17、为每一候选水质级别分别配置水质限值、浊度阈值和清洁体积累积器，仅在所述等效污染浓度上界不大于该候选水质级别的水质限值、所述当前采样值不大于对应浊度阈值、所述浊度趋势不升、所述施工状态未改变且所述计量可信标志表示可信时，确定该候选水质级别的所述低污染条件满足，并将所述校正流量与所述控制周期时长的乘积累加至对应清洁体积累积器；

18、当所述清洁体积累积器的合格过水体积达到对应施工状态的稳定过水体积阈值时，确定该候选水质级别的所述合格过水体积条件满足。

19、可选的，s4包括：将当前控制周期内已取得等效污染浓度上界和校正流量的源区径流确定为待准入控制批次，将所述待准入控制批次的校正流量与控制周期时长的乘积确定为所述待准入控制批次水量，并将所述待准入控制批次水量与等效污染浓度上界的乘积确定为所述源区污染质量上界；

20、将所述源区污染质量上界与候选调蓄池的现存污染质量上界相加，并除以所述候选调蓄池的现存水量与所述待准入控制批次水量之和，得到所述混合等效污染浓度上界；

21、在所述混合等效污染浓度上界不大于候选调蓄池对应回用途径的水质限值，且入池后的剩余容积不小于根据预报降雨量确定的安全容积阈值时，判定所述容积准入结果为准入；

22、第一水质级别采用第一水质限值并与第一调蓄池对应，第二水质级别采用数值不小于所述第一水质限值的第二水质限值并与第二调蓄池对应，按照第一水质级别、第二水质级别的顺序，将所述污染负荷阶段条件、该级别的当前低污染条件和合格过水体积条件均满足的首个水质级别所对应调蓄池确定为候选调蓄池；

23、所述候选调蓄池不准入时，按照第一调蓄池、第二调蓄池、污染调蓄池和安全溢流路径的顺序对下一路径进行准入判定或启用，所述污染调蓄池连接沉砂、沉淀、隔油和强化处理接口中的至少一种；

24、进一步的，所述校准权重和所述残差阈值分别根据同一汇水分区在对应施工状态下的流量计历史校准样本确定；

25、仅将流量计采样值、同期降雨量、有效汇水面积、径流系数和人工核验流量字段完整，且流量计采样时刻与人工核验时刻之差不大于预设配对时间阈值的样本确定为有效流量计历史校准样本；

26、按照所述物理残差的历史分布确定残差阈值，并根据流量计采样值与人工核验流量之间的误差以及等效径流流量与人工核验流量之间的误差确定所述校准权重；

27、根据同一施工状态下浊度与等效污染浓度的历史配对样本误差分布确定所述污染浓度换算校准残差上界；

28、当所述有效流量计历史校准样本数小于预设最小样本数时，将所述计量可信标志设为低可信，且禁止所述目标路径为第一调蓄池；

29、进一步的，当出现所述等效污染浓度上界大于候选水质级别的水质限值、当前浊度大于对应浊度阈值、浊度趋势上升、施工状态改变或所述计量可信标志由可信变为低可信中的任一情形时，清零该候选水质级别对应清洁体积累积器中的合格过水体积，生成作为异常回退状态的分流回滚状态，并使候选调蓄池由第一调蓄池回滚至第二调蓄池或由第二调蓄池回滚至污染调蓄池；

30、在所述分流回滚状态有效期间，将回滚后的调蓄池保持为后续控制周期的候选起点；

31、当拟由污染调蓄池恢复至第二调蓄池时，仅在所述污染负荷阶段条件、第二水质级别的当前低污染条件和合格过水体积条件均满足时执行恢复，当拟由第二调蓄池恢复至第一调蓄池时，仅在所述污染负荷阶段条件、第一水质级别的当前低污染条件和合格过水体积条件均满足时执行恢复，并在完成对应恢复后清除本次分流回滚状态，且一个控制周期内仅允许恢复一个级别；

32、在所述施工状态改变后，根据改变后的施工状态重新选取分区浊度基线、污染浓度换算参数、污染浓度换算校准残差上界、截流目标和稳定过水体积阈值。

33、可选的，s5包括：根据道路洒水降尘、车辆设备冲洗、临时绿化和施工用水的预设用途水质限值及用水需求，选择满足对应预设用途水质限值的调蓄池并启停回用泵；

34、对池内水体复测与对应水质限值相同的污染指标，由复测仪器检定结果中与实测浓度同量纲的最大允许误差绝对值确定复测仪器校准残差上界，将所述实测浓度与所述复测仪器校准残差上界之和确定为池内等效污染浓度上界，在所述池内等效污染浓度上界大于对应预设用途水质限值时，冻结该用途的回用泵启动权限，并将所述池内等效污染浓度上界与池内现存水量的乘积更新为该调蓄池的现存污染质量上界；

35、进一步的，为各调蓄池分别保存来源标识集合、现存水量、现存污染质量上界、水质限值、可用容积和池内复测时间；

36、当第一调蓄池的容积准入结果为不准入时，以第二调蓄池作为候选调蓄池重新计算所述混合等效污染浓度上界和容积准入结果，当第二调蓄池仍不准入时转入污染调蓄池，并在污染调蓄池不可接收时启用安全溢流路径；

37、池内复测超限后保留对应来源标识集合，冻结受影响用途的回用出口，并将修正后的现存污染质量上界用于后续控制周期的准入计算。

38、另一方面，本发明还提供一种道路施工雨水分质截流调蓄回用系统，包括：

39、分区监测模块，用于执行步骤s1以形成与独立来源标识关联的分区监测数据；污染评估模块，用于执行步骤s2以确定校正流量和计量可信标志，并得到等效污染浓度上界；双累积判定模块，用于执行步骤s3以获得污染负荷阶段条件、合格过水体积条件和分流回滚状态；池体准入模块，用于执行步骤s4以确定目标路径并生成分流执行指令；分流回用模块，用于执行步骤s5以控制对应入流阀和回用泵，并根据池内复测结果修正后续污染质量预算。

40、本发明的有益效果是：

41、1、通过在径流汇合前保持汇水分区来源标识，并依据施工状态调用污染评估参数，可使污染评价与土方、水泥浆体、沥青、机械作业及硬化状态相对应，为分区调蓄和后续来源追溯提供数据基础。

42、2、通过对流量计值与等效径流流量进行物理残差校核，并采用污染负荷与合格过水体积双累积联合门控，可降低短时清水脉冲、二次冲刷、施工状态变化和计量低可信造成过早切换的可能性。

43、3、通过在入池前计算源区污染质量上界与池内质量预算形成的混合等效污染浓度上界，并结合安全容积、逐级降级及池内复测反馈控制回用出口，可减少污染脉冲进入严格水质限值池体，并使满足不同用途限值的调蓄水得到分级利用。