海绵城市监测应用方案
时间：2025-06-13
涉川
方案介绍
“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害方面具有良好的“弹性”，通过自然滞蓄、自然渗透、自然净化来实现雨水的收集、利用与排放。本方案聚焦于对海绵城市实施后的多维监测，实现对降雨、地表径流、土壤渗透、水质、地下水位等要素的实时在线监控和智能分析，为城市水资源调度、内涝预警、雨水利用提供科学支撑。
监测目标
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实时监测降雨量、地表径流、渗透速度
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监测下渗雨水的水质变化与污染物指标
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监测蓄水池、下凹绿地、透水铺装的运行状态
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实时掌握城市地下水位变化
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提供海绵城市效能评估数据与预警支持
需求分析
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需求项
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内容
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|---|---|
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实时性
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需分钟级采集与上传，支持暴雨期间高频监测
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多维度
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需涵盖气象、水文、水质、地下水等多个维度
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兼容性
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系统应支持多协议传感器、标准平台接口对接
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远程性
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必须具备4G/5G通信和远程配置能力
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智能性
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支持大数据分析与AI模型辅助评估与预警
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监测方法
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雨量监测：翻斗式雨量计
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径流监测：明渠超声波/雷达流量计
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渗透速率：土壤渗透计或压力式水位计
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地下水位监测：静压式/雷达水位计
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水质监测：多参数水质传感器（pH、电导率、氨氮、COD等）
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图像监测：布设AI识别摄像头用于地表漫流识别与积水图像采集
应用原理
通过多源传感器实时采集数据，利用边缘计算和云平台结合的方式进行数据汇聚与清洗。系统内嵌数据模型实现降雨-径流-下渗-蓄水-净化全过程跟踪，实现定量评估和动态预警。
功能特点
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一体化数据平台：集中展示所有监测数据与图表
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多协议兼容：支持Modbus、4G、NB-IoT、LoRa等传输方式
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灵活部署：模块化设备适用于城市不同监测点位
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高频自动采集：可设定按5分钟-1小时不等采集间隔
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报警联动：异常积水、水质超标、设备故障均可实时报警
硬件清单
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设备名称
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功能用途
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翻斗式雨量计
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实时降雨强度与总量监测
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雷达/超声流量计
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明渠径流量监测
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土壤墒情传感器
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监测土壤含水率/渗透性
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静压水位计
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地下水位变化监测
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多参数水质仪
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在线监测pH、EC、DO、浊度、氨氮、COD等
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高清摄像头
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图像识别路面积水
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4G远程采集主机
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数据采集与上传中枢设备
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硬件参数（量程、精度）
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设备
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量程
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精度
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|---|---|---|
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翻斗式雨量计
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0~4 mm/min
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±0.2 mm
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雷达流量计
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0~10 m/s
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±2%
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土壤墒情传感器
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0~100%（含水量）
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±2%
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静压水位计
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0~10m
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±0.5% FS
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多参数水质仪
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pH: 0
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±0.1 pH；±5% COD
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摄像头
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高清1080P
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智能识别误差 <5%
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方案实现
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监测点布设：在低洼地带、透水铺装、雨水花园等海绵设施周围布设监测站点。
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设备安装与调试：各传感器按标准安装，接入采集主机与电源。
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数据采集与上传：通过4G采集主机将数据实时上传云平台。
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平台展示与分析：Web端与移动端均可查看数据与分析结果。
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报警与联动控制：与智慧排水/雨水调蓄系统对接实现智能响应。
数据分析
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构建降雨-入渗-径流量关系图谱
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建立降雨-积水预测模型（如SCS-CN或SWMM）
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对海绵体运行效率、入渗率、净化能力进行长期评估
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GIS系统叠加展示污染路径、积水风险图层
预警决策
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内涝预警：结合雨量、排水能力模型实现自动预警
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污染超标报警：如氨氮/COD/pH异常超标立即推送
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水位过高联动：触发雨水泵站启动或调蓄池排水
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雨水利用建议：判断储水量，提示再利用或排空时机
方案优点
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一体化感知+数据平台，建设与运维成本低
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模块化设备，适应不同地形与建设阶段
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AI分析+图像识别提高场景感知力
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满足海绵城市监管、考核、预评估等多维需求
应用领域
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新区海绵城市建设试点
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城市低洼积水风险区
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城市排水系统改造项目
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市政园林绿地管理
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黑臭水体治理辅助监测
效益分析
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类型
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效益内容
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|---|---|
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经济效益
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减少城市内涝经济损失，提升投资回报效率
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社会效益
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改善城市环境，提高居民安全与满意度
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管理效益
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精准监控，提高政府海绵项目验收与管理效率
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环境效益
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减轻水体污染，促进雨水资源循环利用
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国标规范（节选）
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《城市雨水系统规划设计规范》（GB 50014-2021）
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《海绵城市建设评价标准》（GB/T 51345-2018）
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《城市排水监测技术规范》（CJ/T 221-2011）
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《水质 自动监测技术规范》（HJ 630-2011）
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《城市黑臭水体整治工作指南》国家住建部
参考文献
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张建云. 海绵城市建设理论与实践探索[M]. 中国水利水电出版社, 2017.
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王浩等. 《城市水系统规划与建设》. 科学出版社, 2018.
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刘丙军等. "海绵城市雨水监测系统构建与应用", 《城市管理与科技》, 2022.
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李晓宁等. "海绵城市监测系统数据模型研究", 《水科学进展》, 2021.
案例分享
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