（环境工程专业论文）苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究.pdf

内容摘要 苏州河沿岸市政泵站雨天放江问题是当前进一步改善和稳定苏州河水质需 要解决的关键问题。本文在对国内外削减市政泵站阿天溢流措施及其研究进行总 结和分析的基础上，系统和全面地研究了苏州河沿岸市政泵站的放江特征，提出 了科学合理和经济可行的工程措施。 主要研究结论有： 1 提出在国内首先应用排水系统污染物控制技术，分析了采取工程措施削 减苏州河沿岸市政泵站排江量的必要性和可行性。 2 根据泵站放江的原因和构成，研究分析了苏州河沿岸3 7 座市政泵站的放 江数据，获得了放江量大的泵站、放江量的构成、放江水质及对苏，t i 1 河的危害等 主要放江特征。其中，放江量大的泵站和降雨放江是泵站放江中影响苏州河干流 水质的主要因素。 3 根据苏州河沿岸市政泵站的放江特征，提出建设南岸截流总管、设置雨 水调蓄池、疏通过江污水管、解决管道渗漏、改造试车放江泵站和完善排水设施 等科学合理和经济可行的工程措施，有效地削减泵站的放江量和放江污染负荷， 保护苏州河水质。 4 预测了5 座初期雨水调蓄池建成后，平均每年可削减的初期雨水放江量、 c o d c ，量、苏州河c o d c ，浓度增加量，其对稳定和进一步改善苏州河干流水质 作用十分明显。 5 研究提出的工程措施可以消除苏州河沿岸市政泵站晴天污水排江，减少 雨天排江次数和排江污染负荷，有效地减少泵站放江对苏州河水质的污染。 6 应加强对凯旋泵站的优化运行和管理，并尽快采取工程措施削减该泵站 的雨天放江量。 关键词：苏州河水质削减市政泵站 放江特征工程措施雨水调蓄池 a b s t r a c t c u r r e n t l y , t h er a i no v e r f a l lo ft h et h i r t y - s e v e nm u n i c i p a lp u m ps t a t i o n sa l o n gs u z h o u c r e e ki st h ek e yi s s u et oi m p r o v ea n ds t a b i l i z et h es u z h o uc r e e kw a t e rq u a l i t y 。b a s e d o nt h er e v i e wa n da n a l y s i so ft h em e a s u r e m e n t so fr e d u c i n gt h eo v e r f a l lo fm u n i c i p a l p u m ps t a t i o n s ，t h eo v e r f a l lc h a r a c t e r i s t i c so ft h em u n i c i p a lp u m ps t a t i o n sa l o n g s u z h o uc r e e ka r es t u d i e ds y s t e m a t i c a l l ya n dt h o r o u g h l y ，a n dt h es c i e n t i f i ca n d f e a s i b l ee n g i n e e r i n gm e a s u r e m e n t sa l s oa r ep u tf o r w a r di nt h i sp a p e r t h em a i nc o n c l u s i o n si n c l u d ea sf o l l o w s 1 t h em e a s u r e m e n t so fp o l l u t a n t sc o n t r o li ns e w e r a g ea r ep u tf o r w a r df o rt h ef i r s t t i m ei no u rc o u n t r y , a n dt h en e c e s s a r ya n df e a s i b i l i t yo fr e d u c i n gt h eo v e r a l lo f m u n i c i p a lp u m ps t a t i o n sa l o n gs u z h o uc r e e kb yu s i n ge n g i n e e r i n gm e a s u r e m e n t sa r e p o i n t e do u t 2 f r o mt h eo v e r f a l l sc a u s e sa n df o r m a t i o n s t h ed a t ao ft h eo v e r f a l lo fm u n i c i p a l p u m ps t a t i o n sa l o n gs u z h o uc r e e ki sa n a l y z e da c c u r a t e l y , a n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h e l a r g e ro v e r f a l l a m o u n tp u m ps t a t i o n s ，t h eo v e r f a l l sf o r m a t i o n s ，t h eo v e r f a l l sw a t e r q u a l i t ya n di t si n f l u e n c eo ns u z h o uc r e e ka r eg m n e d t h el a r g e ro v e r f a l l a m o u n t p u m ps t a t i o n sa n dr a i no v e r f a l ia r et h ek e ya d v e r s ef a c t o r so fs u z h o uc r e e kw a t e r q u a l i t y 3 o nt h eb a s eo fo v e r f a l l sc h a r a c t e r i s t i c s t h es c i e n t i f i ca n df e a s i b l ee n g i n e e r i n g m e a s u r e m e n t sa r ep r o p o s e d ，i n c l u d i n gc o n s t r u c t i n gt h ec h i e fi n t e r c e p t i o np i p ea l o n g t h es o u t hb a n k ，c o n s t r u c t i n gt h er a i ns t o r a g et a n k ，d r e d g i n gt h es e w a g ep i p eu n d e r s u z h o uc r e e k ，e l i m i n a t i n gt h ep i p e l e a k a g e ，r e b u i l d i n gt h eo p e r a t i o n t e s tp u m p s t a t i o n sa n dp e r f e c t i n gt h es e w e r a g e t h e ya r ev e r yi m p o r t a n tf o rr e d u c i n gt h e o v e r f a l la m o u n ta n dp o l l u t a n tl o a d se f f e c t i v e l yt op r o t e c tt h es u z h o uc r e e kw a t e r q u a l i t y 4t h ce f f e c to ff i v er a i nt a n k sa r ep r e d i c t e d i n c l u d i n gt h er e d u c e do v e r f a l la m o u n t t h er e d u c e dp o l l u t a n ta m o u n to fc o d e na n dt h ei n c r e a s e dc o n c e n t r a t i o nv a l u eo f c o d c ri ns u z h o uc r e e k t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ef i v er a i ns t o r a g et a n k sa r ev e r y i m p o r t a n tf o ri m p r o v i n gt h es u z h o uc r e e kw a t e rq u a l i t yf u r t h e rm o r e 5 t h ep r o p o s e de n g i n e e r i n gm e a s u r e m e n t sc o u l de l i m i n a t et h eo v e r f a l l si nf i n e d a y s ，r e d u c et h eo v e r f a l l sa m o u n ta n df r e q u e n c y , a n de f f e c t i v e l yr e d u c et h ep o l l u t i o n o nt h es u z h o uc r e e kw a t e rq u a l i t y 6 t h eo p t i m i z e do p e r a t i o na n dm a n a g e m e n to fk a i x u a np u m ps t a t i o ns h o u l db e r e i n f o r c e d ，a n dt h ee n g i n e e r i n gm e a s u r e m e n t sa l s os h o u l db ec o n d u c t e ds o o ns o a st o r e d u c et h er a i no v e r f a l ia l t i o u n t k e y w o r d s ：s u z h o uc r e e k ，w a t e rq u a l i t y ，r e d u c i n g ，m u n i c i p a lp u m ps t a t i o n s o v e r f a l lc h a r a c t e r i s t i c s ，e n g i n e e r i n gm e a s u r e m e n t s ，r a i ns t o r a g et a n k 苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 图1 1 图21 图2 ，2 图3 1 图4 1 图4 , 2 图43 图4 4 图45 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 1 图4 1 2 图4 1 3 图4 1 4 图4 1 5 图目录 苏州河水系图 苏州河沿岸3 7 座泵站位置图 苏州河沿岸泵站关联及特征 放江水质随时间变化过程图， 苏州河沿岸泵站2 0 0 1 0 “- 2 0 0 2 0 5 放江量 2 0 0 i 0 6 2 0 0 2 0 5 泵站放江情况比例图 泵站放江情况比例图 2 0 0 1 0 6 2 0 0 2 0 5 每月放江量一 江西北泵站放江比例 泵站旱流放江量比例图 5 座旱流放江泵站的放江情况一 苏州河沿岸3 6 座泵站2 0 0 3 年放江量 2 0 0 3 年泵站各种放江情况比例图 2 0 0 3 年逐月放江量 苏州河沿岸3 6 座泵站2 0 0 4 年放江量一 2 0 0 4 年泵站各种放江情况比例图 2 0 0 4 年逐月放江量 凯旋泵站2 0 0 3 年放江情况 凯旋泵站2 0 0 4 年放江情况 1弱勰粥弘扣如叭甜驱钉铝的珐跎 同济大学障十后山站报告 表目录 表2 1苏州河沿线泵站现状情况表1 6 表2 2 苏州河沿线雨水排水系统规划表1 9 表3 11 9 9 6 年1 9 9 9 年沿线泵站放江量汇总表2 6 表3 2 苏州河沿岸市政泵站平均放江水质2 7 表4 1 苏州河沿岸泵站2 0 0 1 年6 月至2 0 0 2 年5 月放江量3 3 表4 22 0 0 1 年6 月至2 0 0 2 年5 月苏州河沿岸市政泵站放江量和放江次数”3 5 表4 32 0 0 1 年泵站旱流放江运行记录4 2 表5 1 工程措施变化对比表5 9 苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 1 绪论 1 1 苏州河概况 苏州河历史上又称吴淞江、松江、松陵江、笠泽江之名，属流域性河道，位 于长江下游三角洲冲击平原北缘，古代曾是太湖东部排水的主要入海通道，后来 日渐缩窄和淤积变迁，成为黄浦江最大的一条支流。从1 9 世纪后半叶开始，英 国商人把吴淞江称作苏州河，因为这是当时唯一一条可以直达苏州的通道，要运 到国外的丝、茶、瓷器、土布等都要通过苏州河运输到上海，大量移民也都是通 过苏州河到达上海的。上海也因此河而兴旺，有竹枝辞为证：“吴淞江上泊舟齐， 潮来潮去浪泊堤，毕竟沟涌文化地，一衣带水贯中西”。它西起江苏省境内太湖 的瓜泾口，经江苏省苏州市后曲折东流，横贯上海市区，流经青浦和闵行、嘉定、 普陀、长宁、静安、闸北及黄浦区，在外白渡桥附近与黄浦江交汇，是太湖与黄 浦江的主要联系水道之。苏州河原是太湖排水入海的主要通道，也是重要的航 道。古代渔业发达，渔民在下游设簖捕鱼而称之为谓“扈”，也称“扈渎”，后因 加水旁转为“沪渎”，现上海简称“沪”即由此而来。 苏州河全长1 2 5 o n ，上海境内由赵屯至黄浦江河口约为5 3 1k m ，其中市区 段长约2 3 8 k m ，河面平均宽度5 0 6 0 m ，见图1 1 。苏州河上海段内曲折多弯， 从北新泾至外白渡桥有急弯9 处，曲率半径仅1 0 1 6 0 m ，河底宽度1 5 2 0 m 。 河底比降十分平缓，黄渡至河口河底比降只有万分之0 8 5 ，北新泾至河口河底高 差仅o 4 m ，平均比降为万分之o 2 4 。沿线干支流纵横交错，南岸及北岸各有8 条支流河道相接，支流河口均有水闸控制。 图1 1 苏州河水系图 同济大学博士后研究工作报告 受黄浦江潮汐的影响，苏州河下游段水的流向往复变化。苏州河水情既受来 自太湖的径流影响，更受黄浦江上溯潮流的影响，此外还受沿岸支流及农田灌溉 引水和市区段沿岸工厂、企事业、居民排放污水的影响。潮流界在黄渡附近，距 河口3 5 k m ，潮区界在青浦赵屯附近，低潮位时平均水深约2 4 m ，高潮位时平 均水深约7 8 m ，年平均净泄流量为6 - - 9 m 3 s 。大潮期间，涨潮流速大于落潮流 速；小潮期间，落潮流速大于涨潮流速，苏州河流速的变幅大致在0 1 - 0 8 m s 之 间。 苏州河地处北亚热带，是东南亚季风盛行的地区，四季分明，冬夏季时间长， 春秋季时间短。日照、热量、降水量比较丰富，年平均气温1 5 4 。c 。1 月最冷， 日均温度为3 5 。c 。年平均降雨量1 1 5 1 6 m m ，降雨日数为1 2 5 1 3 6 天，第一个 降雨高峰时段为6 月份的梅雨季节，8 、9 月份为第二个降雨高峰时段。年平均 日照2 0 0 0 h ，平均日照率为4 0 5 0 。春季盛行e s e 、s e 、s s e 风，夏季盛行 e s e 、s e 、s s e 风，秋季盛行n n e 及e n e 风，冬季盛行w 、n n w 及w n w 风， 全年s w 和w s w 风频极低，年平均风速为3 0 m s ，最大风速为2 0 m s 。 苏州河周围地区地形平坦，地势低平，地貌单一，地面高程为3 2 4 8 1 1 1 ，基 本属于上海市中部碟缘高地。苏州河地区基岩埋藏较深，覆盖层厚1 1 7 - 4 7 8 m ， 自西向东北逐渐加深。广布于本地区的基岩由震旦系变质岩、震旦系和下古生界 碳酸岩沉积岩、中生界火山熔岩和火山碎屑岩阻及中新生界陆相碎屑岩组成。在 基岩上覆盖的第四纪地层由粘土、亚粘土和粉砂组成，为海陆交替相沉积物，厚 度一般为3 0 0 4 0 0 m 。 1 2 苏州河的水质变化历史 苏州河水质原本非常清澈，古吴淞江下游是水产品种繁多、渔业兴盛之地。 唐朝著名诗人皮日休在“吴中苦雨”中描写了这一渔业兴盛、波光潋滟的美景： “全吴临巨溟，百里到沪滨。海物弃骈罗，水怪争渗漉”。本世纪以来，随着苏 州河沿岸工业和人类活动的发展，苏州河的水质也随之发生了变化。 1 9 1 1 年，上海曾在苏州河恒丰路桥附近建设了第一座水厂，即闸北水 厂，并以苏州河作为饮水水源。 1 9 1 4 1 9 1 8 年第一次世界大战期间，上海市人口迅速增加，纺织、印染 等工业发展很快，由于当时缺乏城市排水和污水处理设施，使得大量生 活污水和工业生产废水不断排入苏州河，苏州河水质开始逐渐遭受污染 影响。 自1 9 2 0 年开始，苏州河市区段开始出现了黑臭现象。 苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 1 9 2 8 年，由于苏州河水质的不断恶化，闸北自来水厂被迫迁至今军工路 现址，从此不再以苏州河水作为水源，改以黄浦江下游的江水作为饮水 水源。 解放后，在苏州河两岸及其支流上兴建了北新泾、彭浦、桃浦、安亭等 工业区，市区苏州河两岸居民又增至3 0 0 万，居民住宅与工厂房屋密集， 化工、印染、棉纺、造纸、制革、食品和制药等行业兴起，使得排入苏 州河的生活污水、工业废水、农药、化肥逐渐增加。在合流污水治理一 期工程实施以前，流入苏州河的工业废水和生活污水量约占全市污水总 量的4 7 。 由于污染源逐年增加，长期以来苏州河接纳的污染负荷远远超过其自净能 力，水质污染程度日趋严重，苏州河的污染范围也日益上溯扩大。1 9 5 6 年污染 带影响到北新泾，1 9 6 4 年污染带上溯到华漕，1 9 7 8 年污染带已直达青浦的白鹤、 赵屯。 至此， 苏州河在上海境内已全部遭受污染，市区段水质己劣于地面水环 境质量标准( g b 3 8 3 8 8 8 ) 的v 类标准值。 1 3 苏州河的主要水环境问题 从苏州河污染的历史及开展的有关污染调查和研究来看，开展苏州河综合整 治以前，导致苏州河遭受污染的主要环境问题包括以下几个方面【l 】： ( 1 ) 有机污染导致苏州河水质的污染最为严重 苏州河的水质现状十分恶劣。有机污染是苏州河水质污染的主要。苏州河水 体中溶解氧、b o d 5 、高锰酸盐指数、c o d c ，、非离子氨和总磷等六项污染指标 均劣于国家地表水v 类标准，尤其是氨氮的污染极其严重。水体中污染物特别 是有机物通过化学、生物作用降解时消耗水体中大量的溶解氧；此外，还原性氮 的氧化分解也需要消耗水体中的溶解氧。苏州河市区段水体中溶解氧严重不足， 甚至处于厌氧状态，从而出现黑臭现象。 苏州河污染严重主要由于大量工业废水和生活污水的排放。苏州河综合整治 前，上海段苏州河中下游范围内未截流的废水量仍达5 8 4 万r a ，其中工业废 水排放量2 7 2 万r a ，生活污水排放量2 1 6 万r a ，禽畜粪尿量9 6 万r a 。 工业点源c o d c ，负荷为2 3 8r a ，生活污水的c o d c ，负荷为1 0 0 r a ，禽畜 粪尿的c o d c ，负荷为1 8 3 r a 。该范围内有4 0 的污染负荷最终进入苏州河， 使苏州河的污染负荷受纳量远远超过水体的自净能力，致使水质恶化的状况得不 到根本改善。 同济大学博士后研究工作报告 ( 2 ) 底泥对水质产生严重污染 苏州河北新泾下游断面水体中悬浮物浓度很高，在水动力条件允许时便发生 絮凝沉降，致使河底累积相当多的沉积物。底泥中的有机物在细菌作用下，发生 好氧性和厌氧性分解，前者消耗水体中的溶解氧，后者则产生有机酸、二氧化碳、 甲烷、氨、硫化物等有臭味的物质。这些底泥有机物分解产物在从水体下部向上 部逸出的过程中可发生氧化性降解，从而进一步消耗水体中的溶解氧。在一定的 水动力条件下，底泥通过再悬浮使水质受到污染。据测定底泥耗氧速率与流速成 线性关系，即流速越大，底泥污染性越强；淤泥颗粒越小，底泥耗氧速率也越大。 ( 3 ) 苏州河支流对干流的污染 苏州河市区内的支流的水质明显劣于于流，木渎港、彭越浦、真如港、新槎 浦、新泾港、华漕港六条主要支流是苏州河重要的污染源。以未建闸前的木渎港 为例，每潮周内由木滨港输入苏卅i 河的污染负荷与其输入点近邻的上游北新泾桥 断面的负荷通量基本相等。就是说，仅木渎港对苏州河的污染贡献就与苏州河北 新泾桥以上河段所接纳的污染负荷相当。可见，苏州河目前的水质污染在很大程 度上是由其支流造成的。 ( 4 ) 苏州河上游来水水质较差 苏州河上游白鹤断面多项水质指标未达到地面水环境质量类标准，其中化 学耗氧量和总磷还达不到v 类标准。黄渡断面上述两项参数也劣于v 类标准。 由于上游来水水质较差，致使下游河段允许纳污量十分有限，即使无工业点源直 接排放，支流污水以及其它非点源污染物也足以耗尽水体中的溶解氧，致使水质 急剧恶化，水体发黑发臭。 ( 5 ) 沿岸市政泵站的溢流放江对水质的污染 1 9 8 8 年开始建设的合流污水治理一期工程，其截流倍数偏低，为1 5 ， 相当于苏州河地区的降雨强度2 7 m m h 。当苏州河地区降雨超过此强度 时，为保证市区防汛排水安全，苏州河沿岸的3 7 座市政泵站需要开启 大容量的雨水泵向苏州河溢流排水，管网中滞留的污水及管道中沉积的 污泥也一起被排入苏州河中。 此外，为了保证沿苏州河沿岸市政泵站正常运行，需要对水泵进行定时 试车和检修，部分无回笼水设施的泵站也因此会向苏州河排放污水。 由于苏州河沿岸部分地区污水收集和排放系统的不完善，使得无论雨天 还是晴天，市政泵站每天均向苏州河排入污水。 由于城市建设和其他工程建设及突发事故抢险的需要等，市政泵站也会 开启雨水泵向苏州河排水。 4 苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 苏州河沿岸市政泵站的溢流放江形成对水质的冲击污染，使得苏州河在短时 间内发生严重污染，干流水体出现重现灰黑甚至黑臭现象，是导致苏州河千流水 质不稳定的最主要因素。 ( 6 ) 不利的水动力条件加剧水质污染 苏州河净泄水量很小，污水团受潮流顶托长时间回荡、停留在河道中。据估 算，污水团在浙江路断面以下河道中的停留时间为0 2 0 4 天；曹杨路断面以 下为1 ，5 - 5 5 天；北新泾断面以下则长达1 5 2 0 天。在枯水水文条件下，污水 团在河道内的停留时间更成倍增加，甚至不能流出苏州河河口，仅仅依靠扩散降 低浓度。另外，合流污水治理一期工程投入运行后，苏州河市区段的径流量减少 了约l o m 3 s ，从而加强了黄浦江潮水对苏- i 1 河水的顶托，使苏州河污水团位置 上移。 ( 7 ) 航运对苏州河水质的影响 苏州河每天来往船舶2 0 0 0 余艘，其中约5 0 进入市区河段。船民生活污 染物排放、发动机燃油泄漏、装卸和船载货物的散落、以及船舶航行扰动水体引 起底泥再悬浮，这些因素均加剧了水质污染。特别是装卸和转运垃圾、粪便时， 运输物的散落或倾弃对水质的污染极其严重。除了水质的直接污染之外，苏州河 上的航运现状还影响苏州河的景观。 ( 8 ) 沿岸陆域废弃物对苏州河水质的影响 苏州河沿河陆域建设布局不当，功能区划混杂。沿岸各类原材料、农产品、 垃圾、粪便码头鳞次栉比；工厂众多，加之居民点散布其间，还有各种临时搭建 的危棚简屋，这种情况不仅造成沿岸脏乱差的现象，而且沿岸的各种设施经常非 法地向苏州河倾弃废物，使苏州河水质遭受污染。 1 4 苏州河整治与上海市的排水工程建设 上海市地处冲积平原，地势低洼，河道纵横，自城市建立以后，很长一段时 期内，排水工程都是采取分散埋设管道，将雨水和污水就近排入河道。至1 9 4 9 年解放时，全市共有合流管道5 3 1 5 k m ，排水泵站1 l 座，总排水能力1 6 m 3 s 。 新中国成立候的三年恢复时期，上海市新建合流管道4 4 8 o n ，排水泵站4 座，增加排水能力8 1 m 3 厶。 从1 9 5 3 年到1 9 6 5 年，为解决市区的防汛排涝，对原有自流分散的排水管道 进行整理改造，采取“围起来、打出去”的办法，形成一个个排水系统，在每个 排水系统的总管出口建立泵站，把雨水抽排到河道中。该时期共新建排水管道 3 0 0 k m ，新建泵站5 9 座，增加出口排水能力1 6 3 6 3 居。 苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 苏州河沿岸市政泵站的溢流放江形成对水质的冲击污染，使得苏州河在短时 间内发生严重污染，干流水体出现重现灰黑甚至黑臭现象，是导致苏州河千流水 质不稳定的最主要因素。 ( 6 ) 不利的水动力条件加剧水质污染 苏州河挣泄水量很小，污水团受潮流顶托长时间回荡、停留在河道中。据估 算，污水团在浙江路断面以下河道中的停留时间为o 2 0 4 天；曹杨路断面以 下为15 5 5 天；北新泾断面以下则长达1 5 2 0 天。在枯水水文条件下，污水 团在河道内的停留时问更成倍增邪，甚至不能流出苏州河河口，仅仅依靠扩散降 低浓度。另外，合流污水治理一期工程投入运行后，苏州河市区段的径流量减少 了约1 0 m 3 s ，从而加强了黄浦江潮水对苏州河水的顶托，使苏州河污水团位置 上移。 ( 7 ) 航运对苏州河水质的影响 苏州河每天来往船舶2 1 3 0 0 余艘，其中约5 0 n 进入市区河段。船民生活污 染物排放、发动机燃油泄漏、装卸和船载货物的散落、以及船舶航行扰动水体引 起底泥再悬浮，这些因素均加剧了水质污染。特别是装卸和转运垃圾、粪便时， 运输物的散落或倾弃对水质的污染极其严重。除了水质的直接污染之外，苏州河 上的航运现状还影响苏州河的景观。 ( 8 ) 沿岸陆域废弃物对苏州河水质的影响 苏卅l 河沿河陆域建设布局不当，功能区划混杂。沿岸各类原材料、农产品、 垃圾、粪便码头鳞次栉比：工厂众多，加之居民点散布其问，还有各种临时搭建 的危棚简屋，这种情况不仅造成沿岸脏乱差的现象，而且沿岸的各种设施经常非 法地向苏州河倾弃废物，使苏州河水质遭受污染。 1 , 4 苏州河整治与上海市的排水工程建设 上海市地处冲积平原，地势低洼，河道纵横，自城市建立以后，很长段时 期内，排水工程都是采取分散埋设管道，将雨水和污水就近排入河道。至1 9 4 9 年解放时，全市共有合流管道5 3 1 ，5 k m ，排水泵站1 1 座，总排水能力1 6 m 3 s 。 新中国成立候的三年恢复时期，上海市新建合流管道4 4 8 k m ，排水泵站4 座，增加排水能力8 1 矿 。 从1 9 5 3 年到1 9 6 5 年，为解决市区的防汛排涝，对原有自流分散的排水管道 进行整理改造，采取“围起来、打出去”的办法，形成一个个排水系统，在每个 排水系统的总管出口建立泵站，把雨水抽排到河道中。该时期共新建排水管道 3 0 0 k m ，瓶建泵站5 9 座，增加出v i 排水能力1 6 3 6 m 3 s 。 3 0 0 k n t ，新建泵站5 9 座，增加出1 ：2 1 排水能力1 6 3 6 m 3 s 。 同济大学博士后研究工作报告 进入8 0 年代以后，随着城市基础设施重要性的日益显现，排水工程建设也 得到了很大的发展，不仅仅体现在工程的数量上，也体现在工程的规模和标准上。 8 0 年代以来( 1 9 8 8 年以前) ，共新建排水管道8 4 9 9 k m ，新建泵站7 9 座，增加 出1 2 1 排水能力7 1 8 5 聊3 s 。 上海的城市排水管道大多数是合流制，即污水和雨水通过同一条管道排放。 新建地区的城市排水管道都采用了分流制，雨水和污水通过两条独立的管道分别 进行排放。由于受到各种条件的限制，合流制的排水管道很难进行分流制改造， 只能采取截流的办法来解决污水出路。1 9 7 3 年，上海建造了西干线，截取苏州河 两岸部分地区的污水，集中输送到长江岸边排放。由于工程截流不彻底，工程效 果并不明显，苏州河水质仍然日益恶化。并且由于污水是在长江岸边排放，遗留 问题比较多，需要进一步改造和调整服务范围1 2 j 。 为了治理苏州河的水质污染，1 9 8 8 年开始建设合流污水一期工程，采取截流 的方式，截取市中心7 0 5 7 枷2 范围内的污水1 4 0 万t n 3 a ，经过简易处理后集中 输送到长江1 2 1 水下排放【3 l 。到1 9 9 3 年底，合流污水一期工程建成通水，使苏州河 水质有了明显的改善。 i 5 苏州河环境综合整治一期工程 为彻底消除苏州河的污染，改善上海城市的环境质量，在合流污水治理一期 工程的基础上，1 9 9 8 年，苏州河环境综合整治一期工程立项，建设期限为1 9 9 8 - 2 0 0 2 年。苏州河环境综合整治工程范围是：东起黄浦江、西抵江苏省、南临 淀浦河、北达蕴藻浜，总面积8 5 5 平方公里，涉及沿岸的青浦、闵行、长宁、黄 浦、嘉定、普陀、闸北、虹口、宝山等区。按照市委、市政府确定的“以治水为 中心，全面规划，远近结合，突出重点，分步实施”的方针，对工程进行了优化 论证，十大子项目顺利建设，工程效益日益发挥，实现了2 0 0 0 年底基本消除苏 州河干流黑臭的阶段性目标，2 0 0 2 年底全面完成了一期工程。 1 5 1 工程内容 一期工程包括十大子项目： ( 1 ) 苏州河支流污水截流工程针对彭越浦、真如港、木滨港、新泾港、 华漕港、申纪港等六支流的污染，按苏州河北片、南片分别建设截流管线，北片 污水纳入西干线，南片污水近期纳入吴闵截流总管，远期计划纳入污水治n - 期 南干线。共敷设管道2 0 9 7 k m ，新建泵站1 2 座，改建各类泵站设施5 7 座，截流 污染源3 1 7 5 家，平均每天截流污水2 3 万r 。同时，关闭禽畜牧场3 6 家，治理 8 家。 ( 2 ) 石洞口城市污水处理厂建设工程在西干线排放 z l 建造日处理能力 苏卅1 河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 4 0 万m 3 的污水处理厂，避免污水排放对长江大水体的环境污染。现实际日处理 量已达3 3 万m ，使六支流截流污水和西干线污水实现了达标排放。 ( 3 ) 苏州河综合调水工程通过闸门群体联合调度增加上游来水量，改 变苏州河潮汐往复流为由西向东的单向流动，增大河道输送容量，加快流速、调 活水体。该工程是2 0 0 0 年底消除苏州河黑臭的主要辅助措施。 ( 4 ) 支流建闸控制工程在木渎港及上游的西沙江、小封浜、老封浜、 黄樵港、北周泾和顾港泾6 条支流建设水闸，控制、削减进入苏州河的污染负荷， 为调活水体和消除苏州河干流水体黑臭发挥了作用。 ( 5 ) 河道曝气复氧工程建造了每小时充氧1 5 0 标准3 的第一艘曝气 复氧船，为消除苏州河干流水体黑臭提供了有效的辅助手段。 ( 6 ) 底泥疏浚处置工程结合调水等工程的实施，疏浚苏州河上游以及 彭越浦东茭泾、木渎港桃浦河等支流底泥3 1 0 万m 3 ，整治河道8 5 ，7 k m ，增大 了河道输移容量，改善了支流水质。 ( 7 ) 环卫码头搬迁及水域保洁工程搬迁了长寿路桥以东沿岸9 处环卫 码头，新建静安垃圾中转站和彭越浦、祁连山、虹口粪便预处理厂等一系列配套 设施，改变作业方式，加强水面保洁，改善了水面和沿岸“脏、乱、差”的状况。 ( 8 ) 苏州河防汛墙改造工程新建、改造苏州河防汛墙4 1k m ，其中两 岸急、难、险段3 5 3 5 m ，提高了防汛能力；同时，结合防汛墙的改造，建设了 苏州河干、支流沿岸亲水型、景观型绿地1 0 _ 8 万聊2 。 ( 9 ) 虹口港、杨树浦港地区旱流污水截流工程截流虹口港、杨树浦港 两港地区早天污水，近期进入合流污水治理一期污水总管，远期纳入污水治理三 期工程。共敷设管道约2 6 k m ，新建泵站和设施1 7 座，每天截流旱流污水3 2 万 m 3 ，结合调水措施，基本消除了杨浦港水体的黑臭。 ( 1 0 ) 虹口港水系整治工程建设了西泗塘、郝桥港泵闸，疏浚底泥1 5 5 万m3 ，改造了防汛墙3 2 o n ，建设了景观岸段。 1 5 2 工程环境效益 一期工程全面竣工后，实现了以下环境目标： ( 1 ) 苏州河千流水质主要指标达到国家规定的景观水标准 继2 0 0 0 年底苏, k l 、i 河干流基本消除黑臭，一期工程全面竣工以后，c o d c ，、 b o d ；和d o 主要指标基本达到国家规定的景观用水标准( v 类水) 。随着水质的 稳步好转，苏州河生态系统也得到同步改善，水生生物种类和底栖动物生物量都 7 同济大学博士后研究工作报告 不断增加，水体的生物毒性下降，水中开始有鱼【4 1 。 ( 2 ) 彭越浦、木渎港、新泾港水质有所改善 基本截除了六支流范围内的污染源，截污率达到8 5 以上，彭越浦、木渎 港、新泾港水质得到很大改善，黑臭现象基本消除。 ( 3 ) 虹口港和杨树浦港水系早天基本消除黑臭 虹口港和杨树浦港水系综合整治工程完成后，平均早流截污率大约为 5 0 - 6 0 。继续实施综合调水措施完善以后，虹口港和杨树浦港水系水质得到很 大程度的改善，旱天基本消除黑臭。 ( 4 ) 两岸脏乱差现象有所好转 完成长寿路桥以东环卫码头的拆除工作，实旆水上货运“西进西出”。结合 提高防洪安全可靠性，建成若干段集防洪、绿化、休闲为一体的亲水岸线，沿河 绿化带总长约1 0 o n ，绿化面积达1 6 万m 2 。 1 6 苏州河环境综合整治二期工程 继苏州河环境综合整治一期工程完成后，为巩固一期工程的建设成果，更好 地发挥已建工程的效益，进一步深化苏州河整治工作，实现苏州河综合整治的阶 段目标，继续在2 0 0 3 - - 2 0 0 5 年建设苏州河环境综合整治二期工程。苏州河环境 综合整治二期工程是苏州河环境综合整治的深化，是黄浦江综合开发的延伸，是 上海市新一轮环境建设和行动计划中水环境治理的重要组成部分。 1 6 1 苏州河的现状环境问题 苏州河环境综合整治一期工程建成后，虽然取得了阶段性的成果，但苏州河 尚存在以下环境问题： ( 1 ) 苏州河干流水质尚不稳定。 一期工程完成后，市区主要污染源得到控制和治理，苏州河水质总体上呈 改善趋势，但仍存在时空上的不稳定性。一是易受沿岸市政泵站雨天放江的影响， 大量污水伴随管道中沉积的污泥排入河道，使改善了的水质重新被污染，苏州河 水体重现灰黑现象。二是受上游来水、中上游生活污染和农业污染的影响，水体 氨氮( n h 3 - n ) 偏高，劣于v 类水质标准，导致每年春、秋两季苏州河干流和支 流出现大量浮萍和水葫芦，破坏了水面环境，成为新的环境问题。 ( 2 ) 苏州河水系支流污染仍十分严重。 苏州河水系有纵横交错的大小支流约6 0 条，许多支流水体常年黑臭，淤积 严重，严重影响了上海城市环境和沿线市民生活。 ( 3 ) 两岸陆域环境较差。 苏州河沿线仍存在一定量的棚户区、外来人员居住区和旧厂区，环境问题 突出，开发建设明显落后于其它地区；市郊的支流脏、乱、差现象更为严重，河 苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 道成了天然垃圾箱，既污染水体，又阻塞河道，极大地损害了上海作为现代化国 际大都市的形象嘶1 。 1 6 2 二期工程方案 ( 1 ) 目标 进一步发挥苏州河整治一期工程的效益，提高苏州河干、支流水质，改善苏 州河水系生态功能及沿线陆域环境，按照新一轮“环境保护和建设三年行动计划” 的要求，通过二期工程的实施，实现以下目标： 进步改善苏州河干流水质，于流主要水质指标( c o d c 。、b o d 5 、 d o 等) 稳定达到v 类水( 景观用水) 标准： 进一步改善苏州河支流水质，主要支流基本消除黑臭； 苏州河内环线以内初步建成自然景观和城市景观相协调的滨河景观廊 道； 全面完成苏州河流域8 5 5 l o n2 范围内点污染源调查，为实旖后续工程、 实现总体目标打下基础。 ( 2 ) 治理方针 以治水为中心，标本兼治，重在治本，同步推进水环境整治和两岸开发建设。 ( 3 ) 实施年限 2 0 0 3 年- - 2 0 0 5 年。 ( 4 ) 计划投资 计划静态总投资控制在4 0 亿元。 ( s ) 二期工程措施 苏州河整治二期工程主要有5 大类8 个单项工程。 截污治污类4 项工程。 苏州河沿岸市政泵站雨天放江量削减工程； 苏州河中下游水系截污工程； 苏州河上游地区污水处理系统工程； 苏州河河口水闸建设工程。 绿化类l 项工程。 苏州河两岸绿化建设工程。 环卫类1 项工程。 新建普陀、长宁及黄浦生活垃圾中转站、建设苏州河中上游水域管理、保 洁维修基地、改造沿河生活垃圾i 临时堆点等工程。 市政类1 项工程。 西藏路桥改造工程。 其他1 项工程。 9 同济大学博士后研究工作报告 苏州河梦清园二期建设工程。 截污治污等治水项目仍然是二期工程的重点和中心。其中，有效地削减苏州 河沿岸市政泵站雨天溢流放江所形成冲击负荷是保证苏州河干流水质稳定的最 重要措施。 1 6 3 苏州河沿岸市政泵站雨天溢流放江问题 苏州河沿岸共有市政泵站3 7 座，其中合流制泵站3 4 座，分流制雨水泵站2 座，污水泵站l 座。这些泵站分别建于二十世纪五十年代到九十年代，对上海市 中心城区的防汛和污水输送起到了重要作用。但由于泵站本身老化导致的检修频 率过高、合流污水一期工程截流倍数偏低形成的雨天溢流、系统内雨污水混接、 合流制排水体制自身弊端等原因，使得泵站存在着雨天放江、施工配合放江、试 车放江和检修放江等，从而使改善后的苏州河水质带来重新污染，苏州河水体重 现黑臭，成为影响苏州河水质的主要污染源之一f j 。据统计，1 9 9 6 1 9 9 9 年3 7 座泵站年均排江量约为3 0 0 0 万聊3 ，排入的c o d c ，总量约4 3 2 0 t ，2 0 0 0 年对市政 泵站优化运行后，2 0 0 1 年的排江量仍超过1 6 0 0 万m 3 。泵站放江对水质的影响表 现在两个方面，一是增加水质污染物浓度，一般c o d c 。值可增加约2 0 , 3 0 m g l 。 二是造成河水的黑臭，泵站排水的初期雨水挟带大量的沉积黑泥，远高于苏州河 河水的浓度。大量污水夹带着管道内的污泥黑垢排入苏州河后，形成污染云团而 在整个断面上扩散，使河水产生黑臭现象，给改善后的苏州河重新带来污染。 因此，必须采取措施，有效地削减苏州河沿岸市政泵站雨天溢流放江所形成 的冲击负荷对苏州河干流水质的影响。 1 7 国内外削减市政泵站雨天溢流措施及其研究 对于合流制排水系统而言，其任务就是将收集的污水以及不超过排水标准 的雨水径流尽快地、安全地从排水区排放出去。而如何使得合流制系统中超过排 水标准的雨水径流不会对受纳水体的环境产生危害就成为城市排水工程建设和 水环境治理及保护中所必须解决的问题。欧洲、美国、日本等发达国家自2 0 世 纪6 0 年代起就对合流制排水系统雨天时溢流雨水对水体污染进行了大量研究。 发现合流制排水系统雨天溢流雨水b o d 5 浓度与晴天时污水b o d 5 浓度非常接 近，甚至在发生溢流时初期溢流水质较晴天污水水质更高的情况。各个国家针对 各自的不同情况，制订了相应的控制措施、政策和规范并应用到实际工程中。如 德国1 9 7 7 年颁布了a t v l 2 8 合流制污水系统暴雨削减装置设置指针，并在1 9 9 0 年根据应用情况进行了修订；日本在2 0 0 2 年颁布了合流式下水道改善对策和 解说。 以德国为例，在德国的排水体制中，7 合流制的排水管道约占7 0 ，分流制 的排水管道约占3 0 ，原东德地区德排水管道以分流制为主，原西德地区排水管 道以合流制为主。为削减排入水体的污染负荷，德国在排水管道中建设了大量的 苏州河沿岸市政泵站雨天放江对策研究 调蓄池，其中合流制雨水调蓄池3 ，7 万座，总调蓄容积1 4 0 0 万m 3 ，分流制雨水 调蓄池1 万座，总调蓄容积1 0 0 0 万研3 ，平均每个污水处理厂约有调蓄池4 7 个。 对于分流制雨水一般不进行处理，必要时也只是进行沉淀处理；但是对于合流制 雨水则必须进行截留处理，在保证进入污水处理厂的水量不超过其设计流量的前 提下，使直接排放的雨水对水体产生的冲击性负荷在保证水环境质量的允许范围 内。由于调蓄池在德国排水系统中得到大量应用，以及调蓄池技术的日益成熟， 调蓄池每年可以截流8 0 以上的雨水，因而使得德国德水环境质量得到了很好的 保护和改善。 除了采取工程措施削减排水系统排入水体的污染物负荷外，国外还开展了 优化和加强排水设施运行管理方面的研究来削减排水系统排入水体的污染物负 荷，主要集中在泵站的优化运行管理上。d a v i d 等人对排水系统设计中的短期集 中降雨进行了研究，为排水系统的设计和运行提供了重要的参考依据口】。加拿大 的u w eh a b e r l a n d t 利用开发的简单模型，从实际的运行数据出发对排水系统的 降雨管理问题进行了分析【9 】，s t e v e n 等人则对雨天排水管理的发展历史进行了系 统研究，指出现实运行管理中存在的问题并提出针对性的管理措施【lo 】。m a r k 等 人对泵站的的控制进行了优化模