基于降雨强度曲线的雨水调蓄池与处理设施设计

文章编号 :1007-2284(2011 08-0041-02基于降雨强度曲线的雨水调蓄池与处理设施设计凌 冲 , 洪 忠(深圳市水务规划设 计院 , 广东 深圳 摘 要 :随着河流污染治理工作的推进 , 近期截流漏排污水和远期截流初雨水解决面源污染逐渐成 为一种新的河 道 整合整治新思路 , 雨季截流的初雨水的去向逐渐 浮现出来 。 尝试结合降雨强度曲线进行雨水调蓄池和处理设施的设计 。 关键词 :河流污染治理 ; 雨水调蓄池 ; 一级强化处理 ; 降雨强度曲线 中图分类号 :T V222 文献标识码 :B收稿日期 :2011-06-03作者简介 :凌 冲 (1973- , 男 , 助理工程师 , 主要从事水环境治理工E com 。随着深圳河流综合 整治 工作的 开展 , 近 期截流 旱季 污水、 初雨水解决漏排污水和面源污染、 远期 截流初雨 水解决面源 污 染的理念逐渐成为新 的治河 理念。本 文尝 试从 初雨水 的调 蓄 和处理的角度提出一种新的设计思路。1 雨水调蓄的概念与方式雨水调蓄是雨水 调节和 雨水 贮存的 总称。传 统意 义上 雨 水调节的主要目的是 削减洪 峰流 量。雨水 贮存 的主要 目的 是 为了满足雨水利用的要求而设置的雨水暂 存空间 , 待雨停后 将 其中的雨水加以净 化 , 慢慢使 用。雨水 贮存 兼有调 节的 作用 , 当雨水贮存池中仍有雨水未排出或使用 , 则下一 场雨的调节 容 积仅为最大贮存容积和未排空水体积的差值。2 雨水调蓄池的分类根据地形、 地 貌和排 水管渠等 条件 , 雨水 调蓄池 从功能 上 可以分为 3大类1。(1 利用 低凹 地、 池 塘、 湿地、 人 工 池塘 等 收集 调 蓄雨 水。 雨水汇入调蓄池之前应该进行必要的截污 处理 , 再充分利用 调 蓄池内的水生植物和其他 生物 资源对 集蓄 的雨 水进行 净化 处 理 . 防止水质恶化。保持良好的生态景观效果。(2 将其建成与市 民生 活相 关的设 施 , 如利 用凹地 建成 城 市小公园、 绿地、 停车场、 网 球场、 儿童 游乐 场和 市民休 闲锻 炼 场所 , 这些场所的底部 一般 都采 用渗水 的材 料 . 当暴雨 来临 时 可以暂时将高峰流量贮 存在 其中 , 暴雨 过后 , 雨 水继续 下渗 或 外排 , 并且设计在一定 时间 内完 全放空 , 这 种雨 水调蓄 设施 多 数时间处于无水状态 , 可以用作多功能场所。(3 从降低雨水污 染负 荷的 角度出 发 , 建设 地上或 地下 式的雨水调蓄池 , 进行后续的处理后排放。3 雨水调蓄容积的计算由于雨水调蓄的目的、 方式、 有无渗透、 溢流 做法等条件 的 不同 , 造成雨水调蓄容 积的 计算 方法也 不尽 相同 , 本文 从河 道 综合整治系统中收集的雨 水处 理的角 度出 发对 雨水调 蓄容 积 的影响因素、 算法进行探讨分析。4 雨水调蓄容积的影响因素当雨水需要处理时 , 如何确定雨水调节贮存池容积 , 应考虑下 列影响因素和原则 :可收集和贮存的雨水量 ; 流域内可利用的 城市污水处理设施的处理能力 ; 雨水收集管道 (渠 的坡降 ; 雨 水收集管道 (渠 是否允许储存雨水 ; 调蓄池的建造形式 ; 提升 泵站的规模 ; 处理设施的处理能力和运行时间。选用多种 形式进 行对比、 筛选 , 按 投入产 出比等 经济指 标 确定最佳容积。5 雨水调蓄池的容积计算雨水调蓄容积的计算 原理 均是基 于降 雨流 量公式 和降 雨 过程线 2, 计算时大多 以拟 汇流 区域内 一场 雨来计 算 , 小面 积 的建成区域一般是采 用 5室外 排水 设计规 范 6(GB50014-2006 中雨水流量计算 公式确定 各干管重现 期 P =0. 33年的雨水 洪 峰流量 , 按同倍比缩放 得出 各干 管降雨 的洪 峰流量 , 然 后根 据 简化三角形法 (高切林 法 按排 水干管 的实 际汇 流时间 得出 降 雨的降雨强度曲线。流域径流过程的推算 一般 采用实 测降 雨径 流过程 进行 推 算 , 属于经验统计 范畴。 流域 径 流 过程 与 流域 的 自然 地 理 参 数、 流域内植被及开发建设情况密切 相关。一般 按流域单位 线 理论 , 借鉴本区域综合单位线经验数据进行推 算。深圳 工41中国农村水利水电 #2011年第 8期程 40m 3/d 的处理经验 , 初雨水采用化 学强化絮 凝工艺进行 处 理 , 图 1 为该技术路线示意图。图 1 化学絮凝强化处理工艺技术路线示意图初雨强化 处理主 要单元 建筑物 包括混合 池、 絮凝池、 沉 淀 池、 污泥浓缩池等 , 其中以沉淀池占地为最 大 , 约 占强化处理 设 施总占地的 60%以上 , 本次主要 计算沉淀池占地。下面选取 深圳某 河为例 进行分 析 , 根 据降雨 强度曲 线 , 计 算每个小时间隔时间内累积流量 , 分别计算利用 截流系统和调图 2 深圳某河降雨强度曲线蓄池调蓄所需的沉淀池和调蓄池容积 , 根据现有 场地进行综 合 对比 , 得出最佳的调蓄方式。根据本工程截 流 系统 坡缓、 设计 水位 下 贮存 空间 大 的 特 点 , 拟确定对截流系统以及调蓄池调蓄两种方 式进行分析。方案一 :自降雨开始 延后 12h 启 动提 升初 雨水 进入 强 化处理设施进行处理 , 通过 计算 初雨累 积流 量、 箱涵容 积和 提升初雨水累积流量计算对比 , 在初雨累 积流量和 提升初雨水 累 积流量差值小于 (箱涵内存留初雨水水 量 箱涵容积的 情况下 , 不需单独设置调蓄池的 , 强化处理设施 的进水和 出水均属于 恒 定的。方案二 :自降雨开始 延后 12h 启 动提 升初 雨水 进入 调 蓄池 , 在不考虑箱涵调 蓄初 雨水 的前提 下 , 通过 计算累 积流 量 和提升初雨水累 积流 量 计算 对比 , 确定 调蓄 池 需要 的最 大 容 积 , 即累积流量和初雨提升累积流量差 值最大时 为调蓄池的 容 积 , 调蓄池进水是变化的 , 调蓄池出水、 强化处理 设施进水和 出 水均是恒定的。根据降雨强度曲线 , 计 算每 个小时 间隔 时间内 累积 流量 , 分别计算利用箱涵和调蓄池调蓄所需的处 理池和调蓄 池容积。 选取截流系统、 调蓄池 调蓄 共二 种工况 进行 对比 , 每种 工况 均 考虑一天处理完成的情况。根据二种工况下处理不同的优缺点 , 得出二 种种工况对 应调蓄方式优缺点对比如表 3所示。表 1 单场雨条件下利用箱涵调蓄计算成果 (工况一 处理 时间 /h 对应时处理量 /(m 3#h -1沉淀池池 容 /m 3沉淀池L /m B /m H /m 分格数 沉淀池面 积 /m 2调蓄池容 积 /m 3调蓄池面 积 /m 2调蓄池有效 水深 /m 占地 /m 2243400777672183224052405表 2 单场雨条件下利用调蓄池进行调蓄计算成果 (工况二 处理 时间 /h 对应时处理量 /(m 3#h -1沉淀池池 容 /m 3沉淀池L /m B /m H /m 分格数 沉淀池面 积 /m 2调蓄池容 积 /m 3调蓄池面 积 /m 2调蓄池有效 水深 /m 占地 /m 2243400777672183224055000010000512405表 3 二种工况对比内容优点缺点工况一利用截流系 统进行 调蓄 , 不设 调蓄 池 , 直接从 截流 系 统 提 升 初 雨 水进 入 强 化 处 理 设施充 分利用截流系统的调蓄能力 ; 无需 建设调蓄池 ; 占地小 ; 投资省每场雨后箱涵需要及时清 淤 , 截流系统维护管理人员劳动强 度大 , 维护 费用高 ; 强化 处理设施水质水量处于波动 ; 需用变频泵进 行提升 , 配水复杂 , 运行管理繁琐工况二不利用截流系统的调蓄能力 , 建 设一个规模较小的地下 (地上 调蓄池 , 初雨 从调蓄池 提升 (自流 进入强化处理设施截 流系统内不需要经常进行清淤 ; 强 化处 理设施的水质和水量比较均匀 ; 强 化处 理设施运行管理方便 ; 强化处理设 施费用低调蓄池需要占地 ; 调蓄池需要定期清淤综合考虑占地 , 清淤和运行等因素 , 设计推荐选择工况二。相对于工况一 , 不 利用 截流 系统增 加了 新建调 蓄池 占地 , 但从线式清淤转 变为 点 面式 清淤 , 降低 了箱 涵 清淤 的频 率 和 强度。6 结 语雨水调蓄池的容积确定需要综合考虑 当地的气候、 水资 源的综合利用、 河道综合 整治 的目 标要求 等内 容 , 本文从 流