基于降雨強(qiáng)度曲線的雨水調(diào)蓄池與處理設(shè)施設(shè)計(jì)

1、文章編號 :1007-2284(2011 08-0041-02基于降雨強(qiáng)度曲線的雨水調(diào)蓄池與處理設(shè)施設(shè)計(jì)凌 沖 , 洪 忠(深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè) 計(jì)院 , 廣東 深圳 518001摘 要 :隨著河流污染治理工作的推進(jìn) , 近期截流漏排污水和遠(yuǎn)期截流初雨水解決面源污染逐漸成 為一種新的河 道 整合整治新思路 , 雨季截流的初雨水的去向逐漸 浮現(xiàn)出來 。 嘗試結(jié)合降雨強(qiáng)度曲線進(jìn)行雨水調(diào)蓄池和處理設(shè)施的設(shè)計(jì) 。 關(guān)鍵詞 :河流污染治理 ; 雨水調(diào)蓄池 ; 一級強(qiáng)化處理 ; 降雨強(qiáng)度曲線 中圖分類號 :T V222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B收稿日期 :2011-06-03作者簡介 :凌 沖 (1973- , 男

2、, 助理工程師 , 主要從事水環(huán)境治理工E com 。隨著深圳河流綜合 整治 工作的 開展 , 近 期截流 旱季 污水、 初雨水解決漏排污水和面源污染、 遠(yuǎn)期 截流初雨 水解決面源 污 染的理念逐漸成為新 的治河 理念。本 文嘗 試從 初雨水 的調(diào) 蓄 和處理的角度提出一種新的設(shè)計(jì)思路。1 雨水調(diào)蓄的概念與方式雨水調(diào)蓄是雨水 調(diào)節(jié)和 雨水 貯存的 總稱。傳 統(tǒng)意 義上 雨 水調(diào)節(jié)的主要目的是 削減洪 峰流 量。雨水 貯存 的主要 目的 是 為了滿足雨水利用的要求而設(shè)置的雨水暫 存空間 , 待雨停后 將 其中的雨水加以凈 化 , 慢慢使 用。雨水 貯存 兼有調(diào) 節(jié)的 作用 , 當(dāng)雨水貯存池中仍有

3、雨水未排出或使用 , 則下一 場雨的調(diào)節(jié) 容 積僅為最大貯存容積和未排空水體積的差值。2 雨水調(diào)蓄池的分類根據(jù)地形、 地 貌和排 水管渠等 條件 , 雨水 調(diào)蓄池 從功能 上 可以分為 3大類1。(1 利用 低凹 地、 池 塘、 濕地、 人 工 池塘 等 收集 調(diào) 蓄雨 水。 雨水匯入調(diào)蓄池之前應(yīng)該進(jìn)行必要的截污 處理 , 再充分利用 調(diào) 蓄池內(nèi)的水生植物和其他 生物 資源對 集蓄 的雨 水進(jìn)行 凈化 處 理 . 防止水質(zhì)惡化。保持良好的生態(tài)景觀效果。(2 將其建成與市 民生 活相 關(guān)的設(shè) 施 , 如利 用凹地 建成 城 市小公園、 綠地、 停車場、 網(wǎng) 球場、 兒童 游樂 場和 市民休 閑鍛

4、 煉 場所 , 這些場所的底部 一般 都采 用滲水 的材 料 . 當(dāng)暴雨 來臨 時(shí) 可以暫時(shí)將高峰流量貯 存在 其中 , 暴雨 過后 , 雨 水繼續(xù) 下滲 或 外排 , 并且設(shè)計(jì)在一定 時(shí)間 內(nèi)完 全放空 , 這 種雨 水調(diào)蓄 設(shè)施 多 數(shù)時(shí)間處于無水狀態(tài) , 可以用作多功能場所。(3 從降低雨水污 染負(fù) 荷的 角度出 發(fā) , 建設(shè) 地上或 地下 式的雨水調(diào)蓄池 , 進(jìn)行后續(xù)的處理后排放。3 雨水調(diào)蓄容積的計(jì)算由于雨水調(diào)蓄的目的、 方式、 有無滲透、 溢流 做法等條件 的 不同 , 造成雨水調(diào)蓄容 積的 計(jì)算 方法也 不盡 相同 , 本文 從河 道 綜合整治系統(tǒng)中收集的雨 水處 理的角 度出

5、發(fā)對 雨水調(diào) 蓄容 積 的影響因素、 算法進(jìn)行探討分析。4 雨水調(diào)蓄容積的影響因素當(dāng)雨水需要處理時(shí) , 如何確定雨水調(diào)節(jié)貯存池容積 , 應(yīng)考慮下 列影響因素和原則 :¹可收集和貯存的雨水量 ; º流域內(nèi)可利用的 城市污水處理設(shè)施的處理能力 ; »雨水收集管道 (渠 的坡降 ; ¼雨 水收集管道 (渠 是否允許儲(chǔ)存雨水 ; ½調(diào)蓄池的建造形式 ; ¾提升 泵站的規(guī)模 ; ¿處理設(shè)施的處理能力和運(yùn)行時(shí)間。選用多種 形式進(jìn) 行對比、 篩選 , 按 投入產(chǎn) 出比等 經(jīng)濟(jì)指 標(biāo) 確定最佳容積。5 雨水調(diào)蓄池的容積計(jì)算雨水調(diào)蓄容積的計(jì)算

6、 原理 均是基 于降 雨流 量公式 和降 雨 過程線 2, 計(jì)算時(shí)大多 以擬 匯流 區(qū)域內(nèi) 一場 雨來計(jì) 算 , 小面 積 的建成區(qū)域一般是采 用 5室外 排水 設(shè)計(jì)規(guī) 范 6(GB50014-2006 中雨水流量計(jì)算 公式確定 各干管重現(xiàn) 期 P =0. 33年的雨水 洪 峰流量 , 按同倍比縮放 得出 各干 管降雨 的洪 峰流量 , 然 后根 據(jù) 簡化三角形法 (高切林 法 按排 水干管 的實(shí) 際匯 流時(shí)間 得出 降 雨的降雨強(qiáng)度曲線。流域徑流過程的推算 一般 采用實(shí) 測降 雨徑 流過程 進(jìn)行 推 算 , 屬于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì) 范疇。 流域 徑 流 過程 與 流域 的 自然 地 理 參 數(shù)、 流域

7、內(nèi)植被及開發(fā)建設(shè)情況密切 相關(guān)。一般 按流域單位 線 理論 , 借鑒本區(qū)域綜合單位線經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推 算。深圳 工41中國農(nóng)村水利水電 #2011年第 8期程 40m 3/d 的處理經(jīng)驗(yàn) , 初雨水采用化 學(xué)強(qiáng)化絮 凝工藝進(jìn)行 處 理 , 圖 1 為該技術(shù)路線示意圖。圖 1 化學(xué)絮凝強(qiáng)化處理工藝技術(shù)路線示意圖初雨強(qiáng)化 處理主 要單元 建筑物 包括混合 池、 絮凝池、 沉 淀 池、 污泥濃縮池等 , 其中以沉淀池占地為最 大 , 約 占強(qiáng)化處理 設(shè) 施總占地的 60%以上 , 本次主要 計(jì)算沉淀池占地。下面選取 深圳某 河為例 進(jìn)行分 析 , 根 據(jù)降雨 強(qiáng)度曲 線 , 計(jì) 算每個(gè)小時(shí)間隔時(shí)間內(nèi)累

8、積流量 , 分別計(jì)算利用 截流系統(tǒng)和調(diào)圖 2 深圳某河降雨強(qiáng)度曲線蓄池調(diào)蓄所需的沉淀池和調(diào)蓄池容積 , 根據(jù)現(xiàn)有 場地進(jìn)行綜 合 對比 , 得出最佳的調(diào)蓄方式。根據(jù)本工程截 流 系統(tǒng) 坡緩、 設(shè)計(jì) 水位 下 貯存 空間 大 的 特 點(diǎn) , 擬確定對截流系統(tǒng)以及調(diào)蓄池調(diào)蓄兩種方 式進(jìn)行分析。方案一 :自降雨開始 延后 12h 啟 動(dòng)提 升初 雨水 進(jìn)入 強(qiáng) 化處理設(shè)施進(jìn)行處理 , 通過 計(jì)算 初雨累 積流 量、 箱涵容 積和 提升初雨水累積流量計(jì)算對比 , 在初雨累 積流量和 提升初雨水 累 積流量差值小于 (箱涵內(nèi)存留初雨水水 量 箱涵容積的 情況下 , 不需單獨(dú)設(shè)置調(diào)蓄池的 , 強(qiáng)化處理設(shè)施

9、 的進(jìn)水和 出水均屬于 恒 定的。方案二 :自降雨開始 延后 12h 啟 動(dòng)提 升初 雨水 進(jìn)入 調(diào) 蓄池 , 在不考慮箱涵調(diào) 蓄初 雨水 的前提 下 , 通過 計(jì)算累 積流 量 和提升初雨水累 積流 量 計(jì)算 對比 , 確定 調(diào)蓄 池 需要 的最 大 容 積 , 即累積流量和初雨提升累積流量差 值最大時(shí) 為調(diào)蓄池的 容 積 , 調(diào)蓄池進(jìn)水是變化的 , 調(diào)蓄池出水、 強(qiáng)化處理 設(shè)施進(jìn)水和 出 水均是恒定的。根據(jù)降雨強(qiáng)度曲線 , 計(jì) 算每 個(gè)小時(shí) 間隔 時(shí)間內(nèi) 累積 流量 , 分別計(jì)算利用箱涵和調(diào)蓄池調(diào)蓄所需的處 理池和調(diào)蓄 池容積。 選取截流系統(tǒng)、 調(diào)蓄池 調(diào)蓄 共二 種工況 進(jìn)行 對比 ,

10、每種 工況 均 考慮一天處理完成的情況。根據(jù)二種工況下處理不同的優(yōu)缺點(diǎn) , 得出二 種種工況對 應(yīng)調(diào)蓄方式優(yōu)缺點(diǎn)對比如表 3所示。表 1 單場雨條件下利用箱涵調(diào)蓄計(jì)算成果 (工況一 處理 時(shí)間 /h 對應(yīng)時(shí)處理量 /(m 3#h -1沉淀池池 容 /m 3沉淀池L /m B /m H /m 分格數(shù) 沉淀池面 積 /m 2調(diào)蓄池容 積 /m 3調(diào)蓄池面 積 /m 2調(diào)蓄池有效 水深 /m 占地 /m 2243400777672183224052405表 2 單場雨條件下利用調(diào)蓄池進(jìn)行調(diào)蓄計(jì)算成果 (工況二 處理 時(shí)間 /h 對應(yīng)時(shí)處理量 /(m 3#h -1沉淀池池 容 /m 3沉淀池L /m

11、B /m H /m 分格數(shù) 沉淀池面 積 /m 2調(diào)蓄池容 積 /m 3調(diào)蓄池面 積 /m 2調(diào)蓄池有效 水深 /m 占地 /m 2243400777672183224055000010000512405表 3 二種工況對比內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)工況一利用截流系 統(tǒng)進(jìn)行 調(diào)蓄 , 不設(shè) 調(diào)蓄 池 , 直接從 截流 系 統(tǒng) 提 升 初 雨 水進(jìn) 入 強(qiáng) 化 處 理 設(shè)施充 分利用截流系統(tǒng)的調(diào)蓄能力 ; 無需 建設(shè)調(diào)蓄池 ; 占地小 ; 投資省每場雨后箱涵需要及時(shí)清 淤 , 截流系統(tǒng)維護(hù)管理人員勞動(dòng)強(qiáng) 度大 , 維護(hù) 費(fèi)用高 ; 強(qiáng)化 處理設(shè)施水質(zhì)水量處于波動(dòng) ; 需用變頻泵進(jìn) 行提升 , 配水復(fù)雜 , 運(yùn)

12、行管理繁瑣工況二不利用截流系統(tǒng)的調(diào)蓄能力 , 建 設(shè)一個(gè)規(guī)模較小的地下 (地上 調(diào)蓄池 , 初雨 從調(diào)蓄池 提升 (自流 進(jìn)入強(qiáng)化處理設(shè)施截 流系統(tǒng)內(nèi)不需要經(jīng)常進(jìn)行清淤 ; 強(qiáng) 化處 理設(shè)施的水質(zhì)和水量比較均勻 ; 強(qiáng) 化處 理設(shè)施運(yùn)行管理方便 ; 強(qiáng)化處理設(shè) 施費(fèi)用低調(diào)蓄池需要占地 ; 調(diào)蓄池需要定期清淤綜合考慮占地 , 清淤和運(yùn)行等因素 , 設(shè)計(jì)推薦選擇工況二。相對于工況一 , 不 利用 截流 系統(tǒng)增 加了 新建調(diào) 蓄池 占地 , 但從線式清淤轉(zhuǎn) 變?yōu)?點(diǎn) 面式 清淤 , 降低 了箱 涵 清淤 的頻 率 和 強(qiáng)度。6 結(jié) 語雨水調(diào)蓄池的容積確定需要綜合考慮 當(dāng)?shù)氐臍夂颉?水資 源的綜合利用、 河道綜合 整治 的目 標(biāo)要求 等內(nèi) 容 , 本文從