强度拟合法分析计算合流制排水管道截流倍数.pdf

5 4 防洪排水 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 2 年 2 月第 2 期 强度拟合法分析计算合流制排水 管道截流倍数 孙勇 ( 上海现代建筑设计( 集团) 有限公司， 上海市 2 0 0 0 4 1 ) I 摘要： 分析影响截流倍数的影响因素， 探讨合理的截流倍数计算方法。 通过某老城镇合流制排水系统截流改造算例分析， 综 合考虑合流水量、 截流规模、 排放污染物总量 、 水体排放要求及水体 自净能力等 ， 采用旱季暴雨强度拟合法分析确定截流倍 数， 以达到节省工程投资和保护环境的目的。 关键词 ： 截流式合流制排水系统； 截流倍数 ； 暴雨强度拟合法； 河道 自净能力 中图分类号： T U 9 9 2 2 文献标识码： A 文章编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 2 ) 0 2 - 0 0 5 4 - 0 3 O 前言 在城市排水管 网的设计 中，特别是对老城镇 的改造 中 ， 截流式 排水系统经 济实用 ， 运用 广泛 ， 这就涉及到截流倍数如何取值问题。合流制排水 系统截流倍数( n 。 ) 的确定， 直接影响工程规模和工 程环境效益。若 n o 偏小， 在地表径流高峰期混合 污水将直接排入水体而造成污染 ；若 no过大， 则 截流干管和污水厂的规模就要加大，基建投资和 运行费用也将相 应增加川。与截 流倍 数相关 的主 要因素有 ： 合流水量， 包括污水总变化系数及当地 水文气象条件 的不 同形成暴雨强度的区别 ；合 流 水质， 包括污水水量和雨水水量的比值， 合流水的 各项污染物指标；受纳水体卫生排放要求及受纳 水体的 自 净能力等。 在一般城市的合流制排 水系统中 ，截流倍 数 的确定尚无统一的精确算法，大多采用经验和计 算相结合的方法 。譬如 ： 洪水计算方法 ， 把某一频 率的洪水标准作为截流规模； 市政排水计算方法 ， 把污水截流倍数对应的雨污合流流量确定截流规 模； 水质模型计算法等。 本文 以某 老城镇为例 ， 在截流总量 、 排放污染 物总量和水体 自净能力之间建立一个动态平衡 ， 采用旱季污水 总量暴雨强度拟和法最终确定合理 的截流倍数 ，以达到节省工程投资和保护环境 的 目的。 以下为算例， 图 1 为基本计算流程。 1 基本数据计算 ( 1 ) 截流倍数定义 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 0 1 9 作者简介： 孙勇( 1 9 7 2 一) ， 男， 河北人 ， 博士研究生， 高级工程 师 ， 副总工程 师 ， 从 事 给排水设 计工 作 。 图 1 计 算基 本流 程 截流倍数( ：截流的总水量 平均旱季污水 量 一 l 。 ( 2 ) 某 老 城 镇 主 城 合 流 制 排 水 区域 面 积 为 1 0 3 k m 2 , 2 0 1 5 年预测总旱季污水量为 2 5 7万 m 。 ( 3 ) 设计平均径流系数为 0 7 5 ， 计算相当于平 均旱季污水量 的降雨强度为 ： 丽 1 41 0 3 1 0 2 4 0 7 5 m I n h 6 一 因此降雨强度相对应的截流倍数见表 l 。 表 1 降雨 强度 相对应 的截流 倍数 ( 4 ) 根据该老城镇主城 1 9 9 5 、 1 9 9 6 、 1 9 9 7及 1 9 9 8 年的小时雨量记录 ， 按每小时的平均强度 ， 将这些记 录分析。1 9 9 5 、 1 9 9 6 、 1 9 9 7 和 1 9 9 8 年的平均年 日总 降雨次数是 1 4 5 次， 年平均降雨总量是 1 2 8 2 m m。 圈 璺 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 城市道桥与防洪 堕 塑 2 0 1 2 年 2 月第 2 期 2 截流倍数计算 由表 3得 图 2 。 图2 截流倍数与对应溢流次数 嫩 浠 嚣 袭 ； 菁 嚣 甓 奋 n 数 O 一 1 2 。 攀 委 析 ，截流倍数 拟为 佰 ， 此阁，平 恤 w 2 震 应 的 降 雨 平 均 时 数 见 表 4 ，一 钲 审 器 见 年 中 超 过 给 定 截 流 倍 数 时 所 对 应 明 I5牟 刚 j 姒 儿 表 5 。由 嘉 s 可 以 作 出 如 图 3 所 示 的 变 化 曲 线 。 毫 淼 雨 通过数学换算 ，得出超过该降闲强度削p 罕 表 5 一 年 中 超 过 给 定 截 流 倍 数 时 竺 翌 竺 降雨 强度 ( i) 超过 时数 9 9 8 7 3 7 7 9 2 0 7 2 1 4 2 5 8 5 6 5 4 4 3 3 6 5 3 2 3 图3截流倍数与超过该截流倍数的降雨时数 表 6 截 流 倍 数 与 竺 兰 兰 竺 竺 竺 竺 ! 竺 一一 截流倍数 O O 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 该结 果可用 图 4表示 。 图 4 截流倍数与超过该强度时的降雨深度( 单位 ： mm) 对 于 任 意 给 定 的 降 雨 强 度 i 都 可 以 从 图 毒 读出 降雨强度所对应的降雨量 ，并且可以 得到所对应的小时数。 相 次 曼 撕 一 一 融 槲 擞 滞 挪 啪 撒 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 防洪排水 城 市道桥与 防洪 2 0 1 2 年2 月第 2 期 同时 ， 从 曲线形态可见 ， 截流倍数从 1 5 3 的降雨量变化趋于平衡。 因此， 从溢流次数及降雨量的变化分析， 截流 倍数 取 1 5 2倍 较为合适 。 3 溢流污染负荷计算 对于一个给定的截流倍数 no( H 为 2 ) 和旱季 污水流量 B O D 浓度 C ( 如为 1 8 0 m g L ) 。 溢流开始发生时的降雨强度 i ：l 。4 n o =2 8 (m m h ) ， 污水管网中旱季污水流量 i h =1 4 (m m h ) ， 强 度超过 1 4 n o ( m m h ) 的年总降雨深度 y r =7 8 2 ( m m y ) ( y 从图表中查出) ， 降雨深度超过 1 4 n 。 (m H ) 的小时数 t r ：8 5 ( h y ) ， 因此平均溢流率为 9 2 ( m m h ) ， 稀释率为 9 6 ， 溢流量 6 9 6 x 1 0 m3 y ( 1 9 1 1 0 mS d ) ， 同时溢 流期间被截流量 4 8 51 0 m S y( 1 3 - 3 x 1 0 m S d ) ， 溢 流的 B O D 5 量 1 3 0 9 t ， y ( 3 6 t a ) 。 采用以上方法 ，在各种截流倍数下排入某河 道 的年 B O D 量( t y ) 计算 。 绘出该曲线( 见图 5 ) ， 可以知道不同截流倍数 条件下 ，年平均溢流人某河道水体的 B O D 污染 量， 最后根据水体对 B O D 的自净能力， 来选择截 流倍数 。 采用同样方法可以计算出其它污染物的年平 均溢流量，计算出截流倍数与溢流量的关系 ， 再 根据水体的 自净能力 ， 选择合适的截流倍数。 4 结论 截流倍数的选择 ，通过年平均溢流次数及年 平 均 C O D B O D 、 T N及 T P溢流量的研究及计 算 ， 选择 n o =2 倍时， 年平均溢流次数约 1 3次， 溢 ， ： 98 0o 0o 图 5 截流 倍数 与溢流 污染 物 B OD量 流出的 B O D 量约为 1 3 0 9 t y ，其余指标依此类 推； 选择 n o =3 倍时 ， 年溢流次数约 7 次 ， 溢流出 的 B O D 量约为 1 1 4 5 t y ， 其余指标依此类推。结 合现有该河道的地表水质状况、河体 自净能力综 合分析 ， 可以判断出某河道的 自净能力较弱f 具 体 分析略) ， 结合工程的总体改造投资 ， 该河道整体 截流倍数宜取为 2 3 之间， 薄弱河段宜取上限。 从 以上算 例可以看 出 ，合 流制截 流倍 数应综 合考虑合流水量 、 截流规模 、 排放污染物总量 、 水 体排放要求及水体自净能力等，最终通过计算和 综合技术经济 比较后确定 。 参 考文献 1 孙勇 我 国城市人均综合用水量预测方法研究 D 】 同济大学 工 学博 士学位 论文 ， 2 0 0 3 ， 3 8 4 5 2 】 陈春茂 截流式合流制排水系统改造应注意的问题 J 1 _ 中国给 水排水， 2 0 0 3 ， 1 9 ( 2 ) ： 8 3 8 4 3 A rI 1 v A1 2 8 ， 德 国 污水协 会合 流污 水 系统暴 雨 削减装 置设 置指 南 S 】 1 9 9 2 4 J S WA S ，13本下水 道 协会合 流式 下水 道 改善对 策指 针 和解说 S 1 9 9 2 湖北武汉 4 6 9 个项 目“ 织网” 综合交通枢纽 “ 十二五” 期间， 湖北省武汉市交通建设将由铁、 水、 公、 空、 邮及市内交通建设“ 六张皮” 向 多种运输方式协调“ 织网” 的综合交通运输网络一体化转变， 形成“ 广覆盖、 多样化、 高速化直达 运输” 的全国综合交通运输网络中心。该市“ 十二五” 发展目标： 基本建成全国重要的综合交 通枢纽 ， 成为畅达全国、 连接国际的综合性交通枢纽城市。 “ 织网工程” 包含4 6 9 个交通项 目， 投资总额达 2 4 1 2 亿元， 在“ 十一五” 投资的基础上再翻 一 番。 除一批在建和正在筹建的重点交通工程外， 武汉至西安铁路客运专线， 武汉至嘉鱼、 大悟 高速公路， 第二机场、 邮航辅助中心等一批新的功能性交通设施也明确纳入建设规划。 据规划， “ 十二五” 期间， 武汉城市轨道交通投资预计达 1 2 3 9 6 亿元， 占交通投资总额的一 半， 城市常规公交投资也将达 6 3 6 亿元， 着力弥补市内交通“ 短板” 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m