摘要:合理评价截流倍数的影响因素,探讨城市截流式合流制排水管道截流倍数的计算方法。通过案例分析,应综合考虑河道沿岸排放污染物总量、河道自净能力、污水处理厂处理规模、城市排水管道容量、当地气象条件等,最终通过计算比较后确定。
关键词:截流式合流制;暴雨强度;重现期;城市河道
在城市排水管网的设计中,特别是对老城区的改造中,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(n0)的确定,直径影响工程规模和工程环境效益。若n。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n。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【lI。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。
本文以某城市为例,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
1.1截流倍数定义
截流倍数(n0)=截流的总水量/平均旱季污水量一1。
1-2某市主城合流制排水区域面积为9.3km22020年预测总旱季污水量为23._l万m3/d。
1_3设计平均径流系数为0.75.计算相当于平均旱季污水量的降雨强度为:
1.4根据该市主城1995、1996、1997及1998年的小时雨量记录,按每小时的平均强度.将这些记录分析。1995、1996、1997和1998年的平均年日总降雨次数是145次,年平均降雨总量是1282mm。
2截流倍数计算
2.1根据降雨次数分析
通过分析降雨强度相对应的降雨次数及超过给定截流倍数时的降雨次数,可以确定不同截流倍数下的溢流次数。
由图1可知.在0.51倍间超过截流倍数的溢流次数明显减少:在1.53倍间超过截流倍数的溢流次数变化趋于平缓;大于3倍时超过截流倍数的溢流次数几乎一致。因此从溢流次数来分析,截流倍数n。拟为1~2倍,此时年平均溢流次数在13~26次。
2-2从降雨量分析由上表可以作出如下变化曲线:
通过数学换算,得出超过该降雨强度的降雨深度
对于任意给定的降雨强度i都可以从图表中读出超过该降雨强度所对应的降雨量,并且可以得到所对应的小时数。
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(~n为21和旱季污水流量BOD浓度C(如为180mg/1)。
溢流开始发生时的降雨强度iv=1.4no=2.8(mm/h),污水管网中旱季污水流量in=1.4(mm/h),强度超过1.4no(ram/h)的年总降雨深度yr=782(mm]y)(y从图表中查出1,降雨深度超过1.4n。(mm/h)的小时数tr=85(h/y),因此平均溢流率为9.2(mm/h),稀释率为9.6,溢流量69.6~106m3/y(19.1x104m3/d),同时溢流期间被截流量48.5x106m3/y(13.3x104m3/d),溢流的BOD5量1309t/y(3.6t/d)
采用以上方法,在各种截流倍数下排入某河道的年BODNS(t/y)计算。
绘出该曲线(见图4),可以知道不同截流倍数条件下,年平均溢流入某河道水体的BOD污染量,最后根据水体对BOD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CODcr、BOD、TN及q-。P溢流量的研究及计算,选择n。=2倍时,年平均溢流次数约13次,溢流出的BOD量约为1309t/y,其余指标依此类推;选择n。=3倍时,年溢流次数约7次,溢流出的BOD量约为1145t/y,其余指标依此类推。由此与某河道、某河该段的自净能力比较f略),得出某河道段截流倍数为2,某河段为3。
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,最终通过计算比较后确定。
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