城市合流制排水管网系统截流倍数分析计算方法
2020-12-28
来源:年旅网
维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第5期江苏水利 城市合流制排水管网系统 0引言 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(no)的确定,直接影响 工程规模和工程环境效益。若no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。合理的截流倍数,应充分考虑排 水区域面积、降雨强度、降水历时和 地形地貌等综合因素。 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。 本文结合某市城区合流制排水 系统,通过数据收集、分析和相应的 计算,主要研究截留倍数与降水强 度、降水历时和溢流污染物的关系, 采用旱季污水总量暴雨强度拟合法 最终确定合理的截流倍数,基本计算 流程如图1,给出了一种确定截流倍 ●翟豳曩 数的方法。 1基本数据计算 截流倍数(no)定义: 截流倍数= 辇 一・ 某市主城区合流制排水区域面 积为9.3 kmz,设计平均径流系数为 0.75,2020年预测总旱季污水量为 23.1万m /d。 计算相当于平均旱季污水量的 降雨强度i: i= 9-323 .1 x10丽7—1×1O4×24×0.75 一 .4 mm/h 因此,降雨强度相对应的截流倍 数如表1。 根据该市主城区1995、1996、 截流倍数分析计算方法 朱智兵 1997和1998年的小时雨量记录,按 该城市降雨次数与降雨强度的 每小时的平均强度,将这些记录进行 关系如表2所示。 分析:1995、1996、1997和1998年的 一年中超过给定截流倍数强度 平均年日总降雨次数是145次,年平 时所对应的降雨平均次数(溢流次 均降雨总量是1282 mm。 数)如表3。 2截流倍数计算 根据表2和表3,可得到截流倍 2.1降雨次数分析法 数与溢流次数的关系,如图2所示: 叵 匝圆l 鹰}l假设截流倍数I I J 一水l一 兰苎 竺一初竺l 一 一最一 表1 降雨强度与截流倍数的关系 一力一一 一数一撇一 一数一撇一 降雨强度i(mm/h)}0.7 l 1.4 l 2.1 2.8 3.5 4.2 J 4.9 l 5.6 截流倍数n0 1 0.5 l 1 l 1.5 2 2.5 3 I 3.5 l 4 表2 不同降雨强度下降水次数统计 降雨强度i(mm/h)[<0.7 0.7—1.4 1.4 2.1I2.1—2.812:8—3.513.5—4.214.2—4.914.9—5.61>5.6 降雨次数(平均)l 98 21 8 l 5 l 3 l 3 I 1 l 1 I 5 表3 超过给定截流倍数强度时不同降雨强度下降水次数统计 降雨强度i(mm/h)l>0 I>0.7 I>1_4 >2.1 >2.8 >3.5 >4.2 >4.9 >5.6 溢流次数(平均)l 145 l 47{26 18 13 10 7 6 5 l6O l5。 l们 一赫130 藿l2。 llO 羹啪 鐾9窖80 o 喜 o 耋6■50 0 蓊蚰 30 2O m t 倍鼓 图2截流倍数与溢流次数关系 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第5期江苏水利 —囫蕊霸阁■■●● j●●●●●● j●● ●由图2可知,截留倍数在0.5 1 倍间超过截流倍数的溢流次数明显 减少;截留倍数在1.5 3倍间超过截 流倍数的溢流次数变化趋于平衡;当 截留倍数>3倍时超过截流倍数的溢 流次数几乎一样。考虑到经济合理 性,截流倍数nn拟为1 ̄2倍时,此时 年平均溢流次数在1 3 26次。 2.2 降雨量分析法 降水强度与降雨历时hr的关系 如表4所示。 一年中超过给定截流倍数强度 时所对应的降雨平均小时数如表5。 根据表2表3,可得到降水历时 与溢流次数的关系,如图3所示。 通过数学换算,可得出截留倍数 与超过该降雨强度时的降雨量的关 系,如表6所示。 根据表6结果,结合截留倍数, 得出截留倍数与降雨量的关系图,如 图4所示。 对于任意给定的降雨强度i可从 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,从图4截留倍数与降水量 的关系曲线可知,截流倍数从1.5 3 降雨量变化趋于平衡。考虑截留工程 的造价,结合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 以溢流污染因子BOD 为例,对于 一个给定的截流倍数n (为2)和旱季 污水流量BOD 浓度C(为180mg/L)。 溢流开始发生时的降雨强度i : 1.4n 2.8 mm/h,污水管网中旱季污 水流量i =1.4 mm/h,强度超过1.4no= 2.8 mm/h的年总降雨量v,=782 mm/a (y 从图表中查出),降雨量超过14n =2.8mm/h的小时数为tr=85 h/a,平 均溢流率为9.2 mm/h,稀释率为9.6 (根据排放河道环境容量),溢流量 69.6xl06 m /a,溢流的BOD 量1309 t/a;同时溢流期间被截流量48.5x106 m /a,减排的BOD5量为873 t/a。 不同截流倍数条件下对应相应 的年平均BOD 溢流量,采用以上方 法,在各种截流倍数下年BOD (t/a) 溢流量进行计算,如图5所示。 4结论 截留倍数的选择决定了溢流的发 表4 不同降雨强度下降水历时统计 表5 超过给定截流倍数强度时对应的降雨平均小时统计 降雨强度i >0 >0.7 >1_4 >2.1 >2.8 >3.5 >4I2 >4.9 >5.6 小时数 998.7 377.9 207.2 142.5 85 65 44.3 36.5 32.3 一l一●畦避暑譬赫 蟪鞋 茸珊 “ m Ⅸ 图3截流倍数与降雨历时关系 表6 截留倍数与超过该降雨强度时的降雨量关系 截留倍数(Il0) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 超过该强度时的 1282 1058 937 869 782 740 684 657 640 降雨量(mm1 蕾 倍薮 图4截流倍数与降雨量关系曲线 图5截流倍数与污染物BOD 量 生的次数,截留倍数与降水强度和降 TP的年平均溢流量,计算出截流倍 水历时关系密切,通过年平均溢流次 数与溢流量的关系。结合排放水体对 数同污染因子BOD 与溢流量的研 污染物的自净能力,选择合适的截流倍 究,计算表明选择不同的截留倍数时, 数,经济有效的控制城市溢流污染。 年发生的溢流次数不等,溢流污染物 (作者单位:淮安市水利勘测设 量变化较大。采用同样方法亦可以计 计研究院有限公司 223005) 算出其它污染因子如CODcr、TN和