谈调蓄池在广州老城区的设计及功能

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摘要：广州老城区大部分排水系统为雨污合流制，暴雨时常引起洪涝灾害，且合流污水进入污水处理厂，对污水处理系统造成负荷冲击，对水体环境造成一定的影响。本文阐述了调蓄池在广州老城区排水系统中的设计方法、运营方式及功能。

关键词：调蓄池合流制广州老城区

中图分类号：S611文献标识码： A

城市雨水溢流造成的城市非点源污染己成为影响城市地表受纳水体水质下降的重要因素[1-2]。近年来，广州恶劣天气越来越多，大暴雨出现的频率越来越高。但广州老城区大部分排水系统采用雨污合流制，且其设计流量按当时降雨等相关资料设计，设计流量已远远不能满足现今暴雨排放要求，导致暴雨时常引起洪涝灾害，财力物力损失严重，且雨污合流水携带大量污染物进入污水处理厂，对污水处理厂水质和水量造成负荷冲击，影响出水水质，对水体环境造成严重污染。如何解决内涝、水浸及环境问题，已成为广州市政的当务之急，虽已投入了大量的财力，但一直未能取得较好效果[3]。

1广州市降雨情况及老城区排水体制

1.1广州市降雨情况

广州市是广东省省会，地处珠江三角洲北缘，毗邻南海，属亚热带季风气候，且雨量充沛，年平均降雨量约1800mm。根据广州市统计年鉴资料，近年来广州市降雨量如表1。由表1可见，2005-2012年，广州市年最大降雨量2387.3mm，最小降雨量1421.2mm，降雨量分布不均匀，降雨通常集中在汛期（4-9月），每年最大月和最小月降雨量相差悬殊。

表1：广州市降雨量统计表

1.2广州老城区排水体制

广州老城区现排水体制基本为雨污合流制，且设计流量按以前的降雨情况等资料设计，已经远远不能满足现今暴雨天气排水要求。

2国内外调蓄池容积设计方法

在过去半个世纪，德国、日本、丹麦等国家为保护城市水环境，大部分把建设调蓄池作为排水系统改造的重要措施，国内外已有大量实例证明调蓄池是较好解决水浸问题的可行方案之一。调蓄池容量是调蓄池设计的关键，需要考虑设计地区的降雨强度、雨型、降雨历时、地表径流系数、排水管道容量等。目前国内外并没有相关设计规范[4]。

2.1德国调蓄池容积设计方法

根据德国污水协会”ATV Arbeit sblatt A128-1992”标准[5]，混合污水调蓄池容积计算式如下：

V=

式中V――调蓄池容积，m3；

f――单位收集面积需调蓄初期雨量，mm；

A――收集面积（hm2）；

――径流系数，建议值为0.7，同城市渗透面积相关；

――安全系数，建议值为1.5。

其中参数f的选取非常关键，德国建议取值为1.2―4。该值同城市的降雨特点、城市卫生条件等因素密切相关。降雨均匀、卫生条件好的城市，f值可相应取小。

2.2美国调蓄池容积设计方法

美国常采用SWMM模型、管网水力学模型等模型确定调蓄池设计容积[6]。在对调蓄池计算前应对下水道系统进行详细的特征鉴定，同时确定设计标准，如排水系统溢流（CSO）削减百分比以及溢流到水体的频率。调蓄池的尺寸根据降雨强度、持续期和频率、暴雨重现期以及雨量的年代记录等来确定。

2.3上海市成都路调蓄池容积设计方法

上海市成都路调蓄池容积计算采用德国污水协会”ATV Arbeit sblatt A128-1992”标准。根据区域人口密度划分区域等级，确定系统调蓄量f（mm），见表2。

表2：系统调蓄量f值确定表

成都路属于中密度地区，取f=3mm，径流系数取为=0.8，成都路排水系统服务面积A=306hm2，取安全系数为1。根据计算公式V=，计算得V=7400m3。

2.4广州市调蓄池容积设计方法

朱理铭等[7]借鉴国内外雨水调蓄池的规划设计方法，结合广州市的地理、自然条件和城市发展现状，对广州市雨水调蓄池的计算方法进行了研究。依据国内外经验，调蓄池容积一般以单位面积调蓄量为计算基础，广州市调蓄池容量可按下式计算：

V=10fAu

式中V――调蓄池容积；

Au――固化面积，hm2；Au=A・∮，∮为径流系数，取平均值0.75；

f――调蓄量，mm。

根据广州的具体情况，合流系统初期雨水调蓄量f建议为3.5―5mm，即35―50m3/hm2。其他调蓄设施的规模应根据不同的调蓄目的进行综合考虑。

3运营方式

调蓄池运营方式可分为:晴天模式、进水模式、满池模式、放空模式、冲洗模式。调蓄池通过启闭阀门和水泵来变换其运行方式。

（1）晴天模式：不使用调蓄池，关闭进、出水阀。原有排水系统正常运行。旱季定期、彻底放空调蓄池，清疏连接暗渠。

（2）进水模式：小雨、中雨时，关闭出水阀，开启进水阀。溢流污水进入调蓄池，存储于调蓄池内。

（3）满池模式：当达到设计最高液位时，关闭进、出水阀。

（4）放空模式：关闭出水阀，雨后将调蓄池中的污水用水泵抽排送至污水处理厂，直至放空池内合流水，以备下一雨季。

（5）冲洗模式：调蓄池放空后，通过设计合理的冲洗方式冲洗池底污泥。

4调蓄池功能

广州市老城区建设调蓄池可大大缓解洪涝灾害，减少雨污合流水溢流污染。雨水调蓄池可以降低溢流污染负荷，提高排水水质，是控制面源污染，提高排水能力的有效措施。通过工程措施和管理措施,减少雨天洪涝及污水溢流污染负荷。调蓄池将截流的合流污水进行调蓄，降雨高峰时污水处理厂的在线流量减少，处理能力满足要求，同时也避免水浸问题，减少含有大量污染物的溢流雨水直接排入水体[8]，且调蓄池能够净化水质，截留大量的污染负荷,美国环保局及Whipple和Hunter等[9]专家研究表明，调蓄池在合流制排水系统中对TSS、有机物、细菌等污染物均有良好的去除效果。

5结论及建议

5.1结论

通过对国内外调蓄池容积设计方法的研究，广州市调蓄池容量设计可采用下式计算：V=10fAu，根据广州的具体情况，合流系统初期雨水调蓄量f建议为3.5―5mm，即35―50m3/hm2。在广州老城区建设调蓄池可削减洪峰流量、缓解老城区水浸问题及减少水体污染负荷，对采用雨污合流制排水体制的老城区具有良好的社会效益和环境效益。

5.2建议

（1）广州老城区排水系统大部分老化，且其设计流量已不能满足现今暴雨天气排水需求，需要进行改造。但由于征地动迁费用非常高，工程成本上升，现状地下管线复杂，交通组织困难等因素影响，改造进度缓慢，难以一步实施到位。建议加快对广州老城区调蓄池规划研究。

（2）条件允许情况下，可在调蓄池前设置净化池，先去除溢流河流水中的垃圾、浮渣等较大污染物。

（3）为推广调蓄池应用，建议量化研究调蓄池的经济效益。

参考文献

[1]AmirTaehi.RonaldL,etal.Pollution loads in urban runoff and sanitary wastewater[J].Science of the Total Environment,2004,327:175-184.

[2]Damel SZtnthar,MarekSokac,Adrian Hollenein,ComPrehensive assessment of combined wewer overflows in Slovakia.Urban water，2002,4,237-243.

[3]李志鹏,梅胜.广州市雨水调蓄池计算方法的应用研究[J].环境保护工程，2010,28(6):104-110.

[4]黄建秀,李怀正,叶剑锋,傅威.调蓄池在排水系统中的研究进展[J].环境科学与管理,2010,35(4):115-118.

[5]Schilling,W..Small retention tanks as an altemative to a costly renovation of a sewerage system[J].Wasser Abwasser,1983,124(6):277-282.

[6]USEPA.Low in pact development(LID):a lite rapture review[EB/OL].http：//www.epa gov/nps/lid,2000-07-06

[7]朱理铭,李钏.广州市雨水调蓄池规划技术研究[J].中国给水排水,2010,26(18):46-49.

[8]汪.给排水管网工程[M].北京:化学工业出版社,2006:1-5.

[9]Shaw L.Yu,William Whipple Jr,Josep V.Hunter Assessing unrecorded organic pollution from agricultural,urban,and wooded lands[J].Water Research，1975,10(9):849-852.