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初期径流雨水工程截流措施及效果初探

   日期:2015-10-10     来源:论文网    浏览:63    

  初期径流雨水是受纳水体的主要污染源,用降雨深度界定初期径流雨水量并将其截流可降低对受纳水体的污染。为便于采取工程措施有效截流初期径流雨水,以《中华人民共和国地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅴ类水体基本项目标准限值为依据,将污染指标值高于该标准限值的径流雨水界定为初期径流雨水,因此后期径流雨水量即为污染指标值等于或小于该标准限值时的产流量,用单位时间内的降雨体积表示。据此按钢筋混凝土圆管(满流)的水力计算图确定截流管道的管径,并采用溢流堰式截流井截流。通过实际工程验证,其截流效果显着,且工程易于实施。

  新建城市和城市的新建区,一般都采用分流制排放城市污水和雨水,径流雨水未经处理直接通过雨水管道就近排入到附近受纳水体中。在城市发展的初期,径流雨水对受纳水体的污染较轻,但随着城市交通量及屋面和路面材料种类的不断增加,雨水在径流过程中携带的污染物质的种类和数量也在大量增加,径流雨水中污染物的浓度在数量级上与未经处理的城市污水基本相同,从而使受纳水体受到严重的污染。径流雨水对受纳水体的污染程度取决于污染物的浓度。对同一场降雨而言,径流雨水中污染物的浓度一般都呈现随降雨历时的延长逐渐降低并趋于稳定的规律,初期径流雨水污染物浓度高,对受纳水体污染严重。已有研究表明,弃流为6 mm降雨深度的路面初期雨水能去除COD总量的77.9%。对市政管道系统而言,12mm的弃流量只能控制污染物总量的20%,只有弃流达到32 mm以上时才有可能控制90%的径流污染。可见,采取源头截污控制措施截流污染物浓度较高的初期径流雨水可降低对受纳水体的污染,但用降雨深度表示初期径流雨水量难以求得截流管道的管径,不能采取工程措施将其有效截流。因此,探讨有效截流初期径流雨水的工程措施,对控制受纳水体的污染有着重要意义。

  1截流初期径流雨水的工程措施

  1.1截流原理

  路面径流雨水中溶解性有机物所占比例较小,可采用截污措施改善径流水质。因此,在雨水管道系统上每隔一定距离设置一个截流井,在截流井中设置截流管道将初期径流雨水截流到污水管道中,使其与污水一并进入污水厂进行处理,通过设置的若干个截流井中截流管道的截流作用,使雨水管道只输送排放后期径流雨水,从而减轻对受纳水体污染。

  1.2初期径流雨水的界定及其设计流量计算

  径流雨水中的污染物主要来自大气、屋面和路面,其浓度一般用BOD5、COD、TP、TN等污染指标描述。对某一场降雨而言,初期径流雨水量取决于其污染指标值。《中华人民共和国地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅴ类水体的水质满足农业用水及一般景观要求,以其基本项目标准限值为依据,将污染指标值高于该标准限值的径流雨水界定为初期径流雨水进行截流,可减轻径流雨水对受纳水体的污染。径流雨水的设计流量用单位时间内的降雨体积表示,依据产流公式按式(1)计算。

  堰上水头的高度应与截流井下游雨水管道的管径相等,用该管径减去堰上水头即得堰的高度。

  截流管道是沿道路横断面铺设的雨水管道和污水管道的连通管,它的设计流量就是初期径流雨水的设计流量,据此按钢筋混凝土圆管(满流)的水力计算图确定截流管道的管径。为减少沉淀淤积,建议最小设计流速为0.8 m/s。

  2截流效果验证方法

  以徐州市为例,先选择市区道路和过境车辆较多的三环路某路段,实测某场降雨不同降雨历时径流雨水的BOD5、COD、TP、TN指标值。COD采用重铬酸钾法、BOD5采用碘量法、TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法、TP采用钼锑抗分光光度法进行测定[12]。将测定值与《中华人民共和国地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅴ类水体的基本项目标准限值进行比较,将污染指标值等于或小于标准限值时的降雨历时作为设计降雨历时。然后以在建雨水管道工程为验证对象,根据确定的设计降雨历时再进行截流井和截流管道的设计与施工。开放交通一段时间后,实测某场降雨截流井中截流前后雨水的BOD5、COD、TP、TN指标值,计算所测指标的截流率,验证截流效果。

  3结果与讨论

  3.1设计降雨历时的确定

  以2011年7月徐州市某场降雨为测定对象,在选定路段上,取连续的5个雨水口为取样点,用洁净的矿泉水瓶采集水样,每个样本容积不少于1 000 mL。从雨水口处出现径流时开始取样,取样时间间隔5 min,同一降雨历时5个取样点同时取样测定。取同一降雨历时5个实测值的平均值作为测定值。

  4结论

  将径流雨水中污染指标值高于《中华人民共和国地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅴ类水体基本项目标准限值的径流雨水界定为初期径流雨水,径流雨水的设计流量依据污染指标值等于或小于该标准Ⅴ类水体基本项目标准限值时的降雨历时按产流公式计算,然后按薄壁堰堰流公式进行溢流堰式截流井设计,再借助钢筋混凝土圆管(满流)水力计算图确定截流管道的管径,并采用溢流堰式截流井截流。在试验验证条件下截流效果显着,实现了用工程措施对初期径流雨水的有效截流,达到了减轻对受纳水体污染的目的。

 
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