排水泵站调蓄池的计算机模拟设计

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1、2012年7月第7期城市道桥与防洪防洪排水205排水泵站调蓄池的计算机模拟设计沈金付，金军强(上海东海华庆工程有限公司，上海200083)摘要：地表径流是引起水体污染的主要原因之一，而雨水管道中的初期效应现象使得雨水调蓄池可以作为污染控制的工程措施之一。该文根据降雨过程中污染物迁移变化规律的数学模型而编制的计算机软件可以较好地模拟和指导雨水调蓄池的设计，并针对上海市四平地区合流制管网系统进行了模拟结果比较。关键词：雨水调蓄池，地表径流污染，计算机模拟中图分类号：TU992．25文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)07—205—

2、03到污染物模拟十分困难的限制，目前用于工程设O前言计时的计算方法仍然以防洪为主[61。因此，本文尝地表径流污染是指在降雨过程中雨水及其形试运用计算机模拟手段从面源污染控制的角度进成的径流流经城市地面(商业区、居民区、停车场、行调蓄池的设计。街道等)，携带一系列污染物质(耗氧物质、油脂1调蓄池工作原理类、氮、磷、有害物质等)并排入水体造成的水体面源污染。PatrickL等的研究表明，地表水体总污染调蓄池的设置分为多种布置形式，如串联和负荷的一半来自城市径流，然而至今并没有掌握并联。就管网而言可分为合流制管网调蓄池和分污染的本质、原因、程度，以及

3、控制措施I1l。随着城流制管网调蓄池。市化进程的发展，受纳水体污染负荷增加导致水如图1所示，分流制暴雨调蓄池在降雨期体功能的损害受到更多的关注。在对城市径流研间收集部分雨水，然后在暴雨停止后，将收集究方法、控制措施等方面，国外正在进行深入的研的雨水缓慢的输送至排水渠道、泵站或者污水究。国内据李田等人的研究，上海市径流污染情况处理厂。对暴雨调蓄池后的排水渠道、泵站或相当严重，各种污染物浓度均高于美国和法国的者污水处理厂可以采用较小的流量进行设计，调查结果，就COD而言，大大高于德国所采用的从而可以减少排水管网的建设费用。600(kg／hm)／a设

4、计标准，这与上海市人口密度极高有一定关系。流量／L·S人们普遍认为在雨水管道及合流管道系统中存在初期效应现象：即在一场降雨中，初期雨(污)水携带了这场降雨所产生大部分污染负荷。Sansalone等人对美国辛辛那提州城市道路路面雨水的研究表明，大部分降雨时间中都发生了初期效应。韩国的JunHoLee图1．分流制调蓄池调蓄过程曲线图等人对城市雨水径流的采样分析表明了初期效应的存在]。丹麦的TorbenLarsen等人对两如图2所示，合流制调蓄池在降雨期间收年160场降雨得到的15次时间变化浓度值分集部分初期雨水和污水，然后在降雨停止后，析，发现存在

5、强烈的初期效应⋯。Lee等人观察该部分收集的雨污水缓慢的输送至排水管道、到分流制排水区域初期效应的强度随排水区泵站、或者污水处理厂。因此合流制调蓄池的域地面坡度、降雨强度、不透水百分比的增加主要作用是截流初期雨水，提高合流制系统截而增加，随排水区面积的增加而减小『5l。流倍数。按照上述观点，应用调蓄池收集初期雨污水，就能够控制相关降雨事件的大部分污染负荷。受2调蓄池工作过程的数学模型收稿日期：2012—04—202．1雨水口污染物浓度的时程变化作者简介：沈金付(1964一)，男，福建人，工程师，从事施工管理工作。被暴雨径流冲刷排放的总污染物量符

6、合下述206防洪排水城市道桥与防洪2012年7月第7期流量／L·S冲刷造成的污染负荷：MS=MT—MR—MD(4)式中：MS——管道内沉积污染物冲刷量；MT——排水区出口处的污染物总量；MR——地面径流携带的污染物量；MD——早流污水中总的污染物量。降雨历时／rain巴黎其他的相关研究也表明，溢流中大约图2．合流制调蓄池调蓄过程曲线图26％～82％的SS、VSS，15％一83％的BOD5，25％公式：～70％的COD来自于管道内部沉积物冲刷。L=(J—eQ)(1)由于对管道内沉积物的精确模拟相对复杂，式中：暴雨开始时地表污染物量，kg；同时国内

7、缺乏必要的实测资料，简化起见，使用管k——冲刷系数(经验值)，Inin一，可取内污染物系数校正，根据计算建议选值1．3～3．3。2．4调蓄池溢流污染物浓度的时程变化0．1，0．2，0．3分别计算；Q——总降雨径流量，mm。在对排水管网系统进行了系统地水量水质的数学模拟以后，便可在管网系统的末端或者管网因此，管网中任一雨水口的流量时程变化、浓的特定节点处(]_程应用通常在泵站处)设置调蓄度时程变化均可确定。池，对管网系统的水质水量进行调蓄，减少雨天的2．2管网节点污染物浓度的时程变化就管网中的任一节点而言，雨水主要由两部合流污水的排江量，或者在污

8、染强度相对最大的时段引入调蓄，最终目标是最大程度地削减污染分构成：一部分是来自于上游管道的雨水，另一部物排放。分是来自于雨水口的雨水。来自于雨水口的雨