控制面源污染的分流制雨水调蓄池优化研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文控制面源污染的分流制雨水调蓄池优化研究摘要时至今日，降雨初期所形成的面源污染在污染物排放重量中所占比重越来越高，控制面源污染已经刻不容缓。在众多控制面源污染的工程措施中，雨水调蓄池作为系统末端的关键设施其重要性不言而喻。现行的控污雨水调蓄池设计公式中参数的选取主要依赖经验，无法依照当地实际情况进行优化设计。寻找方便、准确的控污调蓄池设计方法是非常有必要的。本研究在前人研究基础上，对现行经验计算公式进行改良研究，并尝试建立控污雨水调蓄池优化设计技术框架体系，使研究人员可以更加全面的对分流制下雨水调蓄池的系统设计进行综合的优化设计和决策。主要包

2、括以下结论：（1）基于现行的降雨量估算调蓄池容积的计算公式基础上，结合其他研究人员验证的降雨量-径流系数、降雨量-径流污染物浓度关系函数，构建了以既定污染物削减率及当地下垫面实际参数为基础的面源污染控制分流制雨水调蓄池计算公式10Fβln(1−?%)[ln(1−?%)+??′]V=?′[Ak'-CBk'-Cln(1−?%)]其中：k’、A、B、C参数可参考本研究所提规程，经当地实验确定。（2）在设定参数条件的基础上，考察五种代表性下垫面对调蓄池设计池容的影响。在汇水面积及污染物削减率相同条件下，所需池容大小依次III太原理工大学硕士研究生学位论文为：SBS＞不透水砖＞水

3、泥路面＞草地＞透水砖，下垫面的透水性和含滞能力有利于减少控污所需池容。（3）通过对比水泥和草地两种下垫面上削减率增长相同幅度时的池容增长规律发现，草地下垫面上削减率从70%提升到80%较20%提升到30%所增加的池容比例比水泥下垫面上更大。这可能是由于含滞能力更强的下垫面在削减过程后期其含滞能力有所下降导致。（4）新建工程中，调蓄池下游污水管线应以污水和排空雨水总量设计，并以污水流量按照非满流进行校核，校核流速应不低于该管径最小流速。工程设计时可借助流量比、速度比与充满度水力关系图进行快速手工求解。调蓄池最长放空模式可利用1440min设计雨型进行分析，其排空时长不应长

4、于两个间隔降雨时段开始阶段，连续累积降深初次达到调蓄池收纳雨量的时刻之间的间隔，最长不应长于12h；最短应保证旱流污水校核流速要求。改造工程水泵的流量设定应以下游管线的最大通行能力进行核算，校2Vπd2gdΔH核计算方法可采用Q排=≤-Qh。3600tη4λl（5）以山西省西部XXX县新城94.35ha区域进行控污调蓄池设计案例研究，采用本研究提出的优化计算方法，进行两方案设计，并采用以投资环境效益比为目标函数的优化决策方法确定集中设置调蓄池为优选方3案。在面源污染削减率为50%的前提下，该区域需要建设池容为2600m分流制调蓄池1座，工程投资约283万，以SS为目标污

5、染物，削减效益约为1347元/吨。IV太原理工大学硕士研究生学位论文（6）采用投资环境效益比作为参考，对污染物削减率提升的投资效益进行考察发现，当削减率从50%提升至70%，其投资环境效益比的增幅较30%提升至50%时下降了47.54%。采用提升末端控污设施容积来进一步提升控污率的方法其经济性需进一步考量。（7）采用正交实验方法对污染物削减率、下垫面种类以及服务区域面积三个因素对于池体容积的影响程度进行分析。案例条件下，三因素中对于设计池容大小的影响程度为：污染物削减率>下垫面种类>服务区域面积。考虑到实际工作中，服务汇水面积受到雨水管网敷设的限制无法变动，合理的设定区

6、域污染物削减率将对工程的整体造价影响更为显著，而采用对上游进行下垫面改造的方法更适用于控污工程运行后的改造。（8）建立了以投资环境效益比为优化目标函数，以工程基建投资、运行费用、折旧费用、污染物削减总量为变量的单目标四维最优化体系，并提出以此作为控制面源污染系统工程的优化决策方法。（9）针对所研究计算方法，提出配套的实际参数试验确定技术规程、下游管道及污水处理设施的核算和设计要求、地区面源污染削减比确定、建成调蓄设施运行后评估原则等技术方法，并确定以投资环境效益比为优化目标参数的优化决策体系。以这些内容形成完整的控制面源污染分流制雨水调蓄池计算的技术框架体系。关键词：控

7、制面源污染，调蓄池，设计容积，优化决策，技术框架体系V太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONTHEOPTIMIZATIONOFRAINWATERDETENTIONTANKSFORNON-POINTSOURCEPOLLUTIONCONTROLLINGINSEPARATESYSTEMDRAINAGEABSTRACTNowadays,theratioofthepollutionbroughtbyrainfallinthetotalweightofpollutantemissionwasbecominghigherandhigher.