重庆主城排水系统安全与城市面源污染控制技术研究与综合示范

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1、国家水体污染控制与治理科技重大专项集成与示范重庆主城排水系统安全与城市面源污染控制技术研究与综合示范何强１１１２３４５李果艾海男陈朝晖毛跃一黄河笑颜文涛王效科６１１翟俊柴宏祥（１重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆４０００４５；２重庆大学土木工程学院，重庆４０００４４；３重庆工商大学环境学院，重庆４０００６７；４重庆水务集团（股份）有限公司，重庆４０４１００；５重庆大学建筑与城市规划学院，重庆４０００４５；６中国科学院生态环境研究中心，北京１０００８５）摘要随着城市化进程的加快，以及大量城市污水处理厂投入运行，城市排水系统的安全运行与城市面源

2、控制对城市水环境的影响逐渐凸显出来。以重庆市江北区为研究对象，针对重庆主城地势条件差，暴雨淹城时有发生、排水管道事故相对较多、城市面源污染负荷强度大等突出问题开展了研究，突破了１３项关键技术，自主研发了３套设备产品，最终开发了重庆主城排水系统安全与面源污染控制ＧＩＳ系统。课题研究成果的应用，可以降低排水系统安全事故发生率，减少城市面源污染对地表水体的影响，为构建三峡库区特大型或大型城市的水污染控制与治理技术体系提供技术支撑。关键词三峡库区重庆主城排水系统面源污染山地城市１拟解决的关键技术问题２课题的技术路线（见图１）本研究针对三峡库区山地城市地形地质条件复

3、杂，滑坡、泥石流、地基沉降等地质灾害引起排水管道断裂毁损事故多；排水管道布线复杂，病害多，堵塞易爆等安全运行问题突出；城市建设高速发展导致产汇流条件变化明显，现有雨水排放系统能力明显不足；城市地形坡度大，面源污染强度大，对水体水质影响明显等特点，通过小试、中试、现场测试以及工程示范，研究了山地城市排水管道结构性安全监控技术、污水管道有害气体监测与预警技术、大管径排水管道快速修复技术、山地城市泄洪排涝安全保障技术以及山地城市面源污染负荷削减技术，通过上述研究成果的集成，最终建立了重庆主城排水系统安全与面源污染控制ＧＩＳ系统，利用建立的ＧＩＳ系统分析了城市排水

4、系统与面源污染控制协同作用及其对三峡水库水环境的影响。通过以上研究任务的实施，为三峡库区山地城市排水系统安全问题及如何有效地进行面源污染控制提供了技术路线，为三峡库区水体水质保障奠定了良好的技术基础。国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００８ＺＸ０７３１５００１）。图１课题技术路线给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１２０１３９３主要研究成果与应用示范３．１山地城市排水管道结构性安全监控系统研究与示范研究选择了重庆市主城排水主干管Ａ管线作为研究对象，在统计分析了重庆市过去６０年的降雨数据以及重庆城区降雨致地质灾害历史事件的基础上，建立了山地城市降雨致地质灾害发生机

5、理及其概率统计模型，确立了有效降雨量与滑坡关键因子，根据降雨气象历史数据，应用概率密度演化理论，建立了有效降雨规律模型、山地城市滑坡气象预警模图３研发的地表位移监测装置型、地质灾害多因素层次分析模型及地质灾害危险针对排水管道有害气体产生以及引起的安全及性区划方法。采用试验研究、理论分析与数值模拟环境问题，研究组选择重庆市江北区观音桥商圈作相结合的方法，研究组确定了复杂工况下山地城市为研究区域，首先通过现场测试，对排水管道有害性排水箱涵的受力性能和破坏形态，建立了降雨致洪易燃气体的成分进行了分析与溯源研究，确定了重水、地质灾害下排水箱涵的荷载模型，构建了多种

6、灾庆研究区内排水管道有害性气体的主要成分及产害条件下山地城市排水管道结构性安全综合评价生、积聚规律。应用爆炸的物理模型解析了排水管模型。道内气体爆炸的成因，研究获得了爆炸气体组成的研发了低成本排水系统现场数据采集及远传装阈值，以及环境温度、湿度、有机物浓度及性质、管道置，和地表位移监测装置（见图２、图３），其价格为污泥积累、混合气体组成、服务区域特点及管道特性现有国内同类产品的４０％～５０％，国外同类产品的等因素对爆炸阈值确定的影响。最终提出了污水管２５％～３０％。通过二次开发，研发了面向振弦式土道气体安全监控指标体系和报警阈值、建立了污水压力计与混凝土应

7、变计等无线数据采集与传输装管道爆炸性风险评估模型。置，价格是现有国内同类产品的４０％～５０％，国外同时，研究组针对排水管道内的特殊环境，自主同类产品的２５％～３０％。研发了管道内Ｈ２Ｓ、ＣＨ４等气体采集装置以及数据传输设备（见图４），在此基础上，建立了多功能城市排水管道有毒有害性气体监测系统（ＱＮＣ－Ｓ系统），该系统较传统下水道和化粪池气体安全监控系统投资降低１５％以上，运行费用节省１０％以上。图２研发的数据采集及远传装置自２０１０年开始，研究组在嘉陵江北岸全长２３ｋｍ的Ａ管线沿线设立了７个现场采集点，并现场安装了数据采集及远传装置。示范工程经过调试，至今

8、运行效果良好。图４研发的排水管道气体监测设备及气体采集处理器３．２