城市雨水管道徑流污染控制的方法研究

摘要：通過對城市雨水管道徑流污染控制中所采取的小管截流方法進行了認真細致的分析、研究和探討。以期望通過該方法能減少城市雨水管道徑流對環(huán)境的污染。在此筆者立足于小管截流方法的基礎(chǔ)上，對其設(shè)計原理和組織構(gòu)成進行探討；然后再對所需要設(shè)置小管截流的目標城市的截流量和輸送管道進行確定；最后在小管截流設(shè)計方案的實施過程中對所出現(xiàn)的各類問題進行研究和解決。希望本文能夠?qū)Τ鞘杏晁艿佬」芙亓鞣椒ǖ脑O(shè)計或者政府的環(huán)境污染控制有所幫助。

關(guān)鍵詞：雨水管道；徑流污染；小管截流

前言

雖然現(xiàn)在全國各地的城市化程度不斷提高，在我們享受便利的城市生活的同時，一些問題也接踵而來。城市雨水徑流的污染程度也越來越嚴重。因此，通過采取怎么樣的方法來對城市雨水管道的徑流污染進行把控成為了當(dāng)前城市化建設(shè)所急需解決的問題[1]。當(dāng)前一些國內(nèi)外的專家學(xué)者對于此問題都嘗試進行了一系列的研究，但這些研究在實際應(yīng)用中卻忽略了正確處理好小管徑流與污水管道之間的關(guān)系。在此，筆者立足于小管截流方法的角度上，通過對小管截流方法的分析、研究和探討，以期待能夠降低雨水管道排放的污染。希望本文能夠?qū)τ嘘P(guān)人士或者政府在小管截流方法的設(shè)計上有所幫助。

一、小管截流的方法

1.1小管截流的工作原理

小管截流的工作原理是通過在城市污水管道中設(shè)置小口徑的管道，將雨水管道中污染嚴重的雨水徑流引流到城市污水管道中。在此的小口徑管道不僅僅是一個引流管道，也是連接城市雨水管道與城市污水管道的重要通道，即“雨污合理管道”。該小口徑管道的設(shè)置是整個小管截流方法的核心所在。

1.2小管截流的類型

小管截流辦法主要用途是用來控制城市雨水管道水質(zhì)的污染程度。所以，可以根據(jù)城市雨水管道中徑流污染的高低將小管截流分為兩種類型，即分為力臂式、跌水式小管截流方法和堰式小管截流方法[2]。前者是以在城市雨水管道徑流污染初期進行控制為目標，后者則是以持續(xù)對城市雨水管道中所污染的徑流進行截流為目的。

力臂式小管截流和跌水式小管截流這兩種方法方法可以分別來進行論述。因此，小管截流的具體類型如下：力臂式小管截流方法，它主要依據(jù)相關(guān)的力學(xué)原理，通過在小管截流過程中根據(jù)通過實際徑流量多少的變化情況對力臂實現(xiàn)有效的控制，進而達到截流的效果。力臂式小管截流的構(gòu)造包括活動閥、重力臂、轉(zhuǎn)軸等。一般來說，在剛下雨時，如果雨水管道的實際徑流量較設(shè)計的截流量要小，此時經(jīng)過重力臂的干涉下，活動閥處于豎立狀態(tài)對徑流能夠進行有效的攔截，此時徑流被截流至污水管。當(dāng)實際徑流量與設(shè)計的街流量基本持平時，活動閥處于平衡狀態(tài)，阻流版在重力作用下會自動落下，從而方式徑流進入截流管。其次，跌水式小管截流方法，它主要是以雨水在管道內(nèi)的流速的變化情況為基本工作原理，通過控制流速來實現(xiàn)截流的目的。具體來說，在剛下雨的時候，當(dāng)雨水管道內(nèi)通過的水流較少，徑流量較小，此時的流速較慢，雨水在重力作用下下降，進入截流槽然后進入至污水管；而伴隨降雨的增多，徑流量的上升，雨水管道內(nèi)的流速較快，徑流可以直接跳過截流槽，再行進入后段雨水管道排放。最后，堰式截流方法。這是三種截流方法中，工作原理和工作結(jié)構(gòu)最為簡單的截流方法。具體來說，一般在雨水管道中選用一個較為合理的位置，在這一位置上設(shè)置一個擋水堰板，另一方面，在擋水堰板的前方設(shè)置好截流管，一個堰式截流裝置就完成了。當(dāng)雨水管道開始有雨水流入時，且此時徑流量較設(shè)計的截流量要小，此時徑流被統(tǒng)統(tǒng)攔截下來并排放進入污水管。如果徑流量較設(shè)計的截流量要大時，小管可以持續(xù)進行截流工作，并且以已經(jīng)超出的水流可以經(jīng)過堰板之后繼續(xù)在管道內(nèi)排水。

1.3小管截流的優(yōu)點

在小管截流優(yōu)點的論述中，引起采取的小管截流的方式的不同可從不同的角度進行分析論證。在采取力臂式、跌水式小管截流方法這種小管截流的方式中，由于其的主要工作目標是城市雨水管道徑流污染初期進行控制，這種方法的優(yōu)點是利用初期的雨水管道中所受污染的雨水流速小和數(shù)量少但是其污染程度較高，然后通過對該部分的徑流進行初期截流就能很好地控制城市雨水管道徑流的污染程度，從而實現(xiàn)雨水管道控制徑流污染的最終目標

當(dāng)采取堰式截流這一小管截流方法的時候，由于其主要目標是持續(xù)對城市雨水管道中所污染的徑流進行截流，這種方式有優(yōu)點在于不但能夠攔截初期污染的雨水徑流，還能夠持續(xù)地對所受污染的雨水徑流進行攔截。

二、小管截流的設(shè)計

2.1小管截流的流量設(shè)計

根據(jù)我們國家的城市污水排放設(shè)計規(guī)范，規(guī)定了城市污水排放管道在設(shè)計時需要擁有最大設(shè)計充滿度。因此我們可以得知，城市的污水排放系統(tǒng)中的污水管道基本上都是存在著一定的冗余輸送能力的。

所以在小管截流的流量設(shè)計上，可以以城市污水排放系統(tǒng)中的污水管道的冗余輸送流量為基礎(chǔ)，最大限度地利用該城市污水管道進行輸送截流的徑流，以此來降低小管截流的工程量和成本，并且也能夠達成雨水和污水管道分流的目的。

2.2小管截流截流量的確定

在理想的狀況下，用小管截流的方式截流到城市污水管的截流量越大，則對該城市的城市徑流污染的治理和控制的效果就越明顯。但是，這對污水管來說，負荷量也就越大，因為污水管不僅要負責(zé)對城市日常生活生產(chǎn)所產(chǎn)生的污水進行輸送，還要成為小管截流的輸送管道，因此過大的污水輸送量就會對本身污水管的運行產(chǎn)生不好的影響，也會減少污水管的后續(xù)排污功能和冗余輸送功能，因而影響后續(xù)小管截流方式的運作[3]。小管設(shè)置的截流量應(yīng)以目標城市的實際多年的降雨事件的統(tǒng)計分析而產(chǎn)生的一個平均最大徑流量為最大設(shè)計截流量。

三、小管截流設(shè)計注意事項和要點

在小管截流過程中，由于我們進行截流的目的是為了對雨水管道的徑流污染問題進行有效的控制，因此實際上在進行截流活動之前技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對其進行必要的技術(shù)設(shè)計。這種設(shè)計主要是對截流量的大小進行設(shè)計。具體來說，小管截流方法的主要工作原理是利用了污水管道對于雨水徑流的輸送功能，那么在設(shè)計徑流量大小時就應(yīng)當(dāng)確定好截流量的上限。設(shè)計截流量大小時，設(shè)計人員首先應(yīng)當(dāng)了解在排水管道附近，是否存在著能夠進行鏈接的污水管，并知道該污水管道的實際冗余輸送量。另一方面，設(shè)計人員還應(yīng)當(dāng)對雨水管道徑流的控制效率進行實時控制，在確定截流量時應(yīng)當(dāng)以目標地區(qū)的降水強度和徑流控制效果之間的關(guān)系作用重要評價標準。

3.1截流對污水管的影響

在實際的小管截流方式的實施過程中，污水管是其重要的組成部分，在小管截流的設(shè)計之初，就應(yīng)該將該城市的污水管輸送能力的最大限度以及污水管日常生活生產(chǎn)污水排放量作為其設(shè)計基礎(chǔ)[4]。由于在實際生活中，污水量與降水量的總和達到城市污水管的最大荷載量的概率是比較少的，并且降雨持續(xù)時間不會太長，所以在截流量≤污水管道的冗余輸送流量的情況下，截流對城市原有污水管的正常使用沒有太大的影響。

3.2計算機模擬小管截流設(shè)計方案

當(dāng)對該目標城市量身定制的小管截流設(shè)計方案出爐后，首先要做的第一件事就是對其進行計算機模擬小管截流設(shè)計方案。

用計算機模擬系統(tǒng)對小管截流設(shè)計方案進行模擬和演練，能夠檢驗該小管截流設(shè)計方案是否能夠在該城市得到實施、是否符合該城市的城市污染系統(tǒng)的管理。

最后，可以通過結(jié)合該目標城市近年來的降水狀況的分析，雨水徑流量的預(yù)測，再結(jié)合計算機進行施工前的模擬和演示，然后根據(jù)實際情況對該小管截流設(shè)計方案中小口徑管道設(shè)置位置、數(shù)量等做成調(diào)整，以期能夠最大限度地符合該目標城市的實際所需，從而使得政府能夠?qū)Τ鞘杏晁畯搅魑廴镜闹卫砣〉靡欢ǖ某尚А?/p>

3.3解決城市污水管道冗余輸送能力不足的問題

在實際情況中，如果出現(xiàn)城市污水管道的冗余輸送能力不足的現(xiàn)象的話，我們可以根據(jù)目標城市的實際場地條件，在城市污水管的入口建立蓄水池，可以對在降雨量特別大的時候，對超出城市污水管的載荷量進行調(diào)蓄分流，使得后續(xù)的小管截流流程得以正常的運作，同樣可以做到控制城市雨水管道徑流污染程度。

3.4雨污合流管道的逆止閥的設(shè)置

在雨水和污水合流和分流的實際操作中，為了避免出現(xiàn)污水的臭氣和有害物質(zhì)在不利情況下出現(xiàn)污水倒灌導(dǎo)致污染了雨水管道的水質(zhì)的情況，可以通過設(shè)置逆止閥來防止污水倒流至雨水管情況的發(fā)生。一旦污水管出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象，能夠及時的通過關(guān)閉逆止閥來減少因污水管的倒灌而導(dǎo)致雨水管的水質(zhì)遭到污染。

3.5小管截流的優(yōu)點

在實際的對雨水徑流的污染程度的管控中，能夠利用城市污水管來進行雨水管道污染徑流的截流和輸送以及通過城市污水廠對所截流的污染徑流進行水質(zhì)的凈化，不僅能夠在最大限度范圍內(nèi)利用好城市污水治理系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，還能夠大幅地降低污水處理成本和小管截流成本。另外，小管截流的額外部分的優(yōu)點是，雨水徑流進入到城市污水管的瞬間，能夠有利于沖刷城市污水管中長期積存的沉積物。

四、結(jié)論

全國各地的城市群正在迅速發(fā)展之中，城市建設(shè)的規(guī)模也正在不斷地擴大，導(dǎo)致了城區(qū)不透水地面的增多，導(dǎo)致因降雨而產(chǎn)生的地表水流很容易遭受到污染，所以通過加強對城市雨水管道徑流污染控制小管截流方法的分析、研究和探討。以期能夠達到減少城市雨水污染的目的。

小管截流方法不僅可以實現(xiàn)用最少的資源、最少的人力物力財力來達到直接減少雨水管道污染徑流的直接排放負荷的目的。與此同時，小管截流方式也可以對雨水管道中因降雨量過大導(dǎo)致的混接入雨水管道的污水進行截流控制，能夠很好地解決當(dāng)前城市建設(shè)中所遇到的雨水徑流遭受污染的問題。

所以加強對城市雨水管道徑流污染控制小管截流方法的分析、探討和研究，不僅有利于促進我國城市排水系統(tǒng)的完善，從而為推進我國現(xiàn)代化生態(tài)城市的建設(shè)進程提供動力。

參考文獻：

[1]李海燕，車伍，李俊奇，黃延.大型場館雨水利用系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J]，中國給水排水，2012.

[2]沈永芳，陳閩，沈仲良.水下管道的抗浮設(shè)計與對策[J]，中國給水排水，2013.

[3]伊學(xué)農(nóng)，劉遂慶.節(jié)點遞歸算法用于污水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計[J]，中國給水排水，2014年10期.

[4]王和意，劉敏，劉巧梅，侯立軍，歐冬妮.城市暴雨徑流初始沖刷效應(yīng)和徑流污染管理[J]，水科學(xué)進展，2014年02期.

[5]朱民強，王如春.排水管網(wǎng)維護中的高新技術(shù)應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2010，6（13）：146-147.

[6]陳嫣，張辰.合流制排水系統(tǒng)溢流調(diào)蓄技術(shù)研究及應(yīng)用實例分析[J].上海環(huán)境科學(xué)，2006，2（05）：261-262.