初期雨水調(diào)蓄池建設與運行管理實踐

劉黎明

（合肥市排水管理辦公室，合肥 230001）

由于歷史原因，合肥市老城區(qū)排水體制采用截流式合流制，各排水戶內(nèi)部均為合流制排水管道，在合流干管下游設置截流干管，將旱流污水截流排至污水處理廠。隨著城市的發(fā)展、人口及用水量的增加，生活污水量顯著增加，加之汛期降雨量多，河道排口發(fā)生溢流的頻率和溢流量亦顯著增加，河道在雨季污染嚴重。為解決上述問題，兼顧城區(qū)防汛排澇，在充分利用現(xiàn)有排水系統(tǒng)的基礎上，在排水系統(tǒng)雨水排放口附近設置雨水調(diào)蓄池，可將污染物濃度較高的溢流污水或初期雨水暫時儲存在調(diào)蓄池中，待降雨結束后，再將儲存的雨污水通過無數(shù)管道輸送至污水處理廠，以控制面源污染，降低溢流頻率和溢流量，控制初期雨水和合流污水對河道造成的污染。

1 雨水調(diào)蓄池建設

1.1 選址

雨水調(diào)蓄池的位置應根據(jù)調(diào)蓄目的、排水體制、管網(wǎng)布置、溢流管下游水位高程和周圍環(huán)境等綜合考慮后確定。合肥市老城區(qū)范圍現(xiàn)狀劃分為3個雨水排水系統(tǒng)和1個污水排水系統(tǒng)。其中，擬建調(diào)蓄池位于3個雨水排水系統(tǒng)中最大的一個系統(tǒng)內(nèi)，服務面積約為2.9 km。該系統(tǒng)末端現(xiàn)有臨近河道兼有排澇和截污功能的雨污一體泵站1座，泵站以南約200 m處為杏花公園人工湖和綠地，雨水調(diào)蓄池選址是杏花公園西北角綠地，西側為環(huán)城西路，北側為阜南路，臨近雨污一體泵站，充分考慮了雨水調(diào)蓄池與雨污一體泵站的聯(lián)動運行。同時，工程主體充分利用地下空間，采用全地下式結構，工程拆遷量小，最大限度減少了施工對社會的影響。

1.2 建設方案

調(diào)蓄池建設充分利用現(xiàn)有雨水、污水排水系統(tǒng)已建成的管道、泵站設施，綜合考慮截污、排澇、初期雨水調(diào)蓄等功能。調(diào)蓄池進水引自道路合流干管，初期雨水經(jīng)格柵攔污后進入池內(nèi)，池內(nèi)儲水放空經(jīng)污水泵站轉輸至污水處理廠。

1.2.1 主要設計參數(shù)

根據(jù)降雨資料及相關研究資料分析確定，本工程新增調(diào)蓄當量徑流雨量8 mm，總服務面積為2.9 km，雨水管道設計重現(xiàn)期取3年，徑流系數(shù)取0.75。污水管的旱流平均日流量取0.56 m/s，總變化系數(shù)為1.39，設計流量為0.78 m/s。截流倍數(shù)取2，雨季設計流量為2.34 m/s。

本工程雨水調(diào)蓄池占地2 500 m，其中，占用公園湖面面積約為1 680 m，占用公園綠化面積約為820 m。按照《室外排水設計標準》（GB 50014—2021），用于合流制排水系統(tǒng)的徑流污染控制時，調(diào)蓄池有效容積可設計為17 500 m，平面尺寸為50 m×50 m，有效水深為8.5 m，放空時間為8 h，清淤時間（沖洗）為1 h。

1.2.2 主體結構

調(diào)蓄池凈尺寸為48.0×48.0 m，與泵房合建，結構高度為10.8～11.3 m，底板埋深為12.8～13.3 m。調(diào)蓄池一部分位于公園人工湖水體內(nèi)，一部分位于陸地范圍，設計地坪標高約為11.80 m。結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。頂板厚為350 mm，池壁厚為700 mm，底板厚為800 mm，采用水平框架體系。施工方法為明挖施工。基礎型式為筏板基礎。采用錨桿抗浮，錨桿間距為1.8 m×1.8 m，錨桿長約為15 m，錨固體直徑為200 mm。

1.2.3 主要設備

（1）進水閘門。設置多功能手電兩用進水鑲銅鑄鐵方閘門2套，閘門尺寸2 000 mm×2 000 mm，電機功率為1.5 kW，啟閉力為6 t。

（2）進水格柵。調(diào)蓄池進口處設置2組三索式格柵除污機，每組格柵寬度為2 400 mm，格柵片寬度取10 mm，根據(jù)水泵葉輪間隙，柵間距取15 mm。設計過柵流速為0.83 m/s，安裝角度為75°。

（3）放空方式與放空設備。調(diào)蓄池放空可采用重力放空、水泵排空和兩者相結合的方式。本調(diào)蓄池采用重力放空與水泵排空結合的方式。一是重力放空。放空初期，進水閘門打開，利用調(diào)蓄池內(nèi)最高水位與進水管水位高差，將池內(nèi)的初期雨水倒流回進水管道排至污水泵站。二是水泵排空。重力放空結束后，進水閘門關閉，利用池內(nèi)設置的2臺潛水排污泵提升排空。排污泵流量為730 m/h，最大揚程為14.43 m，最小揚程為5.73 m，功率為37 kW。

（4）沖洗設備。調(diào)蓄池安裝9套門式水力沖洗系統(tǒng)，沖洗長度大于70 m，沖洗污泥厚度大于50 cm，最大工作壓力為12 MPa，采用不銹鋼柔性金屬密封。每套沖洗門尺寸為2 800 mm×400 mm，采用電動-液動控制，液壓傳動開啟。

（5）除臭設備。初期雨水含有部分惡臭物質(zhì)，臭氣產(chǎn)生主要部位為進水格柵井及調(diào)蓄池檢修孔，根據(jù)臭氣產(chǎn)生的特點，采用1套天然植物液噴淋除臭工藝設備，設計流量為4 L/min，在格柵井及調(diào)蓄池透氣孔處設置噴頭54個。該工藝可以間斷運行，具有投資成本較低、維護簡便、安全無毒、對周邊景觀影響小等特點。

2 雨水調(diào)蓄池運行管理

2.1 調(diào)蓄池運行模式

結合防汛排澇和污水轉輸?shù)囊螅{(diào)蓄池與雨污一體泵站之間需要聯(lián)動運行。為此，運行管理部門制定了兩種運行模式。

2.1.1 旱季運行模式

調(diào)蓄池、雨水泵站進水閘門均關閉，雨水泵站及調(diào)蓄池停止運行，旱流污水進入污水泵站。

2.1.2 雨季運行模式

降雨初期或者降雨量較小時，調(diào)蓄池、雨水泵站進水閘門均關閉，由污水泵站截流初期雨水。當污水泵站水位接近8.0 m時，打開調(diào)蓄池進水閘門，初期雨水進入調(diào)蓄池。調(diào)蓄池池內(nèi)水位達到7.8 m時，關閉調(diào)蓄池進水閘門，打開雨水泵站進水閘門。當雨水泵站前池水位達到9 m時，雨水泵啟排。降雨結束后，前池水位降至5 m時，進水閘門關閉，調(diào)蓄池排空泵開啟，排空調(diào)蓄池。

2.2 調(diào)蓄池積淤沖洗

調(diào)蓄池沖洗方式有門式自沖洗、水射器沖洗、水力翻斗沖洗等。結合其他項目使用經(jīng)驗，通過綜合比選，本工程采用門式水力沖洗系統(tǒng)，沖洗方式為自沖洗。下面分析其運行方式。

2.2.1 充水

在調(diào)蓄池進水管側的主體結構豎墻邊，設置9個存水室構筑物，室面積為26.0～27.5 m，存水高度為2.2 m，室內(nèi)坡度為20%。降雨過程中，在調(diào)蓄池未充滿水之前，存水室中可預先充滿水。

2.2.2 沖洗

當調(diào)蓄池排空后，浮球帶動液壓系統(tǒng)將存水室中的沖洗門開啟，存水室中的攔蓄水形成強勁的席卷流，對調(diào)蓄池進行有效沖洗，攔蓄水及攜帶的沉積物被沖刷至出水收集渠，然后通過潛水排污泵排入污水管道。本沖洗系統(tǒng)可對調(diào)蓄池內(nèi)廊道自動逐格順次沖洗，或一次性同時沖洗。

2.3 運行期間存在的問題及應對

從格柵清渣與沖洗系統(tǒng)來看，初期雨水中攜帶大量的地面沖刷雜物，易造成格柵堵塞，形成較大的柵前柵后水位差，影響調(diào)蓄池進水。解決方案為：運行時及時清理格柵前雜物，定期維護檢修，確保設備穩(wěn)定可靠運行。因池內(nèi)淤積導致門式?jīng)_洗系統(tǒng)拍門關閉不嚴，儲水池內(nèi)儲水量、水位不足，影響沖洗效果。解決方案為：定期人工清理拍門下淤積，確保拍門閉合嚴密。

從在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)來看，本調(diào)蓄池未安裝水質(zhì)在線監(jiān)測儀表，無法實時獲取初期雨水水質(zhì)數(shù)據(jù)。解決方案為：采用人工定期采集水樣，監(jiān)測并分析初期雨水污染物特征。

2.4 近兩年運行情況統(tǒng)計分析

本工程自建成移交以來，運行管理部門統(tǒng)計了近兩年的運行數(shù)據(jù)。2020年和2021年累計調(diào)蓄水量為444 531 m，累計運行42次，其中，2020年度累計調(diào)蓄運行30次，調(diào)蓄水量為347 785 m，2021年度累計調(diào)蓄運行12次，調(diào)蓄水量為96 746 m。根據(jù)老城區(qū)合流制排水系統(tǒng)初期雨水主要污染物指標（見表1），估算近兩年雨水調(diào)蓄池運行累計減少的初期雨水入河污染物總量，如表2所示。主要污染物指標有懸浮物（SS）、化學需氧量（COD）、總磷（TP）、氨氮（NH-N）和總氮（TN）。

表1 老城區(qū)合流制排水系統(tǒng)初期雨水主要污染物平均值

表2 累計減少的初期雨水入河污染物

3 結語

初期雨水調(diào)蓄池是合肥市老城區(qū)初期雨水污染控制工程的重要建設內(nèi)容，本文結合工程實例，總結了雨水調(diào)蓄池選址、主要設備選型的經(jīng)驗及運行管理方面存在的問題。本調(diào)蓄池近兩年累計調(diào)蓄水量44.5萬t，累計減少入河污染物SS 247 t，COD 152 t，TP 1.8 t，NH-N 4.7 t，TN 8.8 t，為初期雨水污染防治和城市防汛發(fā)揮了應有的作用。