濱海城市智能截流井防倒灌堰門高度研究

摘 要：以湛江水環(huán)境綜合治理工程為例，提出濱海城市智能截流井防倒灌堰門的高度，通過觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在濱海城市的河涌邊，采用智能截流井截流合流管渠時(shí)，其防倒灌堰門的高度與外河（江）潮位高度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，并與外河（江）潮位高度的1.2倍有一定的差值；防倒灌堰門的高度與其井內(nèi)液位的高度始終保持一定的差值。結(jié)論可對周邊濱海城市建設(shè)過程中，類似的水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目設(shè)計(jì)智能截流井防倒灌堰門的高度控制具有重要的參考價(jià)值，也可減少智能截流防倒灌堰門的能耗。

關(guān)鍵詞：智能截流井；防倒灌河水；水環(huán)境綜合治理；濱海城市；降耗

中圖分類號：TU992.24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）23-0094-04

Abstract： Taking the comprehensive treatment project of water environment in Zhanjiang as an example， the height of anti-backflow weir gate of intelligent closure well in coastal city is put forward and analyzed by observation data. The results show that in coastal cities， when using intelligent interception wells to intercept and merge pipes and channels， the height of the anti backflow barrier is positively correlated with the tide level of the outer river （river）， and there is a certain difference between it and 1.2 times of the tidal level of the outer river （river）. There is always a certain difference between the height of the anti-backfilling weir door and the height of the liquid level in the well. Conclusion It has important reference value for designing the height control of the weir gate of the intelligent interceptor well to prevent backfilling in similar water environment comprehensive treatment projects during the construction of the surrounding coastal cities， and can also reduce the energy consumption of the intelligent interceptor well to prevent backfilling weir gate.

Keywords： intelligent interception well; anti-backflow river water; comprehensive management of water environment; coastal city; consumption reduction

隨著城市地區(qū)人口的增加和工業(yè)化進(jìn)程的加快，考慮到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境的變化也備受矚目[1-2]。工業(yè)的不斷發(fā)展，使大量的工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理就近排入江河湖泊，導(dǎo)致水體環(huán)境受到嚴(yán)重污染，從而對公眾健康和環(huán)境構(gòu)成威脅[3-4]。

近年來，濱海城市作為重要的旅游聚集地，隨著我國水環(huán)境綜合治理工程逐步深入排查，治理重視程度越來越高。綠塘河被譽(yù)為廣東省第一個(gè)國家級濕地公園，主要以濕地和自然河流為主，可滿足多種野生動植物的生存條件[5]。綠塘河城市濕地公園水域濕地面積約為267 hm2，被譽(yù)為湛江市的“城市之肺”，對綠塘河可持續(xù)發(fā)展起到重要作用[6-9]。隨著湛江市城市發(fā)展加快，水環(huán)境治理工作受到疏忽，綠塘河作為湛江市主城區(qū)重要排水通道，逐漸從清澈見底變成惡臭撲鼻[10-11]。

城市污水收集處理設(shè)施是現(xiàn)代城市必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，隨著城市發(fā)展加快，亟需提高污水收集處理能力，降低運(yùn)營成本[12]。在城市早期發(fā)展階段，污水收集和處理系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋率較低[13]，城市工業(yè)的發(fā)展，使得人們更重視污水收集處理方式，污水收集處理技術(shù)逐步完善，截流技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[14-15]。

城市黑臭水體治理工作主要以控源截污、生態(tài)修復(fù)、活水循環(huán)、原位修復(fù)及內(nèi)源治理為主要工程措施[16-17]。控源截污是黑臭水體治理的核心環(huán)節(jié)，也是重中之重，關(guān)系著沿河排口治理工作的命脈[18]。傳統(tǒng)截流井可用于沿河排口的截流治理，但智能截流井作為污水收集處理系統(tǒng)的前端，較傳統(tǒng)截流井有截污納管限流更精準(zhǔn)、防止自然水體倒灌、減少溢流污染等優(yōu)點(diǎn)[19-20]。

1 工程概況

湛江作為粵西重要的濱海城市，綠塘河屬于湛江斜麻海的一級支流，全長約6.2 km，屬于淺短河，平均河寬約4.0～9.2 m，在1985高程系下，斜麻海平均海平面為3.430 m，平均高潮位為3.510 m，平均低潮位為2.350 m，但因綠塘河上下游落差較大，暫無潮位數(shù)據(jù)。

綠塘河河道沿線直排口較多，上游暫未實(shí)施雨污分流治理。尤其在綠塘河中游，有多處合流污水直排口，其主要位于樂金路至海濱大道段。工程針對尺寸較小的合流管渠，采用槽式截流井收集其污水，尺寸較大的合流管渠，采用智能截流井收集污水及初期雨水，經(jīng)過污水主干管轉(zhuǎn)輸至霞山水質(zhì)凈化廠進(jìn)行處理。

以智能截流井截流1 000 mm×1 000 mm合流管渠為例，圖1為智能截流井總平面布置圖，現(xiàn)狀1 000 mm×1 000 mm合流管渠末端渠內(nèi)底標(biāo)高為3.069 m，智能截流井建設(shè)于現(xiàn)狀合流管渠的末端，設(shè)計(jì)污水主干管的前端，設(shè)計(jì)污水主干管管徑為DN1000，限流管道管徑為DN400，收集智能截流井井內(nèi)合流污水至污水主干管。

2 試驗(yàn)與分析

工程實(shí)施后，采取完整的一年作為觀測周期，即從2021年7月—2022年7月，實(shí)時(shí)觀測智能截流井井內(nèi)液位的高度、防倒灌堰門的高度和綠塘河潮位高度，根據(jù)綠塘河潮位高度、智能截流井井內(nèi)液位的高度變化，調(diào)整防倒灌堰門的高度，在保證污水有效收集的同時(shí)，旱季外江河水不會倒灌入污水系統(tǒng)。

試驗(yàn)采用SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，剔除異常數(shù)據(jù)值，總結(jié)出智能截流井防倒灌堰門的高度、綠塘河潮位高度、井內(nèi)液位高度的關(guān)系。其中，智能截流井井內(nèi)液位與綠塘河潮位高度的關(guān)系如圖2所示，智能截流井防倒灌堰門的高度與其井內(nèi)液位的高度關(guān)系如圖3所示。

根據(jù)圖2可知，智能截流井井內(nèi)液位的高度與綠塘河潮位高度呈現(xiàn)線性正相關(guān)，即在同一時(shí)刻，不考慮極端天氣、其他人為因素影響下，當(dāng)綠塘河潮位升高時(shí)，通過控制智能截流井防倒灌堰門和限流閘門的高度，保持井內(nèi)液位的高度也隨之抬高。

可得出智能截流井井內(nèi)液位的高度與綠塘河潮位高度的關(guān)系詳見公式（1）

y1=1.2×x+280，（1）

式中：y1為智能截流井井內(nèi)液位的高度（mm）；x為綠塘河潮位高度（mm）。

根據(jù)圖3可知，智能截流井防倒灌堰門的高度與其井內(nèi)液位的高度呈現(xiàn)為散點(diǎn)分布圖，即在同一時(shí)刻，不考慮極端天氣、其他人為因素影響下，智能截流井防倒灌堰門的高度始終高于其井內(nèi)液位的高度，保證旱季污水不入河。

可得出智能截流井防倒灌堰門的高度與其井內(nèi)液位的高度關(guān)系詳見公式（2）

y2=y1+495，（2）

式中：y1為智能截流井井內(nèi)液位的高度（mm）；y2為智能截流井防倒灌堰門的高度（mm）。

根據(jù)公式（1）和公式（2），可得出智能截流井防倒灌堰門的高度與綠塘河潮位高度的關(guān)系，詳見公式（3）

y2=1.2×x+775，（3）

式中：y2為智能截流井防倒灌堰門的高度（mm）；x為綠塘河潮位高度（mm）。

3 結(jié)論

在湛江水環(huán)境綜合治理工程中，采用智能截流井截流合流管渠時(shí)，其防倒灌堰門的高度與外河（江）潮位高度的1.2倍有固定高差，差值約為775 mm；防倒灌堰門的高度與其井內(nèi)液位的高度差值約為495 mm。結(jié)論可對周邊濱海城市水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目中，智能截流井防倒灌堰門的高度控制有一定的參考價(jià)值，也可減少智能截流井防倒灌堰門的能耗。

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第一作者簡介：常顯志（1991-），男，碩士，工程師。研究方向?yàn)榻o水排水工程。