龍王港流域雨水管網(wǎng)排污現(xiàn)狀調(diào)查與測量方法的探討

楊志波 ，田旦，成國輝，戴建清

(長沙市規(guī)劃勘測設計研究院，湖南 長沙 410007)

1 概 述

龍王港是湘江長沙段在河西建成區(qū)的主要支流，其在長沙市范圍內(nèi)的主要受水面積約109 km2，龍王港流域具有豐富的水系網(wǎng)絡，包括龍王港及其支流雷鋒新河、石壩河、馬頭壩河、梅溪河、七零一干渠、七零二干渠等。這些水系不僅是流域內(nèi)的泄洪通道，同時也是流域內(nèi)豐富的水景資源和生態(tài)資源。其流域涵蓋長沙市河西主要的工業(yè)及建成區(qū)，區(qū)域內(nèi)新建城區(qū)雖大部分實施雨污分流的排水措施，但是仍存在部分污水經(jīng)雨水管道直排龍王港，造成了龍王港的污染。隨著湘江航電樞紐的即將建成，湘江水位蓄升，龍王港自身的污水凈化能力將明顯減弱，為保護湘江水質(zhì)及梅溪湖水源水質(zhì)，龍王港流域周邊污染亟待治理。

根據(jù)前期治理設想，對流域內(nèi)建成區(qū)的雨水管網(wǎng)排污現(xiàn)狀、管渠內(nèi)污水流態(tài)、流量以及存在的問題進行詳細的實地調(diào)查測量，找出污水直接排入雨水管道并最終排入龍王港導致其水質(zhì)惡化的具體原因，為政府決策及截污改造工程設計施工提供依據(jù)。

2 排污節(jié)點調(diào)查測量方式

通過在枯水季節(jié)龍王港流域發(fā)現(xiàn)的排污口(包括咸嘉湖片區(qū)出水口、望月湖片區(qū)出水口、財經(jīng)學院片區(qū)出水口、南園路片區(qū)出水口、麓云路片區(qū)出水口、肖河流域等)，逆流而上，并最終上溯至市政污水管道、各類小區(qū)化糞池、小區(qū)住戶污水集中排放處以及個別廠礦污水接入點，從而掌握各支流的各個污水接入點的位置及狀態(tài)。由于污水排放的時段性，各接入點及關(guān)鍵節(jié)點應在晴天的不同時段進行實地調(diào)查，才能最終確認是否有污水排入雨水管道。

由于確定并采用了逆流而上追查污水來源的辦法，從而調(diào)查形成了一個覆蓋全流域的樹狀結(jié)構(gòu)，這是一次詳細而且內(nèi)容豐富的排水管線調(diào)查。

3 管線內(nèi)外業(yè)作業(yè)過程

本次管線測量采用清華山維和我院聯(lián)合開發(fā)的EPS2008 管線平臺(如圖1所示)。對新增管線和原有數(shù)據(jù)庫管線調(diào)查采用不同作業(yè)方式。

圖1 EPS2008 長沙管線平臺

3.1 新增管線作業(yè)過程

本次調(diào)查采用逆流而上從污水排出口往上追溯，一直追查到污水源為止。追查過程中遇到新增管線時，外業(yè)采用清華山維和我院聯(lián)合開發(fā)的PDA 進行草圖繪制(如圖2所示)，實地用紅油漆編寫與PDA 自動生成一致的點號，再利用全站儀或VRS RTK 將實地井位坐標進行測量，錄入儀器的井位編號與實地編號必須一致。內(nèi)業(yè)利用EPS2008 管線模塊將PDA 草圖與所測管點坐標進行匹配、屬性重算、工程信息錄入、數(shù)據(jù)合法性檢查等步驟，最終得到所需的排水管線圖。

圖2 PDA 管線草圖界面

考慮到PDA 屏幕較小，同時數(shù)據(jù)量大時其內(nèi)置軟件運算速度較慢等問題，對于復雜、涉及范圍較大的管線外業(yè)調(diào)查可以采用根據(jù)實地管線的相對位置在空白紙上繪制管線草圖，并將所調(diào)查的管線數(shù)據(jù)(埋深、管徑、管偏等)標注在草圖上，實地同樣標注與草圖相同的點號，用全站儀或VRS RTK 進行井位坐標測量。此方法相對于PDA 錄入，外業(yè)效率較高，數(shù)據(jù)出錯概率較小，同時調(diào)查當中發(fā)現(xiàn)任何問題可以隨時記錄在相應的管線位置，便于日后問題的查找解決。內(nèi)業(yè)同樣利用EPS2008 管線模塊，將紙質(zhì)草圖所有信息錄入到軟件當中，錄入時注意尋找規(guī)律，比如管徑、材質(zhì)相同的管線可以一次性錄入，這樣可以大大提高作業(yè)的效率。把所有信息錄入完畢之后，下一步即可進行屬性重算、工程信息錄入、數(shù)據(jù)合法性檢查等步驟，最終得到管線成果，但相對于PDA 管線調(diào)查，本方法內(nèi)業(yè)工作量明顯增加。

3.2 原有數(shù)據(jù)庫管線作業(yè)過程

對于長沙市地下管網(wǎng)動態(tài)管理信息系統(tǒng)已有的管線數(shù)據(jù)修測同樣有兩種方法，第一種是利用PDA 修測管線，將庫中下載的作業(yè)范圍內(nèi)管線數(shù)據(jù)及其地形圖導入到PDA 中，在PDA 手簿上完成增加、刪除管線點及屬性錄入等操作，內(nèi)業(yè)將數(shù)據(jù)導入計算機利用EPS2008 管線模塊處理即可。

第二種方法同樣考慮到PDA 屏幕較小，數(shù)據(jù)量大時運行速度較慢的缺點，直接將庫中下載的管線數(shù)據(jù)套上地形圖打印成圖，外業(yè)時在圖上相應位置標注新增管點或者已有管線存在的問題，內(nèi)業(yè)將外業(yè)調(diào)查新增或修改的管線在EPS2008 管線模塊中進行處理即可。因為不像PDA 受屏幕大小及軟件運行速度的限制，該方法外業(yè)效率較高，但內(nèi)業(yè)工作量相對較大。

4 污水源及淤積情況調(diào)查

4.1 調(diào)查內(nèi)容

(1)根據(jù)雨水管內(nèi)旱季污水來源上溯進行調(diào)查測量，并最終追查至市政污水管道以及各類小區(qū)化糞池污水出水口或小區(qū)住戶污水集中排放處，同時對污水源接入井的管線性質(zhì)(雨水、污水、截污、臨時排水、壓力污水等)、管線平面位置、走向、埋置深度、斷面形式及尺寸、材質(zhì)、井蓋標高等進行測量。

(2)對連續(xù)3 個晴天后管網(wǎng)管渠內(nèi)污水流量、流態(tài)、淤積程度連續(xù)3 天、每天多時段進行測量。

4.2 污水源的確定

凡是3 個以上晴天下游出水口雨水管道有水流出，均應往上游追溯，直到發(fā)現(xiàn)水源為止。除了地下水滲入雨水管道形成的水源外，其他任何3 個以上晴天雨水管道水流的源頭均應被確定為污水源。

4.3 排污量的測定

確定污水源以后，對污水源接入井在連續(xù)3 個晴天以后，進行連續(xù)3 個晴天每天4 個時段(8:00、11:30、18:00、22:00)的污水量測量。

(1)對于污水量較大的井位，采用HS－2B 便攜式流速儀進行污水流速測量，同時量取污水深度，記錄管徑大小(矩形管道記錄斷面尺寸)。在進行流量測量時應將流速儀螺旋槳立于污水橫斷面中心處并且平行于污水流速矢量方向進行測量，為了確保數(shù)據(jù)準確，對同一時段同一方向流量進行3 次測量，取平均值記錄。流量計算公式為:Q(L/S)=v(cm/s)×s(cm2)，其中Q為流量、v 為流速、s 為管道內(nèi)污水截面積。將外業(yè)所測流速、水深、管徑導入計算機，根據(jù)自編程序進行流量計算，同時利用程序自動將計算數(shù)據(jù)導入到流量調(diào)查表中(如表1所示)。

需要特別注意的是當管道內(nèi)有淤積時，在計算污水截面積時應當剔除淤積物所占面積，不能簡單地用污水深度及管徑大小來計算截面積。

表1 流量調(diào)查表

(2)對于污水量較小無法利用流速儀進行測量的井位，可利用容器法進行流量測量，根據(jù)量筒收集的污水量及秒表測定的收集時間計算流量，其計算公式為:Q(L/S)=v(cm3)/t(s)，其中Q 為流量、v 為污水體積、t 為量筒收集污水時間。

4.4 淤積情況的調(diào)查

根據(jù)技術(shù)要求，需要對污水源接入井進行淤積情況的評估，分為“嚴重”、“一般”、“無淤積”三個等級。淤積深度超過管道直徑1/4(矩形管道為矩形的高度)的被評定為“嚴重”，“一般”介于“嚴重”與“無淤積”之間。同時將淤積評定等級記錄于表1中。

5 成果提交

本次龍王港流域排水管網(wǎng)排污現(xiàn)狀調(diào)查與測量共完成了流域內(nèi)近千公里管線調(diào)查，369 處流量測量，實地調(diào)查污水排入雨水管道主要節(jié)點430 處，經(jīng)過本院與業(yè)主單位檢查與驗收合格后，將排污節(jié)點流量分布圖、管線成果表、流量調(diào)查表、污水排入雨水節(jié)點表等全套成果資料提交設計單位使用。設計單位根據(jù)本成果所調(diào)查的污水節(jié)點分布狀態(tài)、污水量的大小等特點，結(jié)合周邊污水管網(wǎng)現(xiàn)狀進行污水改造設計(如圖3所示)。

圖3 排污節(jié)點流量分布圖

6 結(jié) 語

本文對基于EPS2008 長沙管線平臺新增及修測管線內(nèi)外業(yè)作業(yè)過程進行了介紹，對各種作業(yè)方法的優(yōu)缺點進行了總結(jié)，同時探討了如何追查及確定污水源的方法，通過自編小程序?qū)崿F(xiàn)了流量計算及記錄的自動化。本次龍王港流域雨水管網(wǎng)排污現(xiàn)狀調(diào)查成果為政府對龍王港水質(zhì)改造以及對龍王港流域城區(qū)雨污分流決策提供了依據(jù)，也為截污改造工程的設計及實施提供了最真實、可靠的第一手資料，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益;為長沙市其他水系及城區(qū)雨污改造提供了寶貴的經(jīng)驗;同時本成果也豐富了長沙市地下管網(wǎng)動態(tài)管理信息數(shù)據(jù)庫中關(guān)于污水源接入井污水流量的信息，但需要注意的是對于長沙地區(qū)來說污水流量的大小與氣溫有關(guān)，具有季節(jié)性的變化，每年6月～9月份為用水高峰期，污水量較大，而冬天相對較小，因此在截污改造設計時應考慮流量測定的時間。

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