智能截流井在惠州市城區截污治污工程中的應用

譚建國,蔡桂安,余路路

(中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041)

1 概述

惠州市惠城區金山湖水位約為11.6 m，20年一遇洪水位約為13.8 m，根據管網布置，演達大道片區W-1.2截流井出水口標高約為8.1 m。截流井排水為淹沒出流，與常水位高差約3.5 m，與20年一遇的洪水位高差約5.7 m。傳統截流井出水管道與外河水位高差較大，外河水出現波動時，大概率將出現外水倒灌的現象。老舊城區征地困難，調蓄池需要集中布置，部分截流井需要服務范圍較大。鑒于老舊城區用地問題及汛期降雨量較多，截流井選型至關重要。

2 傳統截流井形式

傳統截流井有槽式截流井、堰式截流井、堰槽結合式截流井，工程中需根據不同的情況設置不同形式的截流井。

2.1 槽式截流井

形式簡單，截流效果好，對上游影響小，也不影響下游溢流管排水能力，但是須降低溢流管的設計標高，在設計管道高程受限制的情況下不適用。槽式截流井樣式見圖1所示。

2.2 堰式截流井

堰式截流井應用廣泛，一般設于現狀合流污水管道上，不需要改變現狀管道的標高，也不用降低截流管的高程。其優點是能設置一定的溢流堰高控制截流量在一定的范圍內。但工程實施的前提是截流管管底高程比實際合流管的現狀管底高程低，而且在現狀合流管道斷面較大時，槽式截流會導致現有結構破壞，施工難度變大[1]。實際應用中，溢流堰口上經常被雜物堵塞，影響溢流排水。堰式截流井樣式見圖2所示。

圖1 槽式截流井示意

圖2 堰式截流井示意

2.3 堰槽式截流井

堰槽式截流井是一種主要的截流井形式，其井內的溢流堰頂高程可以在其余結構施工完畢后結合進水量進行確定[2]。堰槽式截流井樣式見圖3所示。

圖3 堰槽式截流井示意

3 智能截流井

智能截流井在傳統截流井的模式上增加閘門、雨量計、超聲波液位計裝置，安裝在露天的雨量計可以監測降雨量，通過判斷雨流量大小，自動控制閘門的啟閉[3]。

晴天，液動限流閘門自動開啟，液動下開式堰門自動關閉，污水全部被攔截到截污管并流至污水處理廠[4]。

降雨開始后，初期雨水污染物含量依然較高，當井內的懸浮質濃度SS超過設定的懸浮質濃度時，液動下開式堰門自動調整到警戒水位(上游管道最高允許水位)相應的開度。液動限流閘門的開度取決于水流的流量值，確保流入截污管的流量不會超過設定的流量值。

當智能截流井內水位超過警戒水位。井內的懸浮質濃度SS小于設定的懸浮質濃度，液動限流閘門將自動關閉，液動下開式堰門開啟行洪，后期雨水可以排放到江河里。

智能截流井運行原理示意見圖4～6。

圖4 智能截流井晴天運行原理示意

圖5 智能截流井在初雨期運行原理示意

圖6 智能截流井在雨水中后期運行原理示意

智能截流井適用于出水管與常水位高差較大且截流井服務范圍大、服務范圍內面源污染及下墊面較差的情況。

4 智能截流井與傳統截流井對比分析

智能截流井功能與其他傳統的截流井相比優勢巨大(見表1)。

智能截流井的優勢分析：

1) 智能截流井在截污管前安裝液動控制閘門，對流向污水處理廠的最大量能夠進行控制，可以防止污水回流。傳統截流井不能控制截污管流量，且無法防止污水回流[5]。

2) 智能截流井的液動下開式閘門，可根據進水量進行調節截流高度，防止江河水倒灌。但傳統截流井只是固定堰，無法調節截流高度和防止污水回流。

3) 智能截流井采用水質法、雨量法、時間法和水位法進行控制，傳統截流井只是水位控制。

4) 智能截流井通過SCADA系統進行智能化控制，傳統截流井只能控制單一設備，智能截流井可遠程查看運行狀態并控制[6]，更契合智慧水務的相關要求，可結合智慧水務技術，建成集動態信息采集、遠程閘門監視監控、設施設備基礎信息管理、調度決策支持等功能于一體的信息系統，實現排水系統的智能調度，為提升排水能力及應急決策提供科學依據。

表1 截流井對比分析

5 運行效果

惠州金山新城水環境項目，環湖城中村片區冰糖村A線全長為2 326.6 m，設有槽式截流井3座。受雨水影響，金山湖水位抬高，截流井出現湖水倒灌現象，沖擊現狀污水管線且截流井淤積現象嚴重。

演達大道片區截污管網全長為24 907.5 m，設有截流井25座，其中W-1.2設為智能截流井。W-1.2(智能截流井)運行數據反饋顯示，智能截流井運行情況良好，液動限流閘門及液動下開式堰門能按預期目標自動開啟關閉，出水管COD值滿足設計要求，未出現洪水倒灌現象，減輕了雨水量過大沖擊污水管的現象。截流井運行數據見表2。

表2 W-1.2(智能截流井)運行數據

通過智能截流井的應用,金山湖水質得到了明顯改善。根據對金山湖周邊雨水排口的檢測,懸浮質濃度SS值為123 mg/L，濃度滿足設計要求。降雨時通過智能截流井進入污水截流干管的雨水量保持穩定，減輕了雨水對截流干管的沖擊，證明智能截流井的使用對城市污染水體治理有顯著作用。

6 結語

智能截流井處于起步階段，但其在截污治污工程中承擔著重要作用，智能截流井在截污限流、防自然水體倒灌、防止截污管前淤泥堆積等功能上比一般截流井有著巨大的優勢。其動態信息采集、遠程閘門監視監控等功能極大便利了截流井的運行及監控，有效地解決了老舊城區征地困難、服務范圍廣的問題。