老城區(qū)合流制排水系統(tǒng)CSO 調(diào)蓄池容積計(jì)算方法
——以西南地區(qū)某市中心城區(qū)CSO 調(diào)蓄池容積計(jì)算為例

向 熙 陳家平

（云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650000）

許多城市在進(jìn)行城市改造時(shí)受歷史條件及客觀因素的制約，老城區(qū)的排水系統(tǒng)無(wú)法徹底改造成分流制系統(tǒng)。對(duì)不便于進(jìn)行雨污分流改造區(qū)域的合流溢流口建設(shè)調(diào)蓄池，將初期污染物濃度高、超過(guò)水體自?xún)裟芰Φ倪@部分合流水量調(diào)蓄，在降雨過(guò)后，在一定時(shí)間段內(nèi)輸送至合流污水截流干管或附近污水廠(chǎng)，避免直排河道，可以有效削減水體污染，是解決老城區(qū)合流制溢流污染的有效途徑[1]。

本文以西南地區(qū)某市中心城區(qū)一個(gè)主要溢流口服務(wù)區(qū)域?yàn)槔捎媒亓舯稊?shù)計(jì)算法和溢流體積控制率法對(duì)調(diào)蓄池容積進(jìn)行核算，同時(shí)以實(shí)測(cè)溢流數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，進(jìn)而得到CSO 調(diào)蓄池的推薦有效容積。

1 工程背景

昭通市昭陽(yáng)區(qū)位于云南省東北端，于2018 年11 月成功申報(bào)“2018 年城市黑臭水體治理示范城市”。 實(shí)現(xiàn)合流制溢流污染總量削減是昭陽(yáng)區(qū)黑臭水體治理的重要建設(shè)指標(biāo)之一。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，老城區(qū)合流制區(qū)域內(nèi)的河濱公園泵站溢流口為昭陽(yáng)區(qū)匯水面積較大的合流制溢流口，通過(guò)在流域排水末端建設(shè)調(diào)蓄池，對(duì)河濱公園處現(xiàn)狀溢流泵站的合流制溢流污染進(jìn)調(diào)蓄控制，能夠有效削減溢流泵站合流水直排河道污染。

2 區(qū)域排水現(xiàn)狀

現(xiàn)狀河濱公園溢流口匯水范圍內(nèi)為截流式合流制，區(qū)域內(nèi)合流雨污水匯至昭陽(yáng)大道排水干管，經(jīng)末端溢流井截流后，旱季污水截流至下游污水管，經(jīng)海樓路排水管輸送至污水處理廠(chǎng)；雨季溢流的合流雨水通過(guò)建于昭陽(yáng)大道與利濟(jì)河交叉口東北側(cè)的溢流泵站抽排至利濟(jì)河，泵站按三年一遇降雨重現(xiàn)期，最大設(shè)計(jì)流量為2.68m3/s 如圖1。

圖1 河濱公園溢流口處排水現(xiàn)狀

3 調(diào)蓄池容積計(jì)算

根據(jù)河濱公園溢流口附近排水現(xiàn)狀，調(diào)蓄池進(jìn)水為雨季昭陽(yáng)大道溢流雨污水管分流，此時(shí)泵站閥門(mén)關(guān)閉；當(dāng)調(diào)蓄池達(dá)到最高水位時(shí)，調(diào)蓄池進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，超量雨水通過(guò)泵站抽排至利濟(jì)河；晴天，調(diào)蓄池內(nèi)蓄水可壓力排至環(huán)城西路污水管道，輸送至污水處理廠(chǎng)。

根據(jù)中心城區(qū)排水管線(xiàn)物探資料，河濱公園調(diào)蓄池的匯水面積如圖2 陰影區(qū)域所示。

圖2 河濱公園調(diào)蓄池服務(wù)范圍圖

根據(jù)以上劃分，河濱公園調(diào)蓄池的匯水面積為0.91km2，且匯水范圍均為為老城區(qū)合流制排水區(qū)域，建筑及人口密度較大。

分別采用截流倍數(shù)計(jì)算法及截流率控制法計(jì)算調(diào)蓄池的調(diào)節(jié)容積。

3.1 截流倍數(shù)計(jì)算法

用于合流制排水系統(tǒng)的徑流污染控制時(shí)，調(diào)蓄池的有效容積可按下式計(jì)算[2]：

V = 3600ti(n-n0)Qdrβ

其中，ti——調(diào)蓄池進(jìn)水時(shí)間（h），宜采用0.5h～1h，由于合流制排水系統(tǒng)復(fù)雜，溢流事件初期效應(yīng)不明顯，本次計(jì)算取上限1h；

n——調(diào)蓄池運(yùn)行期間的截流倍數(shù)，根據(jù)規(guī)范[3]，合流制系統(tǒng)截流倍數(shù)宜為2～5，本次計(jì)算取5；

n0——系統(tǒng)原截流倍數(shù)，根據(jù)現(xiàn)狀旱季及雨季污水量實(shí)際情況，計(jì)算得出現(xiàn)狀合流制系統(tǒng)截流倍數(shù)約為0.5；

Qdr——流井以前的旱流污水量（m3/s）；

β——安全系數(shù)，可取1.1～1.5，本次計(jì)算取1.5。3.1.1 單位面積污水量計(jì)算

采用單位建設(shè)用地綜合用水量指標(biāo)法計(jì)算各調(diào)蓄池匯水面積內(nèi)單位面積污水量。根據(jù)中心城區(qū)遠(yuǎn)期用地規(guī)劃圖，計(jì)算匯水區(qū)域內(nèi)各類(lèi)規(guī)劃用地所占比例，如表1 所示。

表1 匯水區(qū)域內(nèi)各類(lèi)規(guī)劃用地所占比例

采用單位建設(shè)用地綜合用水量指標(biāo)法對(duì)匯水區(qū)域用水量進(jìn)行估算，河濱公園調(diào)蓄池的匯水區(qū)域內(nèi)用水量指標(biāo)為142.16m3/ha·d，如表2 所示。

表2 調(diào)蓄池匯水區(qū)域用水量預(yù)測(cè)表

取污水排放系數(shù)為0.9，則河濱公園調(diào)蓄池的匯水區(qū)域內(nèi)單位面積污水量計(jì)算結(jié)果為0.148 m3/km2·s。

3.1.2 調(diào)蓄池有效容積計(jì)算

按照截流倍數(shù)法計(jì)算調(diào)蓄池有效容積，結(jié)果如表3所示。

表3 河濱公園調(diào)蓄池有效容積計(jì)算表（截流倍數(shù)法）

3.2 溢流體積控制率法

根據(jù)《海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB/T51345～2018》[4]，控制合流制溢流污染的目標(biāo)為“不得使所對(duì)應(yīng)的受納水體出現(xiàn)黑臭；或年溢流體積控制率不小于50%，且處理設(shè)施懸浮物SS 排放濃度的月平均值不大于50mg/L”。

3.2.1 徑流控制率

通過(guò)調(diào)蓄池建設(shè)，使匯水區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)50%徑流控制率，可以實(shí)現(xiàn)年溢流體積控制率不小于50%的目標(biāo)。

根據(jù)《昭陽(yáng)區(qū)海綿城市建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，有如圖3 控制降雨強(qiáng)度與徑流控制率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖3 昭陽(yáng)區(qū)控制降雨強(qiáng)度與徑流控制率關(guān)系圖

由以上曲線(xiàn)可得到，當(dāng)控制降雨強(qiáng)度為6mm 時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)50%徑流控制率。

按下式計(jì)算調(diào)蓄池有效容積：

V=10DFΨβ

其中，D——調(diào)蓄量（mm），按降雨量計(jì)；

F——匯水面積（hm2）；

Ψ——徑流系數(shù)，按照《昭通中心城市（昭陽(yáng)區(qū)）排水專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》（2011-2030 年）及《昭陽(yáng)區(qū)中心城區(qū)海綿城市建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》（2018-2030 年），取徑流系數(shù)為0.6；

β——安全系數(shù)，可取1.1～1.5。

則調(diào)蓄池有效容積計(jì)算結(jié)果如表4。

表4 河濱公園調(diào)蓄池有效容積計(jì)算表（截流率控制法）

3.2.2 河濱公園溢流泵站實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)河濱公園溢流泵站2018 及2019 年實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)模計(jì)算，得到年溢流體積控制率不小于50%的最小設(shè)計(jì)降雨量為3.7mm，計(jì)算得到河濱公園調(diào)蓄池規(guī)模為2222m3。

3.3 調(diào)蓄池推薦有效容積確定

綜合以上分析計(jì)算結(jié)果，河濱公園調(diào)蓄池建設(shè)規(guī)模計(jì)算結(jié)果如表5。

表5 河濱公園調(diào)蓄池建設(shè)規(guī)模計(jì)算結(jié)果

綜合考慮以上兩種計(jì)算結(jié)果，以及河濱公園泵站實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)復(fù)核，確定本工程河濱公園調(diào)蓄池的推薦有效容積為3600m3，既可滿(mǎn)足截流需求，又能實(shí)現(xiàn)年溢流體積控制率不小于50%的目標(biāo)。

4 結(jié)論

調(diào)蓄池建設(shè)是老城區(qū)合流制排水系統(tǒng)溢流污染控制的重要工程措施，而有效容積的確定對(duì)調(diào)蓄池的建設(shè)至關(guān)重要。以西南地區(qū)某市中心城區(qū)一個(gè)主要溢流口服務(wù)區(qū)域?yàn)槔捎媒亓舯稊?shù)計(jì)算法和溢流體積控制率法對(duì)調(diào)蓄池容積進(jìn)行核算，同時(shí)以實(shí)測(cè)溢流數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，進(jìn)而得到CSO 調(diào)蓄池的推薦有效容積為3600m3。