申请日2011.03.21
公开(公告)日2011.09.21
IPC分类号C02F1/00; G05D7/06
摘要
一种合流制排水体制下的合流污水溢流和城市面源控制方法，其步骤如下：⑴采取截流、调蓄同时进行;⑵截流、调蓄采取如下数字模型的有机联系的方式：x=m(S+An0)n。其优点是：建立了控制合流污水溢流和城市面源的两种方法：截流倍数、调蓄量对污染物截留率的贡献的定量关系，从而使雨季合流污水溢流污染物的控制目标具备工程可行性;首次明确了截流倍数和调蓄量之间转换的定量关系，为城市合流制排水系统的升级改造提供了新的思路;根据给定的数学模型，可以获得达到预定污染物截留率下、实现最低改造成本和运行成本的截流倍数和调蓄量组合，即以最低的成本实现预定的污染物截留率，或根据给定的城市状况获得最大的污染物截流率，具有显著的环境效益和经济效益。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种合流制排水体制下的合流污水溢流和城市面源控制方法，其特征在于：其步骤如下：
⑴采取截流、调蓄同时进行;
⑵截流、调蓄采取如下数字模型的有机联系的方式：
x=m(S+An0)n
式中：
x——COD截留率，单位：%;
S——调蓄量，单位：mm，以不透水地面计;
n0——截流倍数，无量纲;
A——截流倍数-调蓄敏感因子，综合反映单位截流倍数和单位调蓄量对污染物截流的贡献比值，不同城市的取值有所差异，昆明、广州、武汉等三城市参考取值分别为8.0、2.8、3.6;
m、n——幂函数系数，不同城市的取值有所差异，昆明、广州、武汉等三城市m参考取值分别为19.94、19.97、5.274，n参考取值分别为0.444、0.550、0.752。
2.根据权利要求1所述的合流制排水体制下的合流污水溢流和城市面源控制方法，其特征在于：所述调蓄量S、截流倍数n0、截流倍数-调蓄敏感因子A、幂函数系数m、n依以下方法确定：
选取城市典型合流制排水管，划分其收集范围，测定旱流污水水量水质;并对合流管雨时同步测定瞬时流量及水质指标，其频率降雨强度大时一般每10min～20min一次、强度弱时每30～60min一次;针对不同典型降雨测定数次，获取流量和污染物质总量的历时曲线，并先后对截流倍数-调蓄敏感因子A、幂函数系数m和n进行拟合，即可完成参数率定。
说明书 [支持框选翻译]
一种合流制排水体制下的合流污水溢流和城市面源控制方法
技术领域
本发明涉及水资源环境保护技术领域，具体的说是一种合流制排水体制下的合流污水溢流和城市面源控制方法。
背景技术
在合流制排水体制下，城市化地区面源污染通过进入合流管，以溢流的形式表现出来。它将严重污染城市排水收纳水体的水质，影响受纳水体的水生生物、造成水体富营养化、破坏水体景观美感及潜在威胁人类健康。
其排放和污染过程具有以下特点：
⑴污染主要受城市水文循环过程(主要为降雨及降雨形成径流过程)的影响和支配，发生具有随机性;
⑵污染的范围与地质地理条件和城市发展状况(土地利用方式、人口密度等)相关，污染负荷的时间变化和空间变化幅度大;
⑶污染物的组成相当复杂，主要受关注的污染物为病原体、耗氧物质、营养物、有毒物质、TSS、悬浮颗粒物等。
此溢流和污染具有随机性大、形成机理模糊、潜伏性强、滞后发生和管理控制难度大的特点。
为解决合流制排水系统溢流和城市面源污染排放的问题，可采用设置截流、调蓄等措施。
截流的方法，就是设置截流倍数n0>0，即使截污主干管的通水能力和受纳的污水处理厂的处理能力超过旱流流量，超量的倍数的合流污水能够得以转输和处理。这是广泛采用的方法之一，我国现行的《室外排水设计规范》也采用这一方法。
雨水调蓄池作为近20年发达国家用来控制污染与排涝矛盾的有效措施之一，也适用较为广泛。它除了可以削减雨天峰值流量外，还可消除和减少排水管道的堵塞，提高入污水厂水质(WEF/ASCE，1992)。
根据研究，无论是截流还是调蓄都有一定的局限性，甚至可能会造成单位投资的环境效益低下，而其协同作用是可行的，可有效提高污染物截留率。
发明内容
本发明的目的是研究一种采取截流、调蓄同时进行控制污水溢流和面源污染的合流制排水体制下的合流污水溢流和城市面源控制方法。
本发明一种合流制排水体制下的合流污水溢流和城市面源控制方法，其步骤如下：
⑴采取截流、调蓄同时进行;
⑵截流、调蓄采取如下数字模型的有机联系的方式：
x=m(S+An0)n
式中：
x——COD截留率，单位：%;
S——调蓄量，单位：mm(以不透水地面计);
n0——截流倍数，无量纲;
A——截流倍数-调蓄敏感因子，综合反映单位截流倍数和单位调蓄量对污染物截流的贡献比值，不同城市的取值有所差异，昆明、广州、武汉等三城市参考取值分别为8.0、2.8、3.6;
m、n——幂函数系数，不同城市的取值有所差异，昆明、广州、武汉等三城市m参考取值分别为19.94、19.97、5.274，n参考取值分别为0.444、0.550、0.752。
所述调蓄量S、截流倍数n0、截流倍数-调蓄敏感因子A、幂函数系数m、n依以下方法确定：
选取城市典型合流制排水管，划分其收集范围，测定旱流污水水量水质。并对合流管雨时同步测定瞬时流量及水质指标，其频率降雨强度大时一般每10min～20min一次、强度弱时每30～60min一次。针对不同典型降雨(中雨、大雨、暴雨等)测定数次，获取流量和污染物质总量的历时曲线，并先后对截流倍数-调蓄敏感因子A、幂函数系数m和n进行拟合，即可完成参数率定。
专利申请人在国家重大科技攻关项目、国家863科技攻关项目和地方科技项目支持下，“八五”期间对武汉东湖重污染区(以下简称W市)、“九五”期间对广州市主城区(以下简称G市)、“十五”期间对昆明城区的合流制排水系统的溢流和面源污染(以下简称K市)进行了深入研究，并在国家“十一五”重大水专项的支持下进行了系统总结。
本发明数字模型的具体研究步骤如下：
⑴研究地域与测定方法
不同区域、不同城市因雨量雨型、建成区地面特征、合流污水收集系统等的差异，截流倍数n0和调蓄量S的关系和作用均会有所差异;本申请以实测为基础，针对西南、华南、华中的不同城市进行对比研究，分析其内在规律、不同城市的异同，并提出不同城市的推荐参数;
对西南、华南、华中的K市、G市、W市等三城市选取合流管，并以城市排水管道竣工图及地形图为准，确定集水区域，并分析下垫面;
合流管雨时同步测定瞬时流量及水质指标COD、TN(或TKN)、TP、SS等，其频率降雨强度大时一般每10min～20min一次、强度弱时每30～60min一次;
K市选取主城区城东片某排水管的上游、中游、下游各选断面A～C，断面服务面积分别为45hm2、635hm2、1041hm2，监测三场雨雨量分别为11mm、28.6mm、41mm;
G市选取主城区中部和东部各一根合流管D和E，服务面积分别为129hm2、30hm2，监测二场降雨雨量两处平均值分别为22mm、37mm;
W市选取东湖重污染区一根合流管F，服务面积475hm2，监测三场降雨雨量分别为19.9mm、38mm、65.4mm;
各断面同步测定流量及取样分析;B、C断面各有两条管渠，断面流量取同步测定的流量值叠加、断面污染物浓度取同步采样的污染物浓度按流量加权平均;
雨前测定旱流本底值;
⑵不同城市的降雨及合流污染特征
6个断面不同场次降雨时的降雨量、旱流量、合流水量如表1所示;
为分析降雨的水质特征，绘制COD累积比率L与累积流量比率F的相关性曲线如图1～图3;该曲线通常称为M(V)曲线。 与可用幂函数拟和，即：，其中b为初期冲刷系数，当b<1时表明存在初期冲刷效应
