李 光

（安徽省城建設計研究總院股份有限公司，合肥 230001）

初期雨水是城鎮(zhèn)面源污染的主要來源，其組成部分主要有雨天混接污水、地表徑流污染、管道沉積物等，污染物負荷高。目前，大多數(shù)城市中心城區(qū)的排水體制主要為雨污合流制，暴雨期間，初期雨水混合著污水超過了合流制排水系統(tǒng)的截流能力，直接溢流排入水體，不僅會影響下游河道的水環(huán)境質量，甚至會導致黑臭水體的出現(xiàn)[1-2]。因此，必須研究初期雨水污染治理手段，對初期雨水加以有效控制。

自20世紀60年代起，美國、德國、日本等就已開展了合流制排水系統(tǒng)溢流污染研究。美國費城將充氣式橡膠堰應用于合流制溢流口，充分利用現(xiàn)有設施的儲存容積，截流量達到降雨總量的70%。德國采用大量分散式、小規(guī)模雨水調蓄池截流合流制管道的溢流污水和雨水，并通過沉淀處理或者旱季（晴天）時送到污水處理廠進行處理，較快地實現(xiàn)了城市排水系統(tǒng)的改造和合流制溢流污染的有效控制。目前，我國一些城市已經(jīng)認識到初期雨水污染的問題，采取了一些污染控制措施。上海市率先提出合流制排水系統(tǒng)污染物控制技術研究，并將初期雨水調蓄池作為控制溢流污染負荷的重要手段，蘇州河治理二期工程項目建設了5座地下式調蓄池，削減排入蘇州河的污染負荷[3-5]。

本文結合某縣城中心城區(qū)初期雨水調蓄池的設計實例，介紹了合流制排水系統(tǒng)中初期雨水調蓄池的設計要點，對調蓄池運行后對合流制排水系統(tǒng)的環(huán)境效益進行了評估研究。

1 工程概況

近年來，某縣城根據(jù)“環(huán)巢湖地區(qū)生態(tài)保護修復工程”，陸續(xù)修建了沿河截污管道和泵站，通過截污治污等手段，大大提高了城鎮(zhèn)生活污染控制率。城區(qū)水環(huán)境質量有了一定程度的改善。但后續(xù)提高的難度加大，究其原因，主要是對初期雨水污染缺乏有效的治理手段。

某縣城中心城區(qū)雨水調蓄工程屬于店埠河干流子系統(tǒng)雨水分區(qū)，總服務面積14.39 km2。根據(jù)店埠河沿岸各排口的分布情況、各排口的服務范圍、城市建設情況、現(xiàn)狀及規(guī)劃雨水管道的實施情況，在工程范圍內(nèi)新建2座調蓄池，1#調蓄池的服務范圍為4.98 km2，2#調蓄池的服務范圍為9.41 km2。

2 初期雨水調蓄池設計

2.1 初期雨水污染控制標準

關于初期雨水污染控制，目前國內(nèi)外還沒有一個統(tǒng)一的標準。從工程學角度來說，主要有兩種表達方法：一是污染物控制率和溢流次數(shù)標準；二是當量雨量標準。國內(nèi)外主要的初期雨水污染控制標準如表1所示。

表1 不同排水體制初期雨水污染控制標準選擇

根據(jù)某縣城排水現(xiàn)狀及店埠河流域水污染治理的要求，本工程結合溢流污染物總量控制及合肥市初期雨水截流標準，參考合肥市相關工程的實踐經(jīng)驗，擬采用截流標準為6 mm。

2.2 初期雨水調蓄池的容積計算

調蓄池的容積計算是初期雨水調蓄池的設計重點。調蓄池設計得過小，不足以滿足對初期雨水的控制，仍會造成河道污染；而調蓄池設計得過大，則造成土建的浪費，增加工程費用。

該工程根據(jù)《城鎮(zhèn)雨水調蓄工程技術規(guī)范》（GB51174-2017）3.1.5條內(nèi)容，按式（1）計算雨水調蓄池的有效容積，計算結果如表2所示。

式中，V為調蓄池有效容積，m3；D為調蓄量，mm，按降雨量計；F為匯水面積，hm2；ψ為徑流系數(shù)，本次取值0.7；β為安全系數(shù)，可取1.1～1.5，本次取值1.2。

表2 調蓄規(guī)模一覽表

2.3 調蓄池的布置形式

該工程分建2座調蓄池，1#調蓄池2.5萬m3，2#調蓄池5.0萬m3。根據(jù)工程的建設需要，近期新建2#調蓄池，主要工程內(nèi)容包括：調蓄池及配套的格柵及進水泵房、離子除臭間等建、構筑物。

2#調蓄池的平面尺寸為L×B×H=110.0 m×54.0 m×10.0 m（有效水深8.0 m），沖洗方式為真空沖洗，根據(jù)沖洗水量的要求將廊道劃分為7道，每個廊道內(nèi)有一個存水室，單個存水室內(nèi)設一個真空閥，共7個真空閥，其中調蓄池采用3個真空閥共用1臺真空泵及兩個真空閥共用一個真空泵兩種形式，共3臺真空泵3.0 kW，100 m3/h。液位計共9個及配套閥門組、控制柜2個。該工程在調蓄池進水管前設置2臺水平溢流格柵，尺寸7 000×1 540×300 mm，柵隙6 mm，單套處理量5.52 m3/s。

2.4 運行工況

調蓄工況：經(jīng)截流干管輸送的初期雨水首先進入粗格柵及進水泵房，經(jīng)粗格柵攔截初期雨水中大塊漂浮物后出水進入調蓄池，待調蓄池續(xù)滿后，關閉進水泵。在晴天污水排放低谷時段，開啟調蓄池內(nèi)的出水提升泵，將初期雨水轉輸至污水管道，最終輸送至污水處理廠，經(jīng)處理達到排放水體的要求后排出。

排澇工況：暴雨時段，通過智能截流井控制系統(tǒng)關閉各排口截流井的進水閘門及調蓄池進水閘門，直接將雨水排至店埠河。

2.5 調蓄水體出路

本工程調蓄設施用于溢流污染控制，其存儲的水體水質一般不能滿足直接排放標準，需進行水質處理達標后方能排放。目前，主要處理方式有兩種：轉輸至污水處理廠處理和就地處理。

2.5.1 轉輸至污水處理廠處理

旱季截流的旱季污水和雨季截流的初期雨水均送到污水處理廠處理，處理達標后排入水體，調蓄池僅起調蓄作用，不起凈化功能。

2.5.2 就地處理

旱季截流的旱季污水直接送入現(xiàn)狀污水管網(wǎng)，送到污水處理廠處理；雨季截流的初期雨水通過調蓄池配套的處理設施處理達標后直接排入水體。

本工程截流店埠河干流沿線排口初期雨水后進入2#調蓄池，調蓄規(guī)模為5.0萬m3。經(jīng)調蓄池調蓄后的初期雨水分三天錯峰轉輸?shù)轿鬯幚韽S進行處理，近期每天轉輸處理規(guī)模為1.67萬m3。

3 調蓄池的環(huán)境效益研究

3.1 徑流總量控制

調蓄池的主要作用是對徑流雨水進行儲存、滯留、沉淀、蓄滲或過濾以控制徑流總量和峰值，實現(xiàn)污染徑流控制的目標。根據(jù)合肥1989-2008年20年見降雨資料統(tǒng)計（無1-3月降雨資料），共有降雨事件1 346場，其中汛期降雨720場，非汛期626場。筆者統(tǒng)計了不同截流標準下的徑流總量，如表3所示。

表3 各截流標準下截流量百分比

本工程采用截流標準為6 mm，工程實施后年均溢流場次減少29次，仍有41次降雨事件超過標準溢流排入店埠河。在這41次出現(xiàn)溢流的降雨事件中，截流量達到26.9%，考慮到中強降雨事件后期溢流污染物負荷相對較低，6 mm截流標準已能截流污染物負荷總量的50%～60%。

調蓄池截流標準的選用直接影響調蓄池暴雨溢流削減量和削減率。應當因地制宜，根據(jù)當?shù)氐慕涤晏卣骱拖聣|面特征，并結合已建工程的實際運行效果和地區(qū)削減污染負荷的實際需要，采用合適的調蓄池容積設計標準。

3.2 污染物總量控制

以2#調蓄池為例，調蓄規(guī)模為5.0萬m3，調蓄池出水接入到污水處理廠處理后排放，出水水質執(zhí)行《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB34/2710-2016）。其主要進、出水水質參數(shù)如表4所示。

表4 設計進、出水水質一覽表

從表4可以看出，本次初期雨水調蓄工程可以在很大程度上削減排入店埠河的污染物總量，改善區(qū)域水環(huán)境質量，有效緩解店埠河流域的水污染，滿足店埠河水質管理的要求。

4 結語

隨著我國對于水環(huán)境質量要求的不斷提高，初期雨水污染控制與治理將受到更加廣泛的關注和重視。初期雨水污染控制是一項全方位、多領域的系統(tǒng)工程，目前尚無統(tǒng)一的建設標準，本文以某縣城中心城區(qū)初期雨水調蓄工程為例，從初期雨水污染控制標準、調蓄池容積計算、調蓄池布置形式、運行工況和調蓄水體出路等角度闡述了調蓄池設計的思路，通過徑流總量和污染物總量兩個方面論證了初期雨水調蓄給合流制排水系統(tǒng)帶來的環(huán)境效益，證明初期雨水調蓄池確實具有較好的暴雨溢流量和溢流污染物削減能力，并能提高短期內(nèi)排水系統(tǒng)的排水標準和延緩暴雨洪峰時間。該縣城的工程實踐表明，雨水調蓄池在初期雨水污染控制與治理方面能夠發(fā)揮一定的作用。