基于SWMM截流式合流制管网溢流水质水量模拟

采用暴雨管理模型(Storm Water Management Model,SWMM)对柳州市竹鹅溪片区截流式合流制管网溢流进行了水质水量模拟,并将模拟结果与实测数据进行了比较分析。结果表明,虽然TSS模拟结果与实测值偏差较大,但模型的水量模拟具有较高的可靠性与准确性,TN、TP、COD三种污染物模拟结果也与实测数据偏差较小。SWMM模型可以成为城市面源污染研究的有效工具,并为合流制溢流污染控制提供科学参考。

华盛顿哥伦比亚特区合流制管网溢流污染治理及长效管控策略的工程经验分析

为长效控制华盛顿哥伦比亚特区合流制管网溢流(CSOs)污染问题,华盛顿哥伦比亚特区供排水局(WASA)以流域管控为单元,针对特区内各流域的本底情况和突出问题,按“灰色与绿色”、“地上与地下”、“分散与系统”相结合方式,制定长期有效的管控策略,并借助水力模型和监测手段进行实时监测与评估。结果表明,华盛顿哥伦比亚特区流域内CSOs体积削减了90%~95%,溢流频次削减了95%~100%,溢流污染负荷削减了30%~35%,大肠杆菌数减少了35%~40%,溶解氧含量提高了40%~50%,流域整体水质得到显著提高。这对我国CSOs污染控制技术研究具有很好的借鉴价值,在一些城市的老城区合流制区域提升改造、相关性流域综合治理以及黑臭水体控制与治理方面能起到较好的示范作用。

山区河流倒灌引发管网溢流洪水数值模拟研究

山区河道狭窄,汛期雨季或上游水库溃坝、泄洪期间,河道水位暴涨,短时间内形成的洪水波可通过排水口倒灌入市政排水管网,并在内陆检查井溢流造成洪水,若在溃堤洪水或内涝发生前淹没街道,将会给行人和车辆移动带来极大不便,甚至会对其疏散时间和避险路径均带来不利影响。基于此,提出了包含一维管网模型和二维地表漫流模型的耦合洪水模型,对此类由于山区河流倒灌引发的管网溢流洪水进行模拟研究。通过理想算例和小尺寸物理模型实验对提出的耦合模型进行了验证,所得结果与实测吻合较好,表明该模型方法可对管网溢流洪水灾害风险进行有效预测,为应急减灾工作提供有力支撑。

降雨特征对合流制管网溢流污染的影响

为明确北运河流域合流制管网溢流污染特性的影响因素,选取上游城乡结合部的合流制溢流口为对象,基于现场连续监测和采样调查结果,采用条件回归树方法分析了合流制管网溢流污染的水质水量等参数与降雨特征之间的响应关系,并通过分析典型强降雨形成的溢流污染过程,验证了条件回归树预测的阈值。结果表明:沙河库区合流制管网溢流的污水流量与降雨特征密切相关,次降雨量在15~19 mm时发生溢流,溢流事件和溢流量高峰滞后于降雨强度高峰15~60 min,初期溢流污染物浓度高峰在持续(45±5) min后达到稳定水平;次降雨量显著影响溢流的流量和浊度(P<0.001),次降雨量(P=0.029)、平均降雨强度(P<0.001)均显著影响溢流COD。研究结果可为北运河消减合流制管网溢流污染提供参考。

合流制管网溢流污染过程中溶解性有机污染物演替特征分析

合流制管网溢流(Combined Sewer Overflows,CSOs)是我国城镇地表水环境日益突出的瞬时污染源,明确其重要污染物溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的组分和来源对CSOs污染控制具有导向性意义.本研究以北运河上游沙河水库流域为对象,连续采集CSOs过程的样品,通过峰值法、特征参数法和平行因子法等解析CSOs中DOM的三维荧光光谱特征,发现CSOs中DOM主要有类色氨酸(S、T)、类富里酸(A)和类酪氨酸(D),代表内源输入的类色氨酸(S、T)和类酪氨酸(D)占比超过4/5.特征参数法和平行因子法的结果均表明DOM的腐殖化程度较低,生物活性较强,主要为微生物降解生成的和沉积物自身在冲刷和水力输运作用下释放的内源污染,建议CSOs污染控制主要应从内源输入的角度进行,着重控制管道沉积物中污染物的释放.

北运河上游降雨演变特征对合流制溢流的影响

为明确气候变化背景下降雨特征对合流制管网溢流的影响,分析了1975年—2018年北京市北运河上游降雨演变特征,并考察了2018年8月两次典型降雨对合流制管网溢流的影响。结果表明,北运河上游80%的降雨量集中在汛期6月—9月,降雨事件主要分布在21:00左右,大部分降雨间隔小于10~15 d;近年来年降雨量呈下降趋势,平均降雨强度降低,这表明合流制溢流污染主要发生在夏季夜晚,主汛期“七下八上”极端降雨峰值强度增大;年均1.7次的双峰型强降雨冲刷了管道底泥,使合流制管网溢流成为北运河上游突出的瞬时污染源。冗余分析结果表明,合流制管网溢流量主要受累积降雨量和降雨历时的影响。综上,降雨特征对北运河上游的合流制溢流污染控制尤为重要,应重点关注主汛期管道底泥控制、汛期溢流总量控制,因此天气预报对合流制溢流污染管控具有特别重要的指导意义。

基于SWMM模型的沿海城市内涝模拟研究

沿海地区台风过境时的短历时强降雨可迅速形成地表径流,易导致城市内涝,造成严重的经济损失和人员伤亡。为缓解该问题,本文以福州晋安河流域为例,构建了基于SWMM管网和地面二维积水的城市内涝模拟模型,以研究该区域城市内涝成因及应对策略。实例研究表明,上游库湖泄水抬高内河水位,下游外江涨潮使内河排水不畅,是形成内涝灾害的主要原因。为此提出库湖闸站联合错峰调度方案,有效防止下游江水倒灌。以苏迪罗台风降雨为例,采用该调度方案可减少管网节点溢流量27.44%,缩小淹没面积29.73%,降低内涝严重区河道最高水位1.02 m,有效缓解地表淹没。本研究成果可为福州城市内涝的科学调度提供技术支撑,同时对其他沿海城市的防洪调度具有参考价值。

东山湖水动力及水质模型的构建及应用

合流制管网溢流(combined sewer overflows,CSOs)是造成我国城镇地表水环境污染的重要原因。文中以广州市东山湖及其相关排水管网为研究对象,通过构建东山湖水动力、水质模型,模拟分析现状条件下CSOs对东山湖水质的影响,以及DN3000支隧建成后对东山湖水质的改善效果。结果表明,DN3000支隧对东山湖CSOs污染防治起到明显作用,该工程建成后,可以保证在典型暴雨时期,东山湖全水域内COD_(Cr)、TN、TP均可满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类标准。

监测技术在排水管网运行管理中的应用及分析

针对排水管网溢流造成的城市污染问题,对监测技术在城市排水管网运行管理过程中的应用模式进行了探讨和案例分析,对监测数据的分析方法和监测数据支持下的模型动态模拟技术进行了研究。案例分析表明,通过对监测数据的分析和模拟可全面掌握整个排水管网系统内各个管道的水力负荷和水质状况,利用监测数据与模型的紧密集成使用的方法,可提高模型预测的可靠性和城市排水管网管理的科学性与高效性。