河泥与海泥陶粒填料生物滞留设施径流控制试验

为探讨河道疏浚泥(河泥)和海洋疏浚泥(海泥)资源化用于生物滞留填料的可行性,分别以河泥和海泥为主要原料制备陶粒,并以两种陶粒为填料搭建了生物滞留试验柱,通过径流雨水渗滤模拟试验,研究了两种试验柱在不同降雨重现期、不同降雨历时和不同污染物质量浓度条件下的运行效果。结果表明:河泥与海泥陶粒作为填料时,生物滞留柱中COD、TP、TN和NH_(3)-N的淋失量较低,污染物淋失风险较小;在降雨重现期为0.5 a时,河泥与海泥陶粒填料生物滞留柱出流时间分别为49 min和48 min,平均水量削减率分别为34.36%和44.87%,比传统砂土填料生物滞留柱分别提高了34.75%和75.96%;河泥与海泥陶粒填料生物滞留柱对污染物的削减效果明显,对COD、TP、TN、NH_(3)-N平均负荷削减率分别为50.27%、99.08%、50.72%、79.15%与54.20%、99.58%、55.43%、80.86%,均高于传统砂土填料生物滞留柱。

上海市雨水污染控制初探

水环境的严重污染和饮用水资源的匮乏,已对上海市的持续发展构成了直接和潜在的威胁。在借鉴国外雨水处理利用的研究、应用成果,综合考虑上海市水环境,城市建设及经济发展现状和地区特点的基础上,对上海地区城市雨水污染及其特性、控制雨水污染措施等作了阐述。

基于城市水文模型的海绵城市智慧管控

针对海绵城市智慧管控系统的建设,从调蓄设施智慧管控的角度,以萍乡市西门片区为案例,对海绵城市建成后的运行管理方式进行分析,研究基于城市水文模型的海绵城市智慧管控系统的作用,重点阐述了调蓄设施的智慧管控系统的建设和应用.结果表明:在30 a一遇2h设计暴雨下,不同的调蓄设施起调点设置对地表径流量的控制有较大的影响,随着起调点的设置越靠后,地表径流总量控制率从66.6%减少至8.9%,峰值削减率从47.3%减少至20.8%;在两场雨峰位置不同的实际降雨的模拟情况中,采用不同的起调点策略可以更好的发挥工程效益,地表径流总量控制率分别是64.5%和82.6%,峰值削减率分别为52.1%和70.4%.对基于智慧管控系统的调蓄设施的优点和局限性做进一步的阐述和分析,对海绵城市智慧管控系统的几个关键问题进行初步探讨,包括分布式参数获取与数据库更新、易积水点的远程管控技术和风险预警技术等.研究成果对海绵城市建成后的城市水资源管理具有一定的参考意义.

针对城市雨洪控制利用的不同目标合理设计调蓄设施

我国城市非点源污染、径流排放量增加、洪涝频繁等雨洪问题突出,传统的城市雨水排放设计理念已远远不能符合"绿色基础设施"理念的新型城市雨水系统的设计要求。"调蓄"是城市雨洪控制利用系统中十分重要且广泛应用的一类措施,实践中需要根据项目的具体条件和雨洪控制利用系统的设计要求,针对控制径流污染、利用雨水、削减径流排放和控制洪涝等不同目标设计调蓄设施。介绍了调蓄的概念、设施的种类及其应用,据此分析说明了不同控制目标的调蓄设施设计原理及标准,为科学合理地设计城市雨洪控制利用系统及调蓄设施的设计提供参考。

倒置生物滞留技术水量水质控制效果研究

生物滞留技术是目前应用较为广泛的雨洪控制利用措施,生物滞留技术在应用过程中也出现一些问题。针对传统生物滞留设施存在的水土流失、污染物表层累积、填料层更换困难等问题,提出了一种新型倒置生物滞留技术。通过实验室模拟试验,研究了不同重现期条件下,倒置生物滞留技术的水量、水质控制效果,并与传统生物滞留技术进行了比较。结果表明:倒置生物滞留技术在径流总量控制率、峰值削减率方面比传统生物滞留分别提高了9%~21%和1%~32%;在峰值延迟时间方面最大延长了8min;倒置生物滞留对TP、TN、COD、NH^+4-N等污染物的平均去除率比传统生物滞留分别提高了约6%、4%、3%、6%。研究成果可为倒置生物滞留技术在海绵城市建设中广泛应用提供技术支撑,为生物滞留技术的完善与发展提供借鉴和参考。

雨水延时调节设施有限差分法设计案例研究

雨水延时调节是海绵城市建设的重要工程措施之一。延时调节设施具有径流峰值控制和径流污染控制双重功能,进水口入流、设施内水位、多级溢流口出流过程动态精细化的水文水力计算是合理确定设施规模的关键。结合案例,与SWMM模型模拟结果进行对比分析表明,基于质量守恒定律的有限差分法满足工程设计精度要求,可弥补我国规范中传统峰值调节设施规模设计方法的局限,为海绵城市径流污染控制与内涝防治多功能设施的设计提供参考。

不同模式雨水调蓄池与低影响开发组合对雨洪控制的效果

随着雨涝灾害出现的频率越来越高,雨水调蓄池和低影响开发(low impact evelopment,LID)措施的应用也越来越多。选择QD市某片区为研究对象,基于地理信息系统ArcGIS和暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)模拟雨水系统探究集中式调蓄池、分散式调蓄池及其与低影响开发措施联用后的水力状况,结果表明,分散式小体积雨水调蓄池相对于集中式大体积雨水调蓄池而言,不但可以有效削减洪峰流量,有效缓解上游节点压力,减小溢流量;同时对于管径过小引起的溢流能得到较好缓解,也解决了大块建设土地紧缺的问题,控制雨水洪流的效果更全面更有效;LID措施+雨水调蓄池的组合措施能有效削减径流峰值、径流总量且可削减调蓄池容积,减小占地。

基于SWMM模型的低影响开发与调蓄池组合设施模拟分析

为研究调蓄池+LID(Low Impact Development)组合方案对削减洪峰及面源污染控制的影响,以合肥市翡翠湖为研究对象构建SWMM模型(Storm Water Management Model),在2 h短历时降雨条件下模拟分析了单设调蓄池、单设LID措施和LID+调蓄池组合3种方法对雨洪控制与污染物削减的效果。相较于单设调蓄池和单设LID,组合方案(LID+调蓄池)在重现期P=0.5 a、1 a、3 a和5 a的情况下,洪峰径流量分别减少了42.68%、29.26%、18.51%、12.79%,径流总量分别减少了32.79%、25.97%、20.41%、15.39%,污染物截留总量(以COD为例)分别为426.87 kg、615.15 kg、886.5 kg和1107.8 kg。

排水系统条件对分流制排水系统调蓄池环境效益的影响研究

研究了分流制排水系统中,径流污染控制调蓄池的环境效益。采用SWMM软件模拟了排水系统条件和排水系统运行模式对雨水径流的截流截污效率,识别了影响调蓄池效率的主要因素。结果表明,径流系数越大,调蓄池截流截污效率越小;旱季空管运行时排水系统的调蓄池截污效率较高。径流系数和管网运行水位是排水系统本底条件中影响调蓄池效率的主要因素,调蓄池的设计和运行时需考虑以上本底因素,最大限度发挥调蓄池环境效益。

合肥市清一冲、清二冲初期雨水径流污染控制方案

合肥市中心城区初期雨水径流污染问题突出,已成为影响地表水环境质量的主要因素之一。在排水系统末端设置调蓄池,可经济有效地控制初期雨水径流污染,降低面源污染对受纳水体水质的影响。以合肥市清一冲、清二冲初期雨水调蓄池设计为例,从设计规模、总体布置形式、进出水设计、冲洗系统设计和除臭设计等5个方面对调蓄池的工艺设计进行阐述,并对调蓄池运行模式和工程设计特点进行分析介绍,旨在为同类初期雨水调蓄池的设计和运行管理提供参考。

雨水径流污染削减与源头体积控制之间的响应关系

随着城市点源污染问题的逐步解决,城市雨水径流污染负荷在水环境中的占比正逐步增大。城市雨水径流在形成过程中,经历大气、下垫面和管道三阶段的污染物冲刷与积累,其中前两个阶段初期冲刷效应明显,理论上源头控制设施可以获得更好的污染物控制效果。以生物滞留池、透水铺装、雨水桶作为源头体积控制的典型设施,以耦合控制模块搭建的末端截流调蓄池作为末端体积控制的典型设施,进行了不同情景的场次与多年模型模拟,并使用MV控制比对场次模拟结果进行处理。模拟结果显示,与雨水桶和调蓄池相比,具有下渗功能的生物滞留池和透水铺装的污染物控制效果更佳;对于雨水桶、调蓄池等调蓄类设施,其污染物控制效果主要由设施规模与排放规则共同决定。

峰值流量和径流污染联合控制的延时调节设施设计方法探析

延时调节技术可同时对城市雨水径流峰值流量和径流污染进行有效控制,但其设计方法尚不完善。分析了延时调节设施的峰值流量和径流污染控制目标及标准的确定方法,对延时调节设施的类型、功能和适用条件等进行分析。以延时调节塘为例,对设施各组成部分的构造和设计参数进行剖析,提出延时调节设施的设计方法和程序,为海绵城市建设中延时调节设施的设计与应用提供参考。

延时调节设施及其用于城市内涝和径流污染控制分析

为应对城市内涝、径流污染问题以及响应海绵城市建设要求,雨洪调蓄设施受到越来越多的重视。延时调节设施作为一种有效防治城市内涝和径流污染控制的工程技术手段在美国等发达国家已得到较广泛的工程应用,而国内对延时调节设施的研究和应用还很缺乏。系统介绍了延时调节的概念与原理,分析了延时调节设施在城市内涝防治和径流水质控制中的效果,说明了设施基本构造,并总结了延时调节设施的设计方法,为我国在海绵城市建设、排水防涝规划及雨水调蓄系统中合理应用延时调节设施提供参考。

雨水调蓄池容积设计标准及其污染减排效益研究

苏州河环境综合整治二期工程建造了国内首批储存式雨水调蓄池5座,在分析雨水调蓄池多年实际运行的污染减排效益基础上,通过对雨水调蓄池容积设计方法、标准存在的不足及其原因的分析,构建了以排水系统暴雨溢流污染物削减率为目标的雨水调蓄池容积设计理念和设计方法,实际运行数据的验证结果良好。基于上海地区的降雨条件,提出上海储存式雨水调蓄池的容积建造宜采用高标准:要达到80%的排水系统暴雨溢流量削减率,容积建造标准V SR取值应约为110 m3/hm2;要达到80%的溢流污染物削减率,V SR取值应约为100 m3/hm2。

上海中心城区两类雨水调蓄池污染减排效应研究

雨水调蓄池是一项有效的城市排水系统暴雨溢流污染控制技术,对国内首座投入运行的上海成都路调蓄池和目前投入运行有效容积最大的上海新昌平调蓄池2010年运行数据的对比研究显示:①成都路和新昌平调蓄池2010年分别削减了10.7%和28.9%的暴雨溢流量,对暴雨溢流COD的削减率分别为17.4%和41.0%,发挥了良好的暴雨溢流污染削减效应;②在既定服务面积、下垫面类型和降雨等边界条件下,调蓄池的设计方法、设计标准、进水模式和放空模式是影响调蓄池发挥污染减排效应的重要因素;③为充分发挥雨水调蓄池的污染减排效应,建议依据调蓄池所服务区域的自然地理条件,选用适当的容积设计标准。

基于雨洪控制评估的自动化水质在线监测系统

运用自动化水质在线分析和远程控制技术,结合环境科学和水文学等学科交叉的研究手段,选取上海市中心城区苏州河沿岸的新昌平合流制和芙蓉江分流制两个排水系统为研究对象,构建了基于雨洪控制的自动化水质在线监测及远程控制系统,其具有自动化在线监测雨洪水质、远程控制晴天/雨天监测模式快速转换以及数据实时传输功能。初步应用效果显示,该系统可较好地应用于:①旱流污水水质特征及其变化过程监测;②雨洪水质特征及其变化过程监测;③雨洪初期效应判断;④雨洪溢流污染负荷评估;⑤雨洪控制设施环境效益评价;⑥雨洪控制设施运行优化;⑦系统自身运行状况判断。

合流制分区排水系统溢流污染负荷评估与治理

以长沙市小西门排渍泵站服务片区为例,针对该片区合流制分区排水系统溢流污染问题,通过MIKE URBAN模型建立水质水量模型。根据小雨、中雨、大雨及暴雨等典型降雨对研究区进行场次污染特征分析,以2016年全年降雨对研究区进行连续模拟,得到全年溢流污染负荷。针对雨季溢流污染提出3种治理方案,得出高低区单独截污+提高截流倍数+调蓄池的治理方案最优,可使研究区的全年溢流次数降低至33次,COD、NH3-N、TP的溢流负荷削减率依次提高到52.81%、61.30%、64.59%。

上海市苏州河沿岸排水系统雨洪控制研究

以苏州河环境综合整治二期工程中建设的5座大型雨水调蓄池所服务的排水系统为研究对象,探究了雨水调蓄池对排水系统的雨洪控制效益。研究显示,雨水调蓄池可有效缓解排水系统的防汛压力和减轻对苏州河的水环境污染,具体表现为:①提高现有排水系统短时截流倍数。在小雨、中雨、大雨和暴雨条件下,调蓄池对系统瞬时截流倍数的提高范围为5.6～14.8倍,对系统短时平均截流倍数的提高范围为2.2～6.8倍。②调蓄池最大可延迟8.1 m3/s流量以下的雨洪溢流时间约1.5 h。③具有削减排水系统雨洪溢流污染物的良好效益,对雨洪污染减排的效应随着容积建设标准的增大而提高。在容积建造标准介于20～105 m3/hm2的条件下,对雨洪溢流水量的削减率为5.4%～78.8%,对雨洪溢流COD的削减率为8.1%～92.3%。④改善受纳水体COD浓度的效应随着调蓄池容积建造标准的提高而增强,随着水动力的增强而降低。5座调蓄池联动使用时,在断面平均流速为0.50、0.30和0.10 m/s等三种模拟条件下,可使雨洪过程中苏州河河口断面全过程COD通量浓度分别下降13.2、13.8和14.4 mg/L。