数学模型法对推理公式法设计排水管网校验及差异分析研究

《室外排水设计标准》对排水系统雨水量计算方法作出规定,当汇水面积小于等于2 km^(2)时应采用推理公式法,当汇水面积大于2 km^(2)时宜采用数学模型法。推理公式法设计排水管网是数学模型法应用的基础。两方法计算原理有本质差异,数学模型法旨在优化推理公式法设计管网。引用设计实例,先采用推理公式法设计管网,再应用数学模型法对设计管网进行校验,并对比分析。结果表明:不同设计雨型对模拟结果有较大影响;推理公式法设计管网及达到一定设计规模的初雨调蓄池可起到径流量峰值消减的作用,可减小错峰调蓄池的容积甚至取消其设置;排水管网超负荷状态受雨型、泵站排水能力及调蓄设施等因素影响,规范未对其允许程度做明确规定。

基于SWMM模型的合流制管道溢流污染控制系统模拟

针对合流制管网污水溢流所导致的城市内涝和城市内河黑臭问题,以武汉市巡司河片区为例,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)软件,构建该地区合流制排水系统的水力水质模型,模拟了不同降雨强度的暴雨模拟和全年降雨状况,分析了该地区溢流污染特征,据此提出了切实有效的合流制排水系统改造方案,并采用SWMM模型对不同改造方案的溢流水量和水质控制效果进行了模拟。结果表明,在箱涵与雨水调蓄池的共同作用下,对溢流污水量的截流比例在90%以上,年溢流次数小于10次,年溢流水量平均减少了1.75×10^7 m^3,对污染物的截流比例均在95%以上,每年溢流进入地表水中的COD减少了3 295.5 t,NH3-N减少了505.8 t,TP减少了63.1 t,SS减少了1 981.1 t,溢流问题得到了极大的缓解,溢流污染能够得到较好的控制。随着暴雨重现期延长,截流效果会随之下降。箱涵和雨水调蓄池的组合措施对溢流污水具有明显的削减和调控作用,能够有效降低城市内涝隐患和缓解内河黑臭化问题,通过定量表征箱涵-雨水调蓄池组合在溢流污染方面的控制效果,为国内合流制排水管网改造提供技术支持和海绵城市设计提供参考。

初雨调蓄池布置方式对管道沉积物污染控制研究

为了控制管道沉积物在径流雨水冲刷下对受纳水体造成的污染,采用雨水调蓄池截流初期雨水来削减高比例的降雨径流污染负荷,利用SWMM软件模拟研究了末端集中式和沿线分散式初雨调蓄池对污染物的控制效果。结果表明,4座沿线分散式初雨调蓄池能够降低沿线管道流量,减少管道沉积物冲刷和初期雨水溢流现象,相较于同容积下的1座末端集中式初雨调蓄池,在两场降雨中对悬浮物的平均削减率由68.58%提升至78.68%,在实际单块用地面积不足的情况下,采用分散式小面积调蓄池能够获得更好的环境效益。

合流制溢流污染调蓄池设计容积数值模拟

按照现有规范计算雨水调蓄池的容积,无法对调蓄后的截污效果进行有效评估。以SWMM为计算工具,通过数值模拟,可以针对具体的流域分析降雨强度、调蓄池容积对污染物的截留效果。以深圳市龙岗区某流域为研究对象,设定不同强度的初期降雨深度,模拟不同初雨径流流量过程和污染物冲刷过程,并对6种污染物(COD、SS、TN、TP、BOD_(5)、NH_(3)-N)累积收集量和调蓄池容积的关系进行数值模拟。结果表明,初雨雨量的差异性对污染物冲刷峰值和总量不具有倍数关系;初期冲刷效应按照递减排序为TN>COD>BOD_(5)>NH_(3)-N>SS,TP没有明显的初期冲刷效应;调蓄容积不低于浓度峰值对应的容积,综合考虑多个污染物的控制效果后可以适当放大;本案例中,调蓄池污染物浓度在峰值之后呈现先快后慢的下降趋势,当调蓄容积不超过10 000 m;时,收集效率仍然较高。调蓄池的主要控制对象和目标值不同时,需要综合考虑后确定调蓄容积。

“厂站网池”一体化调度实时预报预警系统

在智慧水务建设背景下,为实现排水设施智能化运行目标,开发出“厂站网池”一体化调度实时预报预警系统。该系统通过ICM建立离线模型,采用ICM Live配置在线模型,通过场景开发成预报预警系统,实时展示重要泵站、污水厂、调蓄池等排水设施雨量、水位以及流量等在线监测信息,提前3 h对泵站水位、进厂流量、管道负荷以曲线或主题图的形式进行预报预警,当预警信息出现后,按预设运行方案进行模拟,其结果可为生产运行调度提供参考。