基于水力模型的污水截导研究

肖云龙

摘要：利用城市排水管网模拟系統，构建排水模型，识别关键问题，提出截污方案，通过模型评估方案的可行性，优化改进方案，提高最终方案的科学性和合理性。

关键词：排水管网模型;老运粮河流域;模拟评估

一、引言

随着我国城市化进程的推进，排水基础设施的建设远远不能满足人口增加的需求，大量污水随着雨水进入河道或者直排入河，直接造成下游水环境严重污染。城市排水管网作为保障城市和谐发展、社会经济繁荣的重要支撑，如何协调好排涝控制与溢流控制的关系，高效发挥排水管网的性能潜力是目前急需解决的问题。

二、 模型研究背景及意义

（一）研究背景

运用计算机水力模型可以真实再现系统在特定暴雨系统的实际操作，比对不同调控或替代方案的运行效果，制定设计暴雨条件下系统运行预案，在系统运行状态仿真、识别、预测、优化方面可以发挥不可替代的作用。

（二）研究意义

根据昆明市监测中心站在老运粮河入湖口断面的常年监测数据，老运粮河污染程度逐年改善，但仍为劣 V类水体。加之外源截污不彻底，无天然清洁水补充，丧失河道自然属性。

三、排水模型构建

（一） 模型基础数据

本次建模的数据基础是：首先，关键参数的选取陈小龙等提出的排水模型软件及在城市中排水防涝规划中的应用[1]以及《城市排水管网模拟系统介绍》[2]，同时结合昆明市老运粮河流域现场调研情况以及相关资料：排水管网数据、水系统数据、下垫面数据、影像数据、降雨数据等。

（二）模型的建立

研究区总面积32平方公里，经过模拟概化后，节点2000个，管段2000根，1个污水泵站，1个污水厂，总管长85.75km ;污水服务区203个，服务面积20km2;汇水区1417个，汇水面积32km2，如下图所示。

四、截导方案设计及评估

（一） 截污方案设计

污水管布置在河道西侧行人道或者绿化带内，管径为500mm，总计长1468，分段接入周边污水管道。小路沟两侧均安装截污水管，接入相近干管中。共4200m，管径DN500-600，坡度为i=0.3%。昆沙路截污方案：新建D1650管道260m，接入人民西路D1500已建污水顶管井。新建D500管道共614m，接入西昌路D800污水管。同时设计将菱角塘溢流堰改成闸，彻底截留上游污水进入新建干管

（二）截污方案评估

1. 管道充满度分析

对比分析旱天管道水力负荷情况，由图可知，昆沙路上游新建截污管道后，降低了昆沙路污水管的充满度，缓解了水力负荷。二环西路小路沟截污管修建后，新建截污管充满度在50-70%之间，符合设计要求，同时并未增加下游干管的水力负荷。茭菱路（七亩沟）截污管，充满度在50-75%之间，符合设计要求，同时并未增加下游干管的水力负荷。

2.截污能力分析

昆明市主城区现状人均综合用水量指标为306L/人/d，取排放系数为0.85，则污水产生量为306/1000×0.85*46.35=12.06万m3/d。旱季模拟泵站污水产生量为11.23万。根据上一级规划《昆明中心城区排水专项规划（2009～2020）》，地下水渗入系数取1.12，则生活污水进水量为11.23/1.12=10.02万m3/d。

截污率为10.02/12.06=83.08%。

3. 出水水质分析

方案实施前后入湖排放量对比下表所示，重现期1，3，5年一遇降雨情景下，分别削减80%、30%和27%的入湖溢流量，1年一遇降雨情景下削减最高80%以上。

截导设计后， 5年一遇降雨条件下，CODcr削减到3.48吨，削减72.5%;氨氮0.75吨，削减72.8%;总磷0.11吨，削减68.7%;总氮为2.67吨，削减72.7%，1，2，3年指标对比如下：

五、结论

模拟模型具有较好的可靠性，研究分析结果为截导实施的可行性提供了较为科学评估，对日常管网管理维护也具有一定的指导意义，截导现状方案和设计方案对比的主要结论如下：（1）从溢流削减程度来看，本次截导方案共涉及3个溢流口溢流削减，方案实施后，普吉路溢流堰、菱角塘溢流堰和鱼翅沟溢流堰溢流水量明显降低，削减率达95%以上。

（2）截导方案实施后，老运粮河流域污水管截污率为83.08%。