丁敏上海市合流制溢流及雨水调蓄经验介绍20181018

上海市合流制溢流及雨水调蓄介绍上海市城市排水有限公司总工程师丁敏2018年11月12日01概况02溢流污染削减对策与实践03新形势下的若干思考•开埠后，随着城市化建设的发展，于1862年在当时的英国租界内埋设了英国进口陶土管道，拉开了建设较为正规排水管道工程的序幕。•20世纪初，租界内的西式建筑启用卫生水厕，敷设了粪便污水输送专用管道，并于1921年起相继建造了雨、污水泵站及北区、东区、西区3座城市污水处理厂，使上海在国内率先开展了城市污水处理工程。•抗战时期，上海城市排水设施遭到了严重破坏。战后，工务局经两年筹材集工，做了部分补善修复，旧上海留下的城市排水设施十分薄弱，普及率低下，1949年全市建成的雨水管道（含合流管道）531.5km，排水泵站11座，排水能力16m3/s。•1956年，市有关部门提出了市区实行“围起来，打出去”的防汛排水工程建设方针，城市排水管理及科技水平亦得到了长足的进步，遭“文革”影响一度停滞的排水规划、建设、管理各项工作。•自80年代起进入一个新的发展时期，大批重大市政工程的相继建成，特别是进入90年代后，城市排水设施建设正朝着完善城市功能、改善投资环境方向发展。截至2001年12月统计，全市已建雨水排水系统177个，汇水面积369.53km2，市政泵站流量1857m3/s左右，共建成雨水管道1450km和合流管道1170km。•21世纪起又进入跨越式的发展期，至2015年，已建雨水和合流管道总长10902km，已建雨水和合流泵站规模约3991m3/s。上海作为一座海滨城市，开埠前，境内沟浜纵横，黄浦江、苏州河及其境内密布的其他支流成为雨、污水排泄的受纳水体概况上海市中心城（外环线以内）以强排模式为主，其他地区以自排模式为主的排水格局基本形成，排水体制以分流制为主、合流制为辅，已建雨水和合流管道总长11406km，雨水、合流泵站规模约4012m3/s。初期雨水治理主要通过在排水泵站设置截流泵，辅以零星设置的调蓄池，依托合流干线将截流的初期雨水输送至长江口处理排放。概况概况溢流污染削减对策与实践上海苏州河水环境变化及河流整治过程综合整治二期工程启动（2003）综合整治一期工程竣工（2002）合流污水一期工程奠基（1988）以苏州河为源水的闸北水厂建立（1911）污染带至北新泾（1956）市区段出现黑臭（1920）境内全部污染（1978）合流污水一期工程建成（1993）第一次调水试验（1996）综合整治一期工程启动（1998）第三次调水试验（1999）成立苏州河综合治理办公室（1995）干流水体基本消除黑臭（2000）开展六支流截污纳管（2001）综合整治二期工程基本完成（2005）综合整治三期工程启动（2006）第二次调水试验（1998）Aeneancommodoligulaegetdolor.Aeneanmassa.Cumsociisnatoquepenatibusetmagnisdisparturient.通过降雨和地表径流冲刷，将城镇大气和地表中的污染物带入收纳水体在合流制排水系统中，超过截流倍数的雨污水溢流进入受纳水体，使受纳水体遭受污染的现象城镇径流污染里程碑1988199820032010被喻为“生命工程”的上海市合流污水治理一期工程于1988年8月25日奠基开工，是对合流污水和排水系统溢流污染开展控制的发端苏二期工程中的苏州河沿岸市政泵站雨天排江量削减工程，在苏州河沿岸修建5座总容量约为7.5万m3的雨水调蓄池，这项国内首创的工程，目的是增加雨天蓄水量，减少泵站雨天排江污染截污设施已然成为排水系统的标配，调蓄池作为一种进一步降低污染物排放的措施已渐渐被接受，并有普及之趋势继合流污水一期工程建成通水后，又相继开展了污水二期和污水三期等重大工程，使得苏州河、黄埔江等城市受纳水体水环境质量得到较大改善上海世博会举办期间，在确保世博园区排水、防汛安全的基础上，为降低混流水（污水、初雨）对黄浦江水质的污染，建设了后滩、浦明、南码头和蒙自等4座总容量约为1.98万m3调蓄池2015蓄蓄截截截+蓄径流污染控制截污解决点源污染增蓄面源污染削减n↑面源污染削减截+蓄面源综合治理•合流一期、污水二期、三期工程配备污水截流设施，总管的截流倍数取值为1.5-3•做到了截污，但合流制泵站溢流排江量未得到有效控制，逢雨即黑•苏二期的调蓄池工程，调蓄池是以控制径流污染为主要功能，合流一期总管的截流倍数达到3•降低了溢流排江污染事件发生•合流制系统治理目标：系统改造截流倍数取值为3-5•提高系统运行时短时截流倍数和延迟初期雨水溢流时间•对合流制排水系统改造明确截流倍数n=5，合流截流标准11mm•以溢流污染控制为目标，期望因地制宜，分散调蓄与集中调蓄发挥充分的作用合流制不同截流倍数时的截流雨量及溢流雨量02040608010012005101520截流倍数年排江量(万m3/年）0%20%40%60%80%100%120%年排江量截流量占降雨量比例截流倍数对应降面积综合径年降雨量年截流量年排江量截流量占雨强度(km2)流系数(万m3/年)(万m3/年)(万m3/年)降雨量比例(mm/h)0010.799.000.0099.000%11.810.799.0034.3664.6535%1.52.710.799.0041.6957.3142%23.610.799.0049.3349.6750%35.410.799.0059.9839.0361%47.210.799.0068.4930.5169%5910.799.0072.4226.5973%814.410.799.0080.3018.7081%101810.799.0086.1012.9087%152710.799.0092.516.5093%203610.799.0095.263.7496%根据上海的降雨特点进水调蓄池出水至污水厂截流井调蓄池进水出水至污水厂溢流至河道调蓄体积QQQ截污雨流量（l/s）截流水量降雨历时（min)进水流量过程线溢流体积晴天污水量合流制雨水调蓄池流程图合流制雨水调蓄池曲线图解调蓄量(mm)调蓄容积(m3)n=1n=1.5n=3n1截流量占降雨量比例n1截流量占降雨量比例n1截流量占降雨量比例17002.050.6%2.556.1%4.067.6%214003.060.7%3.564.5%5.072.9%321004.167.8%4.670.5%6.177.0%428005.173.0%5.675.1%7.180.3%535006.177.1%6.678.8%8.183.0%642007.180.4%7.681.8%9.185.2%749008.183.1%8.684.2%10.187.1%856009.185.3%9.686.3%11.188.7%9630010.287.2%10.788.0%12.290.1%10700011.288.8%11.789.5%13.291.3%调蓄量、截流倍数与截流量之间的关系注：n1—调蓄池运行期间系统截流倍数40%50%60%70%80%90%100%02468101214161820调蓄量(mm)截流百分比n=1n=1.5n=3调蓄量、系统截流倍数与截流百分比的关系上海已建调蓄池一览表序号调蓄池名称调蓄池容积（m3）排水体制地点1江苏路调蓄池15300合流制苏州河市区段沿岸2成都路调蓄池7400合流制3梦清园调蓄池25000合流制4新昌平调蓄池15000合流制5芙蓉江调蓄池12500分流制6世博浦明调蓄池8000分流制世博园区及场馆区7世博后滩调蓄池2800分流制8世博南码头调蓄池3500分流制9世博蒙自调蓄池5500分流制10新师大调蓄池3500合流制苏州河市区段沿岸11新蕰藻浜调蓄池20000合流制苏州河支流市区段沿岸12大定海调蓄池7700合流制黄浦江沿岸13新宛平调蓄池9000合流制135200①调蓄池工程有助于减少黄浦江和苏州河水系的水体污染，提高城市防汛能力；②溢流调蓄池同样适用于上海不少存在严重雨污水混接现象的分流制排水系统苏二期建设的5座调蓄池成都路(7400m3)新昌平（15000m3）梦清园(25000m3)江苏路（10800m3）芙蓉江（12500m3）排水泵站名称CODNH4+-NTPSSpH新昌平（合流制）24223.53.41817.12新昌平泵站旱天管道出流COD、NH4+-N、TP和SS的EMC值分别为242mg/L、23.5mg/L、3.41mg/L和81mg/L，相对于Ⅴ类地表水COD40mg/L、NH4+-N2.0mg/L、TP0.4mg/L的标准，分别超标5.1倍、10.8倍、7.5倍；相较于苏州河市区段COD23.4mg/L、NH4+-N6.3mg/L、TP0.62mg/L的水质，分别超标9.3倍、2.7倍、4.5倍。泵站旱天管道出流平均浓度（mg/L）新昌平（小雨）（中雨）（大雨）（暴雨）从不同降雨等级下泵站出流水质过程，可以看出：1）不同污染物的变化趋势不尽相同COD与浊度的变化规律比较相似，受地表径流与管道沉积影响较大，但浊度的变化趋势更明显，因为悬浮固体的浓度与降雨冲刷地面的强度直接相关，而COD浓度不仅与固态污染物有关，也与溶解态污染物有关。氨氮与TP的变化规律比较相似，因为在城市排水系统中，氨氮与TP主要来源为生活污水。污染物浓度过程均有较显著的时间性特征对于COD和浊度，随着降雨历时的增长，由于降雨径流对地表的冲刷及对管道内沉积物的冲刷，管道出流污染物浓度逐渐升高，到达峰值后，污染物浓度又开始回落，并趋于稳定。出流污染物浓度峰值滞后于降雨峰值。滞后时长随着集中降雨强度的增强而缩短。对于氨氮与TP，降雨径流的影响更体现在稀释作用上，随着降雨历时的增长，污染物浓度呈现下降趋势；12由于合流管道内沉积情况较雨水管道的沉积情况相对复杂，因此受到降雨径流冲刷后管道出流浓度变化也较复杂，峰值后均有明显的浓度降低趋势，在降雨后期浓度一直保持在最低值，即使出现降雨的峰值，污染物仍保持低值不变。合流制调蓄池对污染物的具有滞留削减作用由于合流制排水系统能够截流一部分初期雨水，调蓄池的启用时间滞后降雨开始时间9-50min不等，降雨强度低，能够截流的雨水径流越多，由于浓度峰值滞后降雨峰值，调蓄池基本能将污染浓度高的径流污水滞留，随着降雨强度的增大，虽不能滞留浓度最高的那部分污染物，也能够尽量接近浓度高值。3峰值后污染物降低趋势不同4新昌平排水泵站降雨等级(mm)降雨次数(次)调蓄次数(次)排江次数(次)1015933810~2558832025～5013281150～1004104100～2001712001111总计23617245调蓄池的使用频率和放江的发生在降雨量0-50mm的范围内较集中，调蓄池的平均累计使用频率达到86%，放江的平均累计频率达到87%，其中在降雨量10～25mm范围内，调蓄池的使用频率和放江的发生频率最高。两年间，新昌平调蓄池共削减暴雨溢流水量2709000m3，年均削减溢流水量1354500m3，年均溢流量削减比例分别达到了40.1%新形势下的若干思考新一轮排水规划污水规划雨水规划•全面实现污水管网全覆盖、点源污染全收集全处理、面源污染综合治理的方针，⑴对初期雨水污染治理要求：合流制初雨截流标准11mm，分流制5mm⑵污水处理厂污水规划规模为1.5倍日均污水量•新建地区采用分流制，建成区维持原有排水体制，总体上以分流制为主，合流制为辅的总体格局下：⑴增设调蓄设施实施策略，提高城市排水防涝能力，控制初期雨水污染3排水管网1水环境2水安全4处理设施两水平衡厂网协同提质增效一、关于合流制管网出流污染的控制方式途径第一，既然是合流制，则首先应该在截上做文章，截流倍数是“王”，是主要的实现途径，是最没有争议的或者讲比较容易达成共识的措施，应该把它的文章做足。第二，截加蓄，或许是比较合适和经济的途径。由于在实施的过程中不可能无限放大截，无论规划、技术、经济、空间等等存有不合理不经济之处，事实证明，有了截再加上蓄，对合流制溢流控制有