隨著國內(nèi)大城市污水處理率的逐漸提高，國內(nèi)對管道系統(tǒng)的地下水入滲問題目益關(guān)注，特別是平原河網(wǎng)高地下水位地區(qū)。開展地下水滲入/流入量等外來水量及污水管網(wǎng)破損等情況的研究是一項迫切的任務(wù)，目前國內(nèi)外已對此做過較多研究，對污水管網(wǎng)發(fā)生滲漏的管段進行診斷并確定入滲和入流水量，對于提高污水管網(wǎng)的運行效率具有重要意義。

 

       本文針對平原河網(wǎng)地區(qū)某示范區(qū)的工業(yè)廢水和生活污水管網(wǎng)的主要泵站的外來水量開展了相關(guān)研究，主要分析了各重要泵站節(jié)點的全年水量平衡，并考察了常規(guī)工況、節(jié)假日工況、小雨工況及大雨工況等4種工況下的水量平衡，建立該市污水外排系統(tǒng)的旱天及雨天進水水量平衡關(guān)系，從而進一步分析旱季及雨季污水管網(wǎng)節(jié)點水量平衡關(guān)系和水量沿程變化規(guī)律，有助于判斷污水管網(wǎng)破損程度及城市管網(wǎng)維護。

 

       part1研究方法

 

       1.1研究區(qū)域

 

       平原河網(wǎng)地區(qū)某市某示范區(qū)的污水管網(wǎng)平面如圖1所示，示范區(qū)面積約為186km2，排水管線長約為7.6km，設(shè)計污水量輸送規(guī)模為12萬m3/d。重要泵站節(jié)點中，泵站1在上游，泵站2在中游，泵站3在下游，圓點為某示范區(qū)內(nèi)18家工業(yè)企業(yè)所處位置。

 

 

       1.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)概述

 

       (1)降雨數(shù)據(jù)

 

       根據(jù)提供的資料，收集位于某示范區(qū)內(nèi)的某雨量站2018年的逐日降雨數(shù)據(jù)。

 

       (2)河道水位數(shù)據(jù)

 

       收集某示范區(qū)西北角某水文站2018年的逐日河道水位數(shù)據(jù)。

 

       (3)污水管網(wǎng)數(shù)據(jù)

 

       示范區(qū)內(nèi)的排污管線主要由1條由北至南的壓力管及兩側(cè)收集工業(yè)廢水的支管構(gòu)成。壓力管覆土深度約為1m，管徑為dn600，直至泵站1。泵站1與泵站3之間的主干管為重力管，管徑由dn1000逐步增大到dn1800。

 

       (4)泵站數(shù)據(jù)

 

       主要收集圖1中3處泵站2018年的泵站運行數(shù)據(jù)。

 

       (5)工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)

 

       根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及資料收集，收集到某示范區(qū)內(nèi)18家工業(yè)企業(yè)的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。18家企業(yè)主要以印染紡織企業(yè)為主(12家)，食品加工(3家)，造紙、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)、金屬工具制造各1家。

 

       (6)其他邊界數(shù)據(jù)

 

       為了對區(qū)域更為準確地進行水量平衡分析，同時，對示范區(qū)上游的生活污水、主干線上兩處主要的流量匯入，以及泵站1與泵站2之間的流量關(guān)系進行界定與匡算。

 

       1.3研究方法

 

       以2018年作為研究基準年，以上述收集到的各類數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對各重要泵站的工業(yè)廢水、生活污水、雨水及地下水進行匡算并分析。外來水量衡算分析的步驟：確定水量關(guān)系；確定地下水入滲與河道水位的關(guān)系；估算晴天生活污水量；分析確定雨水入流與降雨量的關(guān)系；全年水量平衡分析。

 

       q地下水入滲=q晴天夜間最小流量-q晴天夜間工業(yè)(1)

 

       q生活污水=q流量-q工業(yè)-q地下水(2)

 

       q雨水入流=q流量-q晴天(3)

 

       4種典型工況概況如表1所示。

 

 

       part2結(jié)果和討論

 

       2.1全年水量平衡

 

       根據(jù)2018年重要泵站節(jié)點全年水量平衡分析結(jié)果，如表2所示。

 

 

       2.2典型工況水量平衡

 

       2.2.1常規(guī)工況水量平衡

 

       根據(jù)常規(guī)工況下水量平衡分析結(jié)果，重點泵站節(jié)點常規(guī)工況水量關(guān)系如圖2所示。

 

 

       2.2.2節(jié)假日工況水量平衡

 

       根據(jù)節(jié)假日工況下水量平衡分析結(jié)果，重點泵站節(jié)點節(jié)假日工況水量關(guān)系如圖3所示。

 

 

       2.2.3小雨工況水量分析

 

       根據(jù)小雨工況下水量平衡分析結(jié)果，重點泵站節(jié)點小雨工況水量關(guān)系如圖4所示。

 

 

       2.2.4大雨工況水量分析

 

       根據(jù)大雨工況下水量平衡分析結(jié)果，重點泵站節(jié)點大雨工況水量關(guān)系如圖5所示。

 

 

       2.3比較分析

 

       2.3.1不同工況比較

 

       大雨工況下水量總量相對于常規(guī)工況下有所減少，可能是因為大雨情況下減少為示范區(qū)上游接入點管道溢流而進行泵站調(diào)度提前預(yù)排。常規(guī)工況和節(jié)假日工況下，分別選擇晴天，污水管網(wǎng)沒有雨水滲入。節(jié)假日工況下總水量急劇減少，約為常規(guī)工況下的一半。

 

       2.3.2沿程變化分析

 

       3個重要泵站節(jié)點沿程工業(yè)廢水占比不斷減少。根據(jù)水量平衡分析，沿程3個重要泵站節(jié)點的生活污水比例逐漸升高。根據(jù)水量平衡分析結(jié)果，沿程3個重要泵站地下水占比有所上升，可能是由于超齡服役、管道材質(zhì)等導(dǎo)致泵站2到泵站3之間地下水滲入較為嚴重。

 

       2.4工程應(yīng)對措施

 

       排水道地下水滲入量是地下水通過管道和檢查井等附屬構(gòu)筑物的不嚴密處滲入排水管道的水量。南方地下水位常年較高，排水管道由于超齡服役、管道材質(zhì)差、施工工藝落后等，導(dǎo)致地下水滲入較為嚴重。隨著管道使用壽命的延長，管道各種因素會導(dǎo)致管道損耗而使得管道的地下水滲入量增加，污水處理廠處理的污水量增加，造成工程的投資費用和工程費用都有很大的提高。因此，應(yīng)盡可能降低管道的地下水滲入量。

 

       part3結(jié)論

 

       (1)通過不同工況下以及全年的水量平衡分析，可對污水管網(wǎng)地下水入滲、雨水入流等外來水量定量評估；在常規(guī)工況下，重要泵站節(jié)點以工業(yè)廢水為主，約占60%～80%；地下水為10%～20%；節(jié)假日工況下，工業(yè)廢水占比急劇下降，約占40%～60%，地下水占比可高達30%；大雨情況下，由于存在雨水直接入流或者快速入滲現(xiàn)象，導(dǎo)致雨水占比明顯高于小雨工況，雨水占比為10%；

 

       (2)通過對關(guān)鍵節(jié)點地下水入滲、雨水入流等外來水量的占比分析，指導(dǎo)本區(qū)域排水污水管網(wǎng)聯(lián)調(diào)聯(lián)控，從而保障下游污水處理廠的穩(wěn)定運行；

 

       (3)通過污水管網(wǎng)上下游的水量衡算，可以輔助判斷污水管網(wǎng)外來水入流點的主要管段位置，結(jié)合分布式光纖測溫技術(shù)可以進一步準確判定外來水量入流點的位置。

 

       個人介紹

 

       馬翠香，女，河北唐山人。任職于同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，研究方向為流域水環(huán)境治理、廢物處理及資源化利用。主要參與“十三五”國家水專項課題以及國家重點研發(fā)計劃等多項國家級項目。