龙王港流域雨水管网排污现状调查与测量方法的探讨

杨志波 ，田旦，成国辉，戴建清

(长沙市规划勘测设计研究院，湖南 长沙 410007)

1 概 述

龙王港是湘江长沙段在河西建成区的主要支流，其在长沙市范围内的主要受水面积约109 km2，龙王港流域具有丰富的水系网络，包括龙王港及其支流雷锋新河、石坝河、马头坝河、梅溪河、七零一干渠、七零二干渠等。这些水系不仅是流域内的泄洪通道，同时也是流域内丰富的水景资源和生态资源。其流域涵盖长沙市河西主要的工业及建成区，区域内新建城区虽大部分实施雨污分流的排水措施，但是仍存在部分污水经雨水管道直排龙王港，造成了龙王港的污染。随着湘江航电枢纽的即将建成，湘江水位蓄升，龙王港自身的污水净化能力将明显减弱，为保护湘江水质及梅溪湖水源水质，龙王港流域周边污染亟待治理。

根据前期治理设想，对流域内建成区的雨水管网排污现状、管渠内污水流态、流量以及存在的问题进行详细的实地调查测量，找出污水直接排入雨水管道并最终排入龙王港导致其水质恶化的具体原因，为政府决策及截污改造工程设计施工提供依据。

2 排污节点调查测量方式

通过在枯水季节龙王港流域发现的排污口(包括咸嘉湖片区出水口、望月湖片区出水口、财经学院片区出水口、南园路片区出水口、麓云路片区出水口、肖河流域等)，逆流而上，并最终上溯至市政污水管道、各类小区化粪池、小区住户污水集中排放处以及个别厂矿污水接入点，从而掌握各支流的各个污水接入点的位置及状态。由于污水排放的时段性，各接入点及关键节点应在晴天的不同时段进行实地调查，才能最终确认是否有污水排入雨水管道。

由于确定并采用了逆流而上追查污水来源的办法，从而调查形成了一个覆盖全流域的树状结构，这是一次详细而且内容丰富的排水管线调查。

3 管线内外业作业过程

本次管线测量采用清华山维和我院联合开发的EPS2008 管线平台(如图1所示)。对新增管线和原有数据库管线调查采用不同作业方式。

图1 EPS2008 长沙管线平台

3.1 新增管线作业过程

本次调查采用逆流而上从污水排出口往上追溯，一直追查到污水源为止。追查过程中遇到新增管线时，外业采用清华山维和我院联合开发的PDA 进行草图绘制(如图2所示)，实地用红油漆编写与PDA 自动生成一致的点号，再利用全站仪或VRS RTK 将实地井位坐标进行测量，录入仪器的井位编号与实地编号必须一致。内业利用EPS2008 管线模块将PDA 草图与所测管点坐标进行匹配、属性重算、工程信息录入、数据合法性检查等步骤，最终得到所需的排水管线图。

图2 PDA 管线草图界面

考虑到PDA 屏幕较小，同时数据量大时其内置软件运算速度较慢等问题，对于复杂、涉及范围较大的管线外业调查可以采用根据实地管线的相对位置在空白纸上绘制管线草图，并将所调查的管线数据(埋深、管径、管偏等)标注在草图上，实地同样标注与草图相同的点号，用全站仪或VRS RTK 进行井位坐标测量。此方法相对于PDA 录入，外业效率较高，数据出错概率较小，同时调查当中发现任何问题可以随时记录在相应的管线位置，便于日后问题的查找解决。内业同样利用EPS2008 管线模块，将纸质草图所有信息录入到软件当中，录入时注意寻找规律，比如管径、材质相同的管线可以一次性录入，这样可以大大提高作业的效率。把所有信息录入完毕之后，下一步即可进行属性重算、工程信息录入、数据合法性检查等步骤，最终得到管线成果，但相对于PDA 管线调查，本方法内业工作量明显增加。

3.2 原有数据库管线作业过程

对于长沙市地下管网动态管理信息系统已有的管线数据修测同样有两种方法，第一种是利用PDA 修测管线，将库中下载的作业范围内管线数据及其地形图导入到PDA 中，在PDA 手簿上完成增加、删除管线点及属性录入等操作，内业将数据导入计算机利用EPS2008 管线模块处理即可。

第二种方法同样考虑到PDA 屏幕较小，数据量大时运行速度较慢的缺点，直接将库中下载的管线数据套上地形图打印成图，外业时在图上相应位置标注新增管点或者已有管线存在的问题，内业将外业调查新增或修改的管线在EPS2008 管线模块中进行处理即可。因为不像PDA 受屏幕大小及软件运行速度的限制，该方法外业效率较高，但内业工作量相对较大。

4 污水源及淤积情况调查

4.1 调查内容

(1)根据雨水管内旱季污水来源上溯进行调查测量，并最终追查至市政污水管道以及各类小区化粪池污水出水口或小区住户污水集中排放处，同时对污水源接入井的管线性质(雨水、污水、截污、临时排水、压力污水等)、管线平面位置、走向、埋置深度、断面形式及尺寸、材质、井盖标高等进行测量。

(2)对连续3 个晴天后管网管渠内污水流量、流态、淤积程度连续3 天、每天多时段进行测量。

4.2 污水源的确定

凡是3 个以上晴天下游出水口雨水管道有水流出，均应往上游追溯，直到发现水源为止。除了地下水渗入雨水管道形成的水源外，其他任何3 个以上晴天雨水管道水流的源头均应被确定为污水源。

4.3 排污量的测定

确定污水源以后，对污水源接入井在连续3 个晴天以后，进行连续3 个晴天每天4 个时段(8:00、11:30、18:00、22:00)的污水量测量。

(1)对于污水量较大的井位，采用HS－2B 便携式流速仪进行污水流速测量，同时量取污水深度，记录管径大小(矩形管道记录断面尺寸)。在进行流量测量时应将流速仪螺旋桨立于污水横断面中心处并且平行于污水流速矢量方向进行测量，为了确保数据准确，对同一时段同一方向流量进行3 次测量，取平均值记录。流量计算公式为:Q(L/S)=v(cm/s)×s(cm2)，其中Q为流量、v 为流速、s 为管道内污水截面积。将外业所测流速、水深、管径导入计算机，根据自编程序进行流量计算，同时利用程序自动将计算数据导入到流量调查表中(如表1所示)。

需要特别注意的是当管道内有淤积时，在计算污水截面积时应当剔除淤积物所占面积，不能简单地用污水深度及管径大小来计算截面积。

表1 流量调查表

(2)对于污水量较小无法利用流速仪进行测量的井位，可利用容器法进行流量测量，根据量筒收集的污水量及秒表测定的收集时间计算流量，其计算公式为:Q(L/S)=v(cm3)/t(s)，其中Q 为流量、v 为污水体积、t 为量筒收集污水时间。

4.4 淤积情况的调查

根据技术要求，需要对污水源接入井进行淤积情况的评估，分为“严重”、“一般”、“无淤积”三个等级。淤积深度超过管道直径1/4(矩形管道为矩形的高度)的被评定为“严重”，“一般”介于“严重”与“无淤积”之间。同时将淤积评定等级记录于表1中。

5 成果提交

本次龙王港流域排水管网排污现状调查与测量共完成了流域内近千公里管线调查，369 处流量测量，实地调查污水排入雨水管道主要节点430 处，经过本院与业主单位检查与验收合格后，将排污节点流量分布图、管线成果表、流量调查表、污水排入雨水节点表等全套成果资料提交设计单位使用。设计单位根据本成果所调查的污水节点分布状态、污水量的大小等特点，结合周边污水管网现状进行污水改造设计(如图3所示)。

图3 排污节点流量分布图

6 结 语

本文对基于EPS2008 长沙管线平台新增及修测管线内外业作业过程进行了介绍，对各种作业方法的优缺点进行了总结，同时探讨了如何追查及确定污水源的方法，通过自编小程序实现了流量计算及记录的自动化。本次龙王港流域雨水管网排污现状调查成果为政府对龙王港水质改造以及对龙王港流域城区雨污分流决策提供了依据，也为截污改造工程的设计及实施提供了最真实、可靠的第一手资料，取得了良好的经济和社会效益;为长沙市其他水系及城区雨污改造提供了宝贵的经验;同时本成果也丰富了长沙市地下管网动态管理信息数据库中关于污水源接入井污水流量的信息，但需要注意的是对于长沙地区来说污水流量的大小与气温有关，具有季节性的变化，每年6月～9月份为用水高峰期，污水量较大，而冬天相对较小，因此在截污改造设计时应考虑流量测定的时间。

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