一种河道截污堰设计

陈成峰 长春市市政工程设计研究院广州第一分院

1 前言

由于20世纪90年代排水管网多采用雨污合流体系，项目污水收集区域现状虽然已有DN800污水管网满足排水要求，但由于历史遗留问题，雨污分流并不彻底，部分污水直接通过4500mm×3500mm雨水箱涵排入河流，现在河流北侧已有小型污水厂运营，设计满足周边住宅及电子厂房污水处理要求。为处理上游污水治理下游河道，现打算设计一座截污堰，设计原则为：①旱季不溢流；②雨季不内涝；③减少黑臭水体；④尽量维护简单。

2 工程概况

现状箱涵涵底高程为15.656m（4000mm×3500mm箱涵），现在排出口的淤积、水位较高；污水收集区域面积371ha，主要为电子厂及住宅区，其中电子厂面积约为220ha，住宅面积约为151ha，现状已有DN800污水管网，满足设计要求。项目附近的临时小型污水处理厂主要解决周边一些工厂污水排放，一些厂家由于历史原因混排污水到雨水管网的现象，因此，每日最大污水在7:00～9:30、21:00～23:00点时段。本项目拦河坝坝顶标高18.64m，雨季坝过水高度为0mm～500mm，旱季水面标高低于拦河坝顶约200mm～300mm。拦河坝起到提高河流水位，将水溢流到现状污水厂的作用，但同时引起排水管网上游排水不畅，且使河道堆积垃圾，污水收集不彻底，对河道下游造成较大污染。

现状小型污水处理厂，项目北侧有一小型污水厂：（1）全年最大日处理量为31000m3/日，正常日处理量为23000m3/日～25000m3/日；（2）现状提升泵站蓄容量300m3，泵组的抽排能力3台500m3/h（两用一备），3台250m3/h（两用一备）。

3 理论污水量计算

由于本项目缺乏水文资料，目前箱涵的雨污水排入的范围为规划结合现场排查资料得出。

（1）污水量计算

设计工艺流程：箱涵排出口加截流堰（含小型提升泵站）→现状提升泵站→小型污水厂处理→处理后补水流回下游河流。

由于箱涵非雨天时主要为排污水，可根据污水调节池设计方法设计截污堰容积。根据污水厂的各个时段污水处理量的实际测量数据绘制小型污水厂的原水流量逐时变化曲线（如图1）。

图1 小型污水厂的原水流量逐时变化曲线

再根据流量逐时变化曲线绘制出进水量累计曲线（如图2）。

图2 进水量累计曲线

（2）根据《进水量累计曲线》图表数据累加，每日排水量为23274m3/日，调节池的理论调节容积为：通过流量累计曲线的最高点与最低点作平行于OA的两条切线，得切点B、C，分别自B、C两点做平行于纵轴的直线，与出水累计曲线分别相交于D、E点。

线段BD所代表的水量为530m3，线段CE所代表的水量为220m3，BD+CE=530+220=750m3，即为调节池所需的理论调节容积。调节池的理论调节容积为750m3，即为调节池所需的理论调节容积。

由进水量累计曲线图可知，约在7:00时调节池全部放空，约在3:00时调节池全部充满。

（3）设计调节池容积设计中采用的调节他容积，一般宜考虑增加理论调节容积的10%～20%，本项目调节池的容积按750×1.34=1005（m3）来设计（最大日水量/平均日水量=31000/23274=1.33）。

4 截留堰的尺寸

①截留堰表面积A，m2，截留堰的容积V=1005m3，取水深h=3m，则池表面积A=V/h=1005/3=335（m2）（见图3、图4）。②采用截污堰的形式，面积大于350m2，有效水深3m，则池体有效容积为1050m3＞1005m3，满足设计要求。

图3 截污堰平面图

图4 截污堰剖面图（A-A）

本设计在堰内增加2台污水提升泵（一用一备），旱季时污水通过重力流排到集水池，小雨天或有加快处理污水要求时，可以关闭重力流污水管的阀门，开启污水提升泵，将污水抽到集水池。

水泵的提升量，以《进水量累计曲线》，连接O、A两点，则OA为调节池均匀出水量的累计曲线，其斜率即为调节池的控制出水流量，也是水泵的提升量，图中A点的累计水量为23274m3，相应的累计时数为24h，故可算OA的斜率为23274/24=970m3/h，高差按1m，水头损失按2m设计，则需要两台潜水轴流泵，流量970m3/h，扬程3m，功率15kW，查样本350QZB-70（流量1001m3/h，扬程3.72m，功率15kW），满足设计减少黑臭水体要求（见图4）。

5 结束语

设计截污堰平时依靠DN800重力流排污，每日最大污水在7:00～9:30、21:00～23:00（或小雨）时段，此时关闭DN800重力流排污的闸门，打开污水提升泵排入污水集水池，达到旱季污水不溢流原则，除了堰内设置电动阀门，还使用电气智能化的行程开关，大雨天时水位提高，通过液位流量计自动调节电动闸门（大雨20min后也需要开启闸门，否则此时较为洁净的雨水会对污水厂的微生物及细菌造成冲击），将雨水排入下游河道不会致使上游因堰的设置而产生雍水现象，不但满足雨季上游不内涝而且不需要工人操作；在现状箱涵出口设置回转式机械格栅，格栅95%透过率，自动收集较大污泥及垃圾，由工人通过斗车或小车运输，达到方便工人清理原则。