老城区合流制排水系统CSO 调蓄池容积计算方法——以西南地区某市中心城区CSO 调蓄池容积计算为例

向 熙 陈家平

（云南省设计院集团有限公司，云南 昆明 650000）

许多城市在进行城市改造时受历史条件及客观因素的制约，老城区的排水系统无法彻底改造成分流制系统。对不便于进行雨污分流改造区域的合流溢流口建设调蓄池，将初期污染物浓度高、超过水体自净能力的这部分合流水量调蓄，在降雨过后，在一定时间段内输送至合流污水截流干管或附近污水厂，避免直排河道，可以有效削减水体污染，是解决老城区合流制溢流污染的有效途径[1]。

本文以西南地区某市中心城区一个主要溢流口服务区域为例，采用截留倍数计算法和溢流体积控制率法对调蓄池容积进行核算，同时以实测溢流数据进行复核，进而得到CSO 调蓄池的推荐有效容积。

1 工程背景

昭通市昭阳区位于云南省东北端，于2018 年11 月成功申报“2018 年城市黑臭水体治理示范城市”。 实现合流制溢流污染总量削减是昭阳区黑臭水体治理的重要建设指标之一。

通过现场踏勘，老城区合流制区域内的河滨公园泵站溢流口为昭阳区汇水面积较大的合流制溢流口，通过在流域排水末端建设调蓄池，对河滨公园处现状溢流泵站的合流制溢流污染进调蓄控制，能够有效削减溢流泵站合流水直排河道污染。

2 区域排水现状

现状河滨公园溢流口汇水范围内为截流式合流制，区域内合流雨污水汇至昭阳大道排水干管，经末端溢流井截流后，旱季污水截流至下游污水管，经海楼路排水管输送至污水处理厂；雨季溢流的合流雨水通过建于昭阳大道与利济河交叉口东北侧的溢流泵站抽排至利济河，泵站按三年一遇降雨重现期，最大设计流量为2.68m3/s 如图1。

图1 河滨公园溢流口处排水现状

3 调蓄池容积计算

根据河滨公园溢流口附近排水现状，调蓄池进水为雨季昭阳大道溢流雨污水管分流，此时泵站阀门关闭；当调蓄池达到最高水位时，调蓄池进水阀门关闭，超量雨水通过泵站抽排至利济河；晴天，调蓄池内蓄水可压力排至环城西路污水管道，输送至污水处理厂。

根据中心城区排水管线物探资料，河滨公园调蓄池的汇水面积如图2 阴影区域所示。

图2 河滨公园调蓄池服务范围图

根据以上划分，河滨公园调蓄池的汇水面积为0.91km2，且汇水范围均为为老城区合流制排水区域，建筑及人口密度较大。

分别采用截流倍数计算法及截流率控制法计算调蓄池的调节容积。

3.1 截流倍数计算法

用于合流制排水系统的径流污染控制时，调蓄池的有效容积可按下式计算[2]：

V = 3600ti(n-n0)Qdrβ

其中，ti——调蓄池进水时间（h），宜采用0.5h～1h，由于合流制排水系统复杂，溢流事件初期效应不明显，本次计算取上限1h；

n——调蓄池运行期间的截流倍数，根据规范[3]，合流制系统截流倍数宜为2～5，本次计算取5；

n0——系统原截流倍数，根据现状旱季及雨季污水量实际情况，计算得出现状合流制系统截流倍数约为0.5；

Qdr——流井以前的旱流污水量（m3/s）；

β——安全系数，可取1.1～1.5，本次计算取1.5。3.1.1 单位面积污水量计算

采用单位建设用地综合用水量指标法计算各调蓄池汇水面积内单位面积污水量。根据中心城区远期用地规划图，计算汇水区域内各类规划用地所占比例，如表1 所示。

表1 汇水区域内各类规划用地所占比例

采用单位建设用地综合用水量指标法对汇水区域用水量进行估算，河滨公园调蓄池的汇水区域内用水量指标为142.16m3/ha·d，如表2 所示。

表2 调蓄池汇水区域用水量预测表

取污水排放系数为0.9，则河滨公园调蓄池的汇水区域内单位面积污水量计算结果为0.148 m3/km2·s。

3.1.2 调蓄池有效容积计算

按照截流倍数法计算调蓄池有效容积，结果如表3所示。

表3 河滨公园调蓄池有效容积计算表（截流倍数法）

3.2 溢流体积控制率法

根据《海绵城市建设评价标准GB/T51345～2018》[4]，控制合流制溢流污染的目标为“不得使所对应的受纳水体出现黑臭；或年溢流体积控制率不小于50%，且处理设施悬浮物SS 排放浓度的月平均值不大于50mg/L”。

3.2.1 径流控制率

通过调蓄池建设，使汇水区域内实现50%径流控制率，可以实现年溢流体积控制率不小于50%的目标。

根据《昭阳区海绵城市建设专项规划》，有如图3 控制降雨强度与径流控制率的对应关系。

图3 昭阳区控制降雨强度与径流控制率关系图

由以上曲线可得到，当控制降雨强度为6mm 时，可以实现50%径流控制率。

按下式计算调蓄池有效容积：

V=10DFΨβ

其中，D——调蓄量（mm），按降雨量计；

F——汇水面积（hm2）；

Ψ——径流系数，按照《昭通中心城市（昭阳区）排水专项规划》（2011-2030 年）及《昭阳区中心城区海绵城市建设专项规划》（2018-2030 年），取径流系数为0.6；

β——安全系数，可取1.1～1.5。

则调蓄池有效容积计算结果如表4。

表4 河滨公园调蓄池有效容积计算表（截流率控制法）

3.2.2 河滨公园溢流泵站实际监测数据

根据河滨公园溢流泵站2018 及2019 年实际运行数据进行规模计算，得到年溢流体积控制率不小于50%的最小设计降雨量为3.7mm，计算得到河滨公园调蓄池规模为2222m3。

3.3 调蓄池推荐有效容积确定

综合以上分析计算结果，河滨公园调蓄池建设规模计算结果如表5。

表5 河滨公园调蓄池建设规模计算结果

综合考虑以上两种计算结果，以及河滨公园泵站实际运行数据复核，确定本工程河滨公园调蓄池的推荐有效容积为3600m3，既可满足截流需求，又能实现年溢流体积控制率不小于50%的目标。

4 结论

调蓄池建设是老城区合流制排水系统溢流污染控制的重要工程措施，而有效容积的确定对调蓄池的建设至关重要。以西南地区某市中心城区一个主要溢流口服务区域为例，采用截留倍数计算法和溢流体积控制率法对调蓄池容积进行核算，同时以实测溢流数据进行复核，进而得到CSO 调蓄池的推荐有效容积为3600m3。