环东海域（下潭尾湾）排洪工程中调蓄池的设计及应用

杨明结

（厦门市市政工程设计院有限公司，福建 厦门 361000）

调蓄池是城市排水系统中一个重要组成部分，对城市排水系统性能和水环境的提升有着显著的促进作用。海绵城市建设，即采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施。而调蓄池能起到蓄以待渗、蓄以待净、蓄以待用、蓄以待排的作用，是解决城市涉水问题重要的工程手段之一。调蓄池按功能可分为径流污染控制调蓄、内涝防治调蓄、雨水利用调蓄等。在项目建设过程中，调蓄池常常设置在排水系统的过渡环节，上承截污管涵系统，下接污水净化设施，起到对雨水的收集及利用。

1 工程概况

1.1 工程背景

环东海域滨海景观带是近年来厦门市设立的重要形象窗口之一，致力于实现城市景观、生态、旅游、经济的和谐统一。但根据调查结果，环东海域（下潭尾外湾）呈中度富营养化，且呈现明显的由湾内向湾外递减的变化趋势。现状海水为劣四海水水质，主要超标污染物为无机氮和活性磷酸盐。其中无机氮浓度大于0.5 mg/L，活性磷酸盐大于0.05 mg/L[1-3]。超标污染物的主要来源为降雨冲刷携带大量地表污染物汇入河道和内湾而形成的面源污染。

本文针对初期雨水截流系统所需建设的调蓄池展开论述，从区位、规模、工艺、运行等方面分析调蓄池的设计和应用，可为行业相似工程项目提供借鉴指导依据。（图1）

图1 调蓄池设计思路图

1.2 调蓄池总体工艺流程

初期雨水经截流管和截流箱涵收集，通过分流井进入调蓄池格栅间，雨水经初步过滤后进入下层的调蓄池，降雨结束后一段时间通过潜污泵提升至下潭尾再生水厂，经过处理后排放至景观湖作为补水水源；而中后期雨水通过分流井、截流管以及截流箱涵排入内湾和外湾。

2 工程设计

2.1 汇流区域概况

结合地形、水系对片区的汇水区域进行划分，并遵循高水高排、低水低排的原则[4,5]，将下潭尾湾区分为4 个排水系统进行排放。如图2 所示，其中1#排水分区主要收集马巷镇区雨水，雨水主要由巷南路、翔安北路、翔安大道等雨水管道收集，最终通过内垵溪汇入下潭尾湾，该片区汇水范围约500 ha；2#排水分区主要收集亭洋、山亭村及周边地块雨水，雨水主要由翔安西路、后亭路等雨水管道收集，最终汇入下潭尾湾，该片区汇水范围约153 ha；3#排水分区主要收集火炬园区及周边地块雨水，雨水主要由翔安北路、翔安西路等雨水管道收集，最终汇入下潭尾湾，该片区汇水范围约438 ha；4#排水分区主要收集内垵、赵厝、西路村及周边地块雨水，雨水主要由翔安西路雨水管道收集，最终汇入下潭尾湾，该片区汇水范围约38 ha。进一步，四个汇水分区的初期雨水通过雨水管网分别输送至四座调蓄池（1#～4#），调蓄池平面位置布置在规划的绿地内。

图2 汇水流域划分图

2.1 调蓄池规模确定

调蓄池规模的确定应考虑旱季和雨季的条件，本次设置4 座调蓄池，均位于厦门市翔安区下潭尾湾。根据GB50014-2021《室外排水设计标准》[6]规定，初期雨水一般控制量在6 mm-8 mm，即可控制60%-80%的污染物。受用地和污水厂处理能力限制，下潭尾湾区建设初雨控制量为4 mm 的初雨调蓄池，则污染物削减率可控制在40%左右。雨后三天内，收集的初期雨水全部通过污水管网系统输送进入下潭尾再生水厂处理。

2.2 调蓄池主要内容

调蓄池主要包含垃圾清理系统、冲洗水泵系统、排空水泵系统、除臭系统、照明设备用电、智能控制系统、管理房等组成。

2.2.1 垃圾清理系统

调蓄池进水侧设有格栅间，用来拦截、清除大颗粒垃圾，从而调蓄池内部设备正常运行。格栅间内进水端侧设有附壁式闸门，闸门通常处于常开状态。格栅机均采用链条式回转格栅除污机。其中格栅机安装角度70°，格栅外形宽2 m，栅条间隙30 mm，单台电机功率3 kW。格栅井深和格栅高度根据调蓄池高度调整。

2.2.2 冲洗水泵系统

调蓄池冲洗系统目前比较成熟的工艺主要包括喷射器、门式冲洗系统、真空冲洗系统等。经工艺比选，本次冲洗水泵系统采用喷射器系统。喷射器安装于调蓄池底部，按照喷射器的辐射范围在池底进行安装，如无外部供水源的情况下，需要在调蓄池底板以下喷射器的水泵吸水口处做一个集水坑进进行蓄水。冲洗时，通过水泵吸水再经过混合喷射器的气液混合，形成高速的气液混合体，对调蓄池底部进行冲洗。喷射器冲洗还具有搅拌功能以防止颗粒物沉淀，其布置灵活，不受池型约束，可实现点对点无死角的冲洗。

2.2.3 排空水泵系统

调蓄池内雨水达到设计水位后，由潜水泵错峰抽排至市政污水管网，最终进入再生水厂处理。其中1#调蓄池配有两台水泵，一用一备，水泵参数：流量720 m3/h，扬程17 m，功率55 kW；2#调蓄池配有两台水泵，一用一备，水泵参数：流量600 m3/h，扬程15 m，功率45 kW；3#调蓄池配有两台水泵，一用一备，水泵参数：流量70 m3/h，扬程15 m，功率7.5 kW；4#调蓄池配有两台水泵，一用一备，水泵参数：流量180 m3/h，扬程22 m，功率18.5 kW。

2.2.4 除臭系统

调蓄池除臭工艺主要有生物滤池除臭[7]、活性炭除臭、生物土壤法除臭、除臭剂洗涤+生物土壤法除臭等。除臭剂洗涤设备作为应急除臭设备，平常不使用，当臭气浓度出现异常，气量增大超出设计范围时，或出现恶劣天气时，除臭洗涤塔自动运行进行应急除臭，保证除臭效果，达标排放，一次性投资较生物除臭低。“除臭剂洗涤+生物土壤法除臭法”在处理效果、后期运维管理上效果更好[8-11]，虽然占地面积较大，但置于调蓄池上方绿地就能解决问题，无需新增用地，因此本次除臭工艺采用“除臭剂洗涤+生物土壤法除臭法”，其工艺流程如图3 所示。需要注意的是土壤滤层使用一段时间后会板结，导致气体阻力逐渐增大，因此一定时间后需对土壤表层进行翻新，经验表明翻新时间间隔为三年左右。

图3 除臭工艺流程图

2.2.5 照明及自控系统

初雨调蓄池站的管理用房及控制中心采用线形LED 灯。自动化控制系统由现场测控终端和设置在控制室的SCADA 管理系统两部分组成。调蓄池控制采用集中管理、分散控制模式。每个调蓄池分别设一个PLC 站，在1#调蓄池站设控制中心。

2.3 调蓄池平面布置

图4 所示为调蓄池平面布置，主要包括配套设备用房和调蓄池主体。其中，配套设备用房内含有高低压配电间、格栅间、除臭间、值班室、楼梯，建筑占地面积约为300 m2。配套设备用房立面采取人造草皮、水刷石墙面、爬藤等方式作为用房立面的选择方式，周边场地结合景观植物作为视线遮挡与隔离，并起到提升景观效果的作用。其地面配套设备用房效果图如图5 所示。

图4 调蓄池平面布置

图5 立面效果：水刷石墙面+爬藤+植物隔离

考虑到有效水深、有效容积和用地限制，确定调蓄池主体尺寸如下：1#调蓄池尺寸：L×B =80×65 m，有效水深3 m；2#调蓄池尺寸：L×B =61×52 m，有效水深5 m；3# 调蓄池尺寸：L×B =26.5×15 m，有效水深3 m；4#调蓄池尺寸：L×B =40×40 m，有效水深3 m。调节池总体平面布置如图6 所示（以3#调蓄池为例），其中配套设备用房为地上结构，调蓄池主体为地下结构。

图6 3#调蓄池平面布置

2.4 调蓄池竖向设计

以3#调蓄池为例，竖向高程如图7 所示，调蓄池主体为地下结构，其进水标高为-0.95 m，地面标高为7.00 m。调蓄池底标高为-3.28 m，顶部标高为2.40 m，顶部覆土4.60 m。底部纵坡为1%，坡向提升泵坑，提升泵出口标高为4.80 m。设计水面标高为-0.15 m，则设计水深为3.13 m。此外，配套设备用房为地上结构，层高为4.40 m。

图7 3#调蓄池高程

3 结论

初雨调蓄池是解决城市内涝、水资源短缺、水环境恶化的重要工程手段。调蓄池在雨季时蓄水，减轻排水压力和水环境污染，旱季时经水质净化后排水作为城市水系统重要的补水来源。本文结合环东海域（下潭尾湾）建设的4 座初雨调蓄池，介绍其相关设计和运行方式，为相关行业提供重要的参考依据，对类似工程的建设具有指导意义。