初期雨水调蓄池建设与运行管理实践

刘黎明

（合肥市排水管理办公室，合肥 230001）

由于历史原因，合肥市老城区排水体制采用截流式合流制，各排水户内部均为合流制排水管道，在合流干管下游设置截流干管，将旱流污水截流排至污水处理厂。随着城市的发展、人口及用水量的增加，生活污水量显著增加，加之汛期降雨量多，河道排口发生溢流的频率和溢流量亦显著增加，河道在雨季污染严重。为解决上述问题，兼顾城区防汛排涝，在充分利用现有排水系统的基础上，在排水系统雨水排放口附近设置雨水调蓄池，可将污染物浓度较高的溢流污水或初期雨水暂时储存在调蓄池中，待降雨结束后，再将储存的雨污水通过无数管道输送至污水处理厂，以控制面源污染，降低溢流频率和溢流量，控制初期雨水和合流污水对河道造成的污染。

1 雨水调蓄池建设

1.1 选址

雨水调蓄池的位置应根据调蓄目的、排水体制、管网布置、溢流管下游水位高程和周围环境等综合考虑后确定。合肥市老城区范围现状划分为3个雨水排水系统和1个污水排水系统。其中，拟建调蓄池位于3个雨水排水系统中最大的一个系统内，服务面积约为2.9 km。该系统末端现有临近河道兼有排涝和截污功能的雨污一体泵站1座，泵站以南约200 m处为杏花公园人工湖和绿地，雨水调蓄池选址是杏花公园西北角绿地，西侧为环城西路，北侧为阜南路，临近雨污一体泵站，充分考虑了雨水调蓄池与雨污一体泵站的联动运行。同时，工程主体充分利用地下空间，采用全地下式结构，工程拆迁量小，最大限度减少了施工对社会的影响。

1.2 建设方案

调蓄池建设充分利用现有雨水、污水排水系统已建成的管道、泵站设施，综合考虑截污、排涝、初期雨水调蓄等功能。调蓄池进水引自道路合流干管，初期雨水经格栅拦污后进入池内，池内储水放空经污水泵站转输至污水处理厂。

1.2.1 主要设计参数

根据降雨资料及相关研究资料分析确定，本工程新增调蓄当量径流雨量8 mm，总服务面积为2.9 km，雨水管道设计重现期取3年，径流系数取0.75。污水管的旱流平均日流量取0.56 m/s，总变化系数为1.39，设计流量为0.78 m/s。截流倍数取2，雨季设计流量为2.34 m/s。

本工程雨水调蓄池占地2 500 m，其中，占用公园湖面面积约为1 680 m，占用公园绿化面积约为820 m。按照《室外排水设计标准》（GB 50014—2021），用于合流制排水系统的径流污染控制时，调蓄池有效容积可设计为17 500 m，平面尺寸为50 m×50 m，有效水深为8.5 m，放空时间为8 h，清淤时间（冲洗）为1 h。

1.2.2 主体结构

调蓄池净尺寸为48.0×48.0 m，与泵房合建，结构高度为10.8～11.3 m，底板埋深为12.8～13.3 m。调蓄池一部分位于公园人工湖水体内，一部分位于陆地范围，设计地坪标高约为11.80 m。结构形式为现浇钢筋混凝土结构。顶板厚为350 mm，池壁厚为700 mm，底板厚为800 mm，采用水平框架体系。施工方法为明挖施工。基础型式为筏板基础。采用锚杆抗浮，锚杆间距为1.8 m×1.8 m，锚杆长约为15 m，锚固体直径为200 mm。

1.2.3 主要设备

（1）进水闸门。设置多功能手电两用进水镶铜铸铁方闸门2套，闸门尺寸2 000 mm×2 000 mm，电机功率为1.5 kW，启闭力为6 t。

（2）进水格栅。调蓄池进口处设置2组三索式格栅除污机，每组格栅宽度为2 400 mm，格栅片宽度取10 mm，根据水泵叶轮间隙，栅间距取15 mm。设计过栅流速为0.83 m/s，安装角度为75°。

（3）放空方式与放空设备。调蓄池放空可采用重力放空、水泵排空和两者相结合的方式。本调蓄池采用重力放空与水泵排空结合的方式。一是重力放空。放空初期，进水闸门打开，利用调蓄池内最高水位与进水管水位高差，将池内的初期雨水倒流回进水管道排至污水泵站。二是水泵排空。重力放空结束后，进水闸门关闭，利用池内设置的2台潜水排污泵提升排空。排污泵流量为730 m/h，最大扬程为14.43 m，最小扬程为5.73 m，功率为37 kW。

（4）冲洗设备。调蓄池安装9套门式水力冲洗系统，冲洗长度大于70 m，冲洗污泥厚度大于50 cm，最大工作压力为12 MPa，采用不锈钢柔性金属密封。每套冲洗门尺寸为2 800 mm×400 mm，采用电动-液动控制，液压传动开启。

（5）除臭设备。初期雨水含有部分恶臭物质，臭气产生主要部位为进水格栅井及调蓄池检修孔，根据臭气产生的特点，采用1套天然植物液喷淋除臭工艺设备，设计流量为4 L/min，在格栅井及调蓄池透气孔处设置喷头54个。该工艺可以间断运行，具有投资成本较低、维护简便、安全无毒、对周边景观影响小等特点。

2 雨水调蓄池运行管理

2.1 调蓄池运行模式

结合防汛排涝和污水转输的要求，调蓄池与雨污一体泵站之间需要联动运行。为此，运行管理部门制定了两种运行模式。

2.1.1 旱季运行模式

调蓄池、雨水泵站进水闸门均关闭，雨水泵站及调蓄池停止运行，旱流污水进入污水泵站。

2.1.2 雨季运行模式

降雨初期或者降雨量较小时，调蓄池、雨水泵站进水闸门均关闭，由污水泵站截流初期雨水。当污水泵站水位接近8.0 m时，打开调蓄池进水闸门，初期雨水进入调蓄池。调蓄池池内水位达到7.8 m时，关闭调蓄池进水闸门，打开雨水泵站进水闸门。当雨水泵站前池水位达到9 m时，雨水泵启排。降雨结束后，前池水位降至5 m时，进水闸门关闭，调蓄池排空泵开启，排空调蓄池。

2.2 调蓄池积淤冲洗

调蓄池冲洗方式有门式自冲洗、水射器冲洗、水力翻斗冲洗等。结合其他项目使用经验，通过综合比选，本工程采用门式水力冲洗系统，冲洗方式为自冲洗。下面分析其运行方式。

2.2.1 充水

在调蓄池进水管侧的主体结构竖墙边，设置9个存水室构筑物，室面积为26.0～27.5 m，存水高度为2.2 m，室内坡度为20%。降雨过程中，在调蓄池未充满水之前，存水室中可预先充满水。

2.2.2 冲洗

当调蓄池排空后，浮球带动液压系统将存水室中的冲洗门开启，存水室中的拦蓄水形成强劲的席卷流，对调蓄池进行有效冲洗，拦蓄水及携带的沉积物被冲刷至出水收集渠，然后通过潜水排污泵排入污水管道。本冲洗系统可对调蓄池内廊道自动逐格顺次冲洗，或一次性同时冲洗。

2.3 运行期间存在的问题及应对

从格栅清渣与冲洗系统来看，初期雨水中携带大量的地面冲刷杂物，易造成格栅堵塞，形成较大的栅前栅后水位差，影响调蓄池进水。解决方案为：运行时及时清理格栅前杂物，定期维护检修，确保设备稳定可靠运行。因池内淤积导致门式冲洗系统拍门关闭不严，储水池内储水量、水位不足，影响冲洗效果。解决方案为：定期人工清理拍门下淤积，确保拍门闭合严密。

从在线水质监测系统来看，本调蓄池未安装水质在线监测仪表，无法实时获取初期雨水水质数据。解决方案为：采用人工定期采集水样，监测并分析初期雨水污染物特征。

2.4 近两年运行情况统计分析

本工程自建成移交以来，运行管理部门统计了近两年的运行数据。2020年和2021年累计调蓄水量为444 531 m，累计运行42次，其中，2020年度累计调蓄运行30次，调蓄水量为347 785 m，2021年度累计调蓄运行12次，调蓄水量为96 746 m。根据老城区合流制排水系统初期雨水主要污染物指标（见表1），估算近两年雨水调蓄池运行累计减少的初期雨水入河污染物总量，如表2所示。主要污染物指标有悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH-N）和总氮（TN）。

表1 老城区合流制排水系统初期雨水主要污染物平均值

表2 累计减少的初期雨水入河污染物

3 结语

初期雨水调蓄池是合肥市老城区初期雨水污染控制工程的重要建设内容，本文结合工程实例，总结了雨水调蓄池选址、主要设备选型的经验及运行管理方面存在的问题。本调蓄池近两年累计调蓄水量44.5万t，累计减少入河污染物SS 247 t，COD 152 t，TP 1.8 t，NH-N 4.7 t，TN 8.8 t，为初期雨水污染防治和城市防汛发挥了应有的作用。