CN103669547A - 提高城市防涝标准和控制水污染的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种提高城市防涝标准和控制水污染的方法，其在流域内主河道方向地面以下至少30m设置深层隧道系统，多个连接竖井分布于主体隧道上方，连接竖井的下端与主体隧道连接通，上端通过控制阀与城市浅层截污管道连接，排水泵站设于近主体隧道和城市下游水道以及城市排污水道旁，排空泵组通过管道将主体隧道与城市排污水道连通，排洪泵组通过管道将主体隧道与城市下游水道连通，利用降雨量的大小时空分布，并通过对深层隧道系统的调度运行，在大降雨量时主体隧道作为行洪通道提高流域防涝标准，在小雨量时主体隧道作为合流污水调蓄池发挥控制水污染的作用，本发明将排水主体隧道建设在地下深层空间，避免地面设施建设导致的房屋拆迁，降低投资。

Description

提高城市防涝标准和控制水污染的方法及设备

技术领域

本发明涉及城市内涝防治和水污染控制的方法，特别是涉及一种既能提高防涝标准、又能有效控制水污染的方法。

背景技术

随着城市的扩张和建设密度的加大，地面硬化率愈来愈高，原有的水库、山体、湖泊、鱼塘逐渐被侵占，河涌断面越来越窄，城市的地表储水、排水和自然净化能力大大减弱，加上城市热岛效应导致极端天气频发，城市水浸和内涝严重威胁着城市居民的生命财产安全，内涝问题已成为城市治水难题。

极高的人口密度和城市建设密度使得城市面源污染负荷迅速加大，降雨期间，地表径流初雨污染和合流制地区的溢流污染（CSO）日益严重，是城市水体污染的重要来源之一。

拓宽河道、建设大型排水渠道能提高城市排涝的标准，新增建设城市初雨和合流污水调蓄池是有效的水污染控制方法，但都会涉及大量的房屋拆迁和地下管线迁移，投资巨大。建筑密集和地下管线的复杂拥挤使得通过建设浅层地下排水管道来提高城市排水标准和完善截污系统变得异常困难。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种既可提高城市防涝标准又能有效控制水污染的方法及设备，其一方面可克服现有排水系统建设中需要大量房屋拆迁的缺点，另一方面克服现有排水设施功能单一化的缺点。

本发明目的通过如下技术方案实现：

提高城市防涝标准和控制水污染的设备，包括：

建立城市深层隧道系统，深层隧道系统包括主体隧道、连接竖井和排水泵站，排水泵站设有排空泵组和排洪泵组，主体隧道水平设置于城市地面以下至少30m，多个连接竖井分布于主体隧道上方，连接竖井的下端与主体隧道连接通，连接竖井的上端通过控制阀与城市浅层截污管道连接，排水泵站设于近主体隧道和城市下游水道以及城市排污水道旁，排空泵组通过管道将主体隧道与城市排污水道连通，排洪泵组通过管道将主体隧道与城市下游水道连通。

采用上述设备提高城市防涝标准和控制水污染的方法：

在降雨量小时，开启连接竖井控制阀，超过浅层截污管道能力的合流污水通过连接竖井进入主体隧道进行调蓄，在雨后开启排空泵组，将调蓄到主体隧道的合流污水通过城市下游水道输送到下游污水处理厂处理。

在降雨量大到超过了流域主河道的排涝标准时，同时开启连接竖井控制阀和排洪泵组，洪水从浅层截污管道通过连接竖井进入主体隧道并由排洪泵组排出到下游水道，主体隧道作为分洪通道。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的进步：

本发明将地下深层隧道用于排水工程，一方面，利用降雨量大小的变化特点，并通过对深层隧道的调度运行，使隧道在降雨量大的时候作为分洪通道排洪提高防涝标准，在降雨量小的时候作为合流污水调蓄池，控制水污染，使一条隧道设施利用降雨的时差分布兼具两种功能，避免了重复投资。另一方面，将排水隧道建设在地下深层空间，除了连接竖井占据较少的用地外，没有其他地面设施，避免了房屋拆迁。在流域内现有浅层河道排洪不及，存在内涝风险时，本发明将隧道作为流域的分洪通道，有效防止内涝发生，可以有效提高流域的防涝标准。

附图说明

图1为本发明的提高城市防涝标准和控制水污染的设备示意图。

具体实施方式

下面结合实例计算对本发明作进一步说明。

实施例1

广州某流域，流域范围12.47平方公里，流域主河道4.51公里，上游2.62公里覆盖为暗渠，下游1.89公里为明涌，自北向南汇入珠江。流域内为合流制排水体制，流域内沿线合流管渠汇入主河道，雨季通过合流管渠和主河道排涝；主河道沿线设有截污管道，在合流管渠出口设有截污设施。经计算：现有主河道水利防涝标准为11年一遇，沿线合流管渠市政排水标准为3年一遇，流域内主要排水管道为0.5~1年一遇，主河道沿线截污管道截流倍数为1.0。沿线5个主要合流渠箱年溢流次数分别为68次、32次、22次、37次、43次，溢流污染约220吨COD/年。

参考图1，采用本发明在下游河道方向自北向南地面以下30m设置1条内径为5.3米的深层主体隧道2，沿主体隧道2上方设置四座连接竖井3，连接竖井3的下端与主体隧道2连接通，连接竖井3的上端通过控制阀11与城市浅层截污管道1连接，四座连接竖井3的最大入流量分别为31m3/s、4.8 m3/s、4.8 m3/s、23 m3/s，隧道系统调蓄能力为6.3万立方米。

主体隧道2近末端设置一座泵站5，泵站5设有与主体隧道2连通的排水竖井4、排空泵组7和排洪泵组6，排空泵组7通过安装于排水竖井4内的排空管道71与主体隧道2连通，排空泵组7的出水口近城市排污水道8上方，排空泵组7能力为0.89 m3/s；排洪泵组6通过安装于排水竖井4内的排洪管道61与主体隧道2连通，排洪泵组6的出水口近城市下游河道9上方，排洪泵组6能力为48 m3/s。

采用上述设备控制水污染的方法，在降雨量小时，开启连接竖井3上的控制阀11，超过浅层截污管道1能力的合流污水通过连接竖井3进入深层隧道的主体隧道2进行调蓄，在雨后开启排空泵组7，将调蓄到主体隧道2的合流污水通过城市排污水道8输送到下游污水处理厂处理。

采用上述设备提高城市防涝标准的方法，在降雨量大到超过了流域主河道的排涝标准时，同时开启连接竖井3上的控制阀11和排洪泵组6，洪水从浅层截污管道1通过连接竖井3进入深层隧道的主体隧道2并被排洪泵组6排出到下游水道9，主体隧道2作为分洪通道。

经计算：主河道流域防涝标准提高到40年一遇，沿线合流管渠市政排水标准为10年一遇，流域内主要排水管道为5年一遇；根据2006年~2012年共7年的降雨资料进行计算，沿线5个主要合流渠箱年溢流次数大幅减少，分别为9次、6次、4次、3次、7次，削减溢流污染70%，减少溢流污染物约154吨COD/年。

实施例2

本实施例是实施例1的另一设计方案，采用本发明在下游河道方向自北向南地面以下30m设置1条内径为7.7米的深层主体隧道2，沿线设置四座连接竖井3，四座连接竖井3的最大入流量分别为41 m3/s、5.2 m3/s、5.3 m3/s、26 m3/s，隧道系统调蓄能力为10.6万立方米。

主体隧道2近末端设置一座泵站5，泵站5设有与主体隧道2连通的排水竖井4、排空泵组7和排洪泵组6，排空泵组7通过安装于排水竖井4内的排空管道71与主体隧道2连通，排空泵组7的出水口近城市排污水道8上方，排空泵组7能力为1.7 m3/s；排洪泵组6通过安装于排水竖井4内的排洪管道61与主体隧道2连通，排洪泵组6的出水口近城市下游河道9上方，排洪泵组6能力55 m3/s。

采用上述设备控制水污染的方法，在降雨量小时，开启连接竖井3上的控制阀11，超过浅层截污管道1能力的合流污水通过连接竖井3进入深层隧道的主体隧道2进行调蓄，在雨后开启排空泵组7，将调蓄到主体隧道2的合流污水通过城市排污水道8输送到下游污水处理厂处理。

采用上述设备提高城市防涝标准的方法，在降雨量大到超过了流域主河道的排涝标准时，同时开启连接竖井3上的控制阀11和排洪泵组6，洪水从浅层截污管道1通过连接竖井3进入深层隧道的主体隧道2并被排洪泵组6排出到下游水道9，主体隧道2作为分洪通道。

经计算：主河道流域防涝标准提高到50年一遇，沿线合流管渠市政排水标准为20年一遇，流域内主要排水管道为10年一遇；根据2006年~2012年共7年的降雨资料进行计算，沿线5个主要合流渠箱年溢流次数大幅减少，分别为7次、5次、3次、2次、6次，削减溢流污染89%，减少溢流污染物约195吨COD/年。

实施例3

本实施例是实施例2的另一设计方案， 采用本发明在下游河道方向自北向南地面以下30m设置1条内径为7.7米的深层主体隧道，沿线设置四座连接竖井3，四座连接竖井3的最大入流量分别为23 m3/s、4.8 m3/s、4.8 m3/s、23 m3/s，隧道系统调蓄能力为10.6万立方米，排空泵组能力1.7 m3/s，排洪泵组能力48 m3/s。

采用上述设备控制水污染的方法，在降雨量小时，开启连接竖井3上的控制阀11，超过浅层截污管道1能力的合流污水通过连接竖井3进入深层隧道的主体隧道2进行调蓄，在雨后开启排空泵组7，将调蓄到主体隧道2的合流污水通过城市排污水道8输送到下游污水处理厂处理。

采用上述设备提高城市防涝标准的方法，在降雨量大到超过了流域主河道的排涝标准时，同时开启连接竖井3上的控制阀11和排洪泵组6，洪水从浅层截污管道1通过连接竖井3进入深层隧道的主体隧道2并被排洪泵组6排出到下游水道9，主体隧道2作为分洪通道。

经计算：主河道流域防涝标准提高到40年一遇，沿线合流管渠市政排水标准为10年一遇，流域内主要排水管道为5年一遇；根据2006年~2012年共7年的降雨资料进行计算，沿线5个主要合流渠箱年溢流次数大幅减少，分别为7次、5次、3次、2次、6次，削减溢流污染86%，减少溢流污染物约189吨COD/年。

上述仅为本发明的几个具体实施方式，由于流域面积不同、河涌排涝能力不同、流域内排水设施不同，存在的水涝风险和污染问题也不同，流域内建设条件因素也是影响深层隧道的计算，因此在不违背本发明实质和所附权利要求范围的前提下，可以对本发明的一些参数进行适当调整，以适应具体的情况。但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.提高城市防涝标准和控制水污染的设备，其特征在于：

建立城市深层隧道系统，深层隧道系统包括主体隧道、连接竖井和排水泵站，排水泵站设有排空泵组和排洪泵组，主体隧道水平设置于城市地面以下至少30m，多个连接竖井分布于主体隧道上方，连接竖井的下端与主体隧道连接通，连接竖井的上端通过控制阀与城市浅层截污管道连接，排水泵站设于近主体隧道和城市下游水道以及城市排污水道旁，排空泵组通过管道将主体隧道与城市排污水道连通，排洪泵组通过管道将主体隧道与城市下游水道连通。

2.城市控制水污染的方法，其特征在于：

采用如权利要求1所述的设备，在降雨量小时，开启连接竖井控制阀，超过浅层截污管道能力的合流污水通过连接竖井进入主体隧道进行调蓄，在雨后开启排空泵组，将调蓄到主体隧道的合流污水输通过城市下游水道送到下游污水处理厂处理。

3.提高城市防涝标准的方法，其特征在于：

采用如权利要求1所述的设备，降雨量大到超过了流域主河道的排涝标准时，同时开启连接竖井控制阀和排洪泵组，洪水从浅层截污管道通过连接竖井进入深层隧道的主体隧道并由排洪泵组排出到下游水道，主体隧道作为分洪通道。

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