[发明专利]基于排水管网特征预测合流制溢流的方法其及应用

说明书

本发明涉及一种基于排水管网特征预测合流制溢流的方法其及应用，排水区域内的至少一个干管网末端设有溢流堰，包括以下步骤：建立干管水量超过干管溢流口溢流堰堰高时所发生溢流的临界降雨强度Ic的计算公式；计算各干管网发生溢流所需的临界降雨强度Ic并作为溢流口发生的溢流阈值Ic’，得到排水区域内各汇水区的溢流阈值Ic’；将各汇水区溢流阈值Ic与最大降雨强度进行比较，当最大降雨强度大于汇水区的溢流阈值Ic，合流制溢流发生；反之，合流制溢流不发生。发明通过干管末端排口的特征参数预测合流制溢流是否发生，无需监测和模拟，简单易行，预测误差小，方法可靠，大幅度减少了溢流监测的工作量。

技术领域

本发明涉及一种基于排水管网特征预测合流制溢流的方法其及应用，属于涉及城市面源污染控制及管网优化改造技术领域。

背景技术

合流制排水管网同时收集、转运污水和雨水。降雨时，地表径流汇入管网系统，水流往往超过管网的输运能力。管网末端设置有溢流堰，如果水量未超过堰高，则全部水量转送到下游污水厂进行处理，如果水量超过堰高，则形成合流制溢流(CSO)，进入受纳水体，造成水环境污染。

合流制排水体系具有结构简单，造价低，建设周期短等优点。然而，排水管的容积是根据一定重现期的降雨设计的，一般是1-3年重现期。因而，管网容积不能满足超过设计值的水量输送。超过的水流通过溢流进入受纳水体，形成面源污染。近年，随着点源污染的有效控制，合流制溢流造成的面源污染成为受纳水体水质恶化的主因。以大肠杆菌为例，雨天受纳水体的大肠杆菌浓度较之晴天呈现出1-2个对数数量级的增长。

因此，通过管网优化改造及低影响开发技术控制合流制溢流的产生势在必行。首先应对区域的合流制溢流进行评估，对溢流频率高的汇水区进行优先控制。然而，由于各个汇水区域的土地利用方式，地形坡度，汇水面积，管网结构均不同，造成了合流制溢流的发生具有不确定性。同样的降雨条件下，有的区域可能产生溢流，有的区域可能不产生溢流。同一区域，在不同降雨条件下可能产生溢流，也可能不产生溢流。

如上，溢流的发生与否只能通过监测或者模拟获悉。但是，监测费时费力，效率低下，对所有区域进行监测几乎是不可能的。模拟虽然效率高，但是模型的建立要求精确的排水管网数据及其他地理信息参数，才能保证模拟结果的可靠。然而，很多区域不具备完善的排水管网台账，无法建模。即使可以通过模拟，计算出合流制溢流的发生，也无法识别影响溢流的主要因素，因而也就无法进行有效管控。此外，无论监测或者模拟，都无法提前判断溢流的发生与否，是一种滞后的溢流行为评估方法。

目前，已有的关于合流制溢流的发明，多集中在如何改善包括溢流井在内的溢流控制系统。现有的专利也是基于区域发生溢流的阈值，并结合降雨数据预测溢流的水力学行为。但是对于溢流阈值本身的简单预测方法，还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于排水管网特征预测合流制溢流的方法其及应用，不需要监测或模拟即可获得得到排水区域内各汇水区溢流阈值，能快速预测合流制的发生情况，预测误差小，方法可靠，能大幅度减少了溢流监测的工作量。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种基于排水管网特征预测合流制溢流的方法，其特征在于：所述排水区域内的至少一个干管末端设有溢流堰，各干管用于收集各自汇水区的雨水及生活污水，该方法包括以下步骤：

步骤①：建立水量超过干管溢流口溢流堰堰高时所发生溢流的临界降雨强度Ic的计算公式，

其中：Qw是干管溢流口堰高所决定的临界流量，C为地表径流系数，A为汇水区面积；

步骤②：计算各干管发生溢流所需的临界降雨强度Ic并作为溢流口发生的溢流阈值Ic’，得到排水区域内各汇水区的溢流阈值Ic’；