道路初期雨水界定及棄流裝置研究
關(guān)鍵詞:道路初期雨水；界定；棄流量；初期雨水棄流裝置
引用本文：侯文碩，周國(guó)華，葛銅崗，等. 道路初期雨水界定及棄流裝置研究進(jìn)展［J］. 給水排水，2022，48（2）：133-142.
我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，目前多數(shù)城市面臨缺水的問題，而北京、天津等大城市的供水已經(jīng)到了嚴(yán)峻時(shí)刻。同時(shí)，我國(guó)也面臨著復(fù)雜的城市內(nèi)澇問題，2008年至2017年近10年內(nèi)，每年有近170多個(gè)城市遭受不同程度的進(jìn)水受淹或發(fā)生內(nèi)澇，造成平均每年2 000億元左右的經(jīng)濟(jì)損失。另外，我國(guó)城市水污染問題也日益突出，每年污水的總排放量已超過100億m3。其中，城市化的快速發(fā)展，不透水面積的快速增加，改變了自然水文過程，是導(dǎo)致城市水資源短缺、城市內(nèi)澇和城市水污染問題的關(guān)鍵。因此，實(shí)現(xiàn)城市雨水資源化利用，不僅可以緩解當(dāng)前的水資源危機(jī)，而且可以在有效減小徑流量、削減洪峰量、延滯匯流時(shí)間的同時(shí)，補(bǔ)給城市生態(tài)水源、回補(bǔ)地下水、有效地改善城市內(nèi)澇及水污染問題。
據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，1949年至2019年中國(guó)常住人口城鎮(zhèn)化率由10.61%增長(zhǎng)到60.60%，在不透水地表中，道路在城市建設(shè)用地中占比很大，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公開數(shù)據(jù)，截止到2015年中國(guó)道路面積已達(dá)55.08億m2，相較于2005年增長(zhǎng)了15.86億m2。若從量的角度分析，城市道路雨水開發(fā)利用潛力巨大。
但在道路雨水資源化利用過程中，初期雨水污染問題是影響資源化利用的關(guān)鍵。道路雨水中污染物來源廣泛且復(fù)雜，且污染物的組成、性質(zhì)和沉積量的多少與路面材料、級(jí)別、老化及污染程度等因素有關(guān)；同時(shí)，空氣污染狀況、雨強(qiáng)、雨量、降雨間隔時(shí)間、降雨頻率、車流量大小及車載物的情況也會(huì)對(duì)道路雨水水質(zhì)產(chǎn)生影響。相關(guān)研究表明，降雨過程中一般初期雨水污染物濃度較高，隨著降雨過程的進(jìn)行，污染物濃度逐漸降低并趨于穩(wěn)定。為此，國(guó)外一些國(guó)家很早就開始重視初期雨水的污染問題，并形成了完整的道路雨水收集及處理系統(tǒng)。而國(guó)內(nèi)起步較晚，對(duì)于初期雨水的處理問題仍處在探索階段。劉靜等通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)初期雨水棄流有助于雨水凈化和利用程度的提升，同時(shí)也能有效降低后續(xù)雨水資源化利用成本、減少對(duì)受納水體的污染。由于道路雨水與其他下墊面相比，污染程度最為嚴(yán)重，且存在明顯的偶然性和波動(dòng)性，目前對(duì)道路初期雨水及其棄流量的界定仍未統(tǒng)一，但在實(shí)際工程中，若能按相關(guān)研究及規(guī)范棄流初期雨水，將棄流雨水排至市政污水管網(wǎng)，后期干凈的雨水排入蓄水池存儲(chǔ)利用或排入雨水花園、生物滯留池等進(jìn)行有效的資源化利用，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。
基于上述背景，本文介紹了相關(guān)研究中道路初期雨水及其棄流量的界定，并圍繞著道路初期雨水棄流裝置，從棄流原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)缺點(diǎn)及工程應(yīng)用幾方面進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。
1道路初期雨水界定
初期雨水一般指一場(chǎng)降雨過程初期的雨水，與初期沖刷有關(guān)。初期沖刷可分為濃度初期沖刷和質(zhì)量初期沖刷。當(dāng)徑流初期污染物濃度明顯高于后期時(shí)，則判定存在濃度初期沖刷，此時(shí)初期雨水可以認(rèn)為是水質(zhì)優(yōu)于某地區(qū)污水允許排放標(biāo)準(zhǔn)這段時(shí)間內(nèi)的雨水，但這種方法未考慮徑流量變化以及污染物在徑流的分配，難以準(zhǔn)確描述。隨著研究的深入，國(guó)外學(xué)者又提出了質(zhì)量初期沖刷，即初期徑流不成比例的攜帶了整場(chǎng)徑流中大部分污染負(fù)荷的現(xiàn)象，可以認(rèn)為當(dāng)徑流排放率小于初期徑流中污染物的排放率時(shí)存在初期沖刷效應(yīng)。BACH和何強(qiáng)認(rèn)為初期雨水是污染物濃度達(dá)到背景濃度或形成穩(wěn)定階段前的雨水，把初期污染物負(fù)荷占整場(chǎng)降雨污染物負(fù)荷50%～80%的雨水稱為降雨的初期雨水，張瓊?cè)A等結(jié)合初期沖刷概念，動(dòng)態(tài)定義初期雨水為攜帶50%污染負(fù)荷的初期降雨，表1為部分國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的初期徑流體積及初期徑流中污染物所占比例，在不同地區(qū)、不同判定標(biāo)準(zhǔn)下結(jié)果存在一定差異。
表1 部分國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的初期徑流中污染物所占比例
表2 道路初期降雨歷時(shí)匯總
表3 道路初期降雨量匯總
若不具備長(zhǎng)期測(cè)定道路徑流水質(zhì)的條件，可采用設(shè)計(jì)降雨法計(jì)算道路初期雨水棄流量。設(shè)計(jì)降雨法計(jì)算具體步驟如下：首先從設(shè)計(jì)降雨角度出發(fā)，參考相關(guān)文獻(xiàn)及研究成果，有針對(duì)性地確定棄流標(biāo)準(zhǔn)。其中，核心計(jì)算理念即對(duì)于研究地區(qū)設(shè)計(jì)降雨過程，在保障棄流初期水質(zhì)較差的雨水，同時(shí)能更有效的利用后期較干凈雨水的基礎(chǔ)上，確定最終應(yīng)棄流掉產(chǎn)流后多長(zhǎng)時(shí)間的徑流量，并定義道路初期雨水棄流量為損失量與產(chǎn)流后一定時(shí)間的徑流量之和。然后結(jié)合選定的棄流標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。首先，搜集降雨資料、選樣并進(jìn)行頻率分析，在中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)上下載氣象數(shù)據(jù)集，從數(shù)據(jù)集中選取并整理出研究地區(qū)較近的氣象站點(diǎn)逐日降雨量數(shù)據(jù)，選樣并繪制頻率曲線；再利用頻率曲線中不同設(shè)計(jì)頻率下日降雨量數(shù)據(jù)結(jié)合設(shè)計(jì)暴雨雨型，根據(jù)棄流標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到道路初期雨水棄流量；最后將計(jì)算結(jié)果與研究地區(qū)降雨特征及相關(guān)規(guī)范文獻(xiàn)進(jìn)行比較，綜合確定道路初期雨水棄流量。具體步驟如圖1所示。
圖1 具體步驟
結(jié)合上述具體步驟，以天津?yàn)I海新區(qū)為例進(jìn)行棄流量的計(jì)算。首先綜合相近研究地區(qū)中關(guān)于初期徑流時(shí)間文獻(xiàn)的研究結(jié)論，把一場(chǎng)降雨徑流中考慮2 mm損失量后30 min的徑流作為棄流標(biāo)準(zhǔn)。然后選取并整理天津塘沽氣象站點(diǎn)逐日降雨量資料，采用年多個(gè)樣本法進(jìn)行頻率分析，并繪制頻率曲線，計(jì)算中同時(shí)考慮長(zhǎng)歷時(shí)（24 h）與短歷時(shí)降雨（2 h），為了在棄流初期雨水的基礎(chǔ)上更充分利用雨水，選擇0.33年、0.5年、1年、2年一遇設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，由不同頻率下日降雨量計(jì)算得到24 h及2 h最大降雨量，并結(jié)合《天津市海綿城市建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》設(shè)計(jì)暴雨雨型分配，計(jì)算得到24 h、2 h降雨歷時(shí)0.33年、0.5年、1年、2年一遇下道路初期雨水棄流量的范圍分別為3~6 mm、6~14 mm，結(jié)合濱海新區(qū)降雨量在0~5 mm內(nèi)次降雨占到55.3%、每年前兩場(chǎng)降雨量在0~5 mm內(nèi)場(chǎng)次占到90%左右，以及經(jīng)驗(yàn)確定道路初期雨水棄流量的范圍為2~15 mm，最終建議濱海新區(qū)道路初期雨水棄流量為5 mm。2典型道路初期雨水棄流裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用
為了更好地進(jìn)行雨水資源化利用，必須要對(duì)道路初期雨水進(jìn)行相關(guān)處理，其中考慮處理成本，對(duì)道路初期雨水進(jìn)行棄流并集中處理是最經(jīng)濟(jì)的方式。初期雨水棄流裝置作為一種分流手段，能有效地分離初期雨水和后期雨水，控制雨水徑流中大部分污染物。初期雨水棄流裝置有多種分類方式，根據(jù)安裝方式的不同可分為管道安裝式、埋地式，根據(jù)控制方式又可分為自控型、電控型。
2.1 自控型初期雨水棄流裝置
自控型初期雨水棄流裝置一般不需要電氣設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)初期雨水的存儲(chǔ)或排入污水管道等，完成棄流目的并進(jìn)行有效地分離。自控型初期雨水棄流裝置可分為容積式、半容積式、旋流式、翻板式、切換式、跳躍井式等。
2.1.1 容積式棄流裝置
容積式棄流裝置將初期雨水暫存在棄流池內(nèi)，按初期降雨量界定初期雨水并結(jié)合匯水面積確定棄流池的容積。常見的容積式棄流裝置如圖2所示。初期雨水徑流由集水管進(jìn)入棄流池內(nèi)，隨著棄流池內(nèi)水位不斷升高，浮球隨之上升，浮球閥逐漸關(guān)閉，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的高水位后，浮球閥完全關(guān)閉，后期較為干凈的雨水徑流從旁通管流出并進(jìn)入后續(xù)雨水利用處理系統(tǒng)，待雨停后打開排空管閥門排空棄流池。控制方式除了采用浮球閥外，還可采用活塞、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的棄流器實(shí)現(xiàn)棄流量的控制。同時(shí)可以增加內(nèi)設(shè)浮球閥的調(diào)節(jié)池自動(dòng)排空棄流池內(nèi)雨水，或?qū)壛鞒氐撞吭O(shè)計(jì)為透水工布池底，棄流池內(nèi)蓄存的雨水可通過下滲補(bǔ)充地下水，改善傳統(tǒng)容積式棄流裝置在每場(chǎng)降雨過后需人工開啟閥門排放雨水的不足。排空管可接入污水管網(wǎng)或排入滲透系統(tǒng)中。
圖2 容積式棄流裝置
容積式棄流裝置運(yùn)行過程不受到降雨變化的影響，在棄流量的控制上具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便。對(duì)于匯水面積較小地區(qū)，需要收集的棄流雨水量相對(duì)較小，更宜采用容積式棄流裝置，但當(dāng)匯水面積較大時(shí)棄流池的容積較大，存在占地大且造價(jià)高等問題，同時(shí)排空管處容易產(chǎn)生泥沙淤積堵塞問題，后期人工維護(hù)成本較大；且在設(shè)計(jì)中未考慮不同降雨過程雨水水質(zhì)的影響。厲晶晶等采用了容積式棄流裝置進(jìn)行了工程示范的設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果的評(píng)估，研究地區(qū)位于江蘇鎮(zhèn)江市第三人民醫(yī)院，棄流池對(duì)應(yīng)匯水面積為350 m2，施工期為2009年4月，采用棄流3 mm的初期降雨量，確定棄流池容為1 m3，取長(zhǎng)寬高均為1 m，棄流池底采用透水混凝土，池內(nèi)雨水可通過滲透補(bǔ)充下水，池身為磚砌。通過對(duì)棄流池內(nèi)雨水及旁通管的出水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，得到幾場(chǎng)降雨中對(duì)COD的截留率在50%~70%，證實(shí)容積式棄流裝置運(yùn)行效果良好。
2.1.2 半容積式棄流裝置
為了解決容積式棄流裝置普遍存在的占地面積較大的問題，將棄流池內(nèi)一部分初期雨水直接排入市政污水管道或雨水管道，另一部分暫時(shí)存儲(chǔ)在棄流池內(nèi)，以達(dá)到減少棄流池的容積、減少制造成本的目的，此即為半容積式棄流裝置的工作原理。典型的半容積式棄流裝置如圖3所示，雨水由進(jìn)水管進(jìn)入雨水分流室，在重力作用下由分流板通過浮球閥進(jìn)入到底部的雨水棄流室，隨著雨水的匯入，棄流室內(nèi)水位不斷上升，同時(shí)上方浮球閥逐漸關(guān)小。當(dāng)棄流室內(nèi)水位達(dá)到設(shè)計(jì)高度時(shí)，進(jìn)出水處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。隨著降雨過程的進(jìn)行，部分進(jìn)入分流室的初期雨水由雨水排出管排出裝置，而另一部分會(huì)暫時(shí)儲(chǔ)存分流室中，分流室內(nèi)水位會(huì)逐漸升高，當(dāng)達(dá)到溢流堰高度時(shí)后期潔凈雨水通過溢流堰進(jìn)入雨水利用室，并經(jīng)由雨水收集利用管流入雨水利用設(shè)施。
圖3 半容積式棄流裝置
半容積式棄流裝置在棄流量的控制方面較為復(fù)雜，就上述半容積式棄流裝置而言，需確定雨水棄流室和雨水分流室的容積及浮球閥關(guān)閉前通過雨水棄流室排水管排出的雨水體積，三者之和為初期雨水棄流量。半容積式棄流裝置形式各異，大部分控制原理相似，一般為利用杠桿、彈簧、浮球閥、雙浮球、滑輪等控制排水閥門的啟閉，安全、節(jié)能且減少運(yùn)行成本。在匯水面面積較大的地區(qū)，從節(jié)省空間的角度考慮更宜采用半容積式棄流裝置。然而杠桿、浮球閥等容易老化堵塞影響裝置運(yùn)行效果，需定期維護(hù)更換，且大部分設(shè)計(jì)未考慮不同降雨過程雨水水質(zhì)的變化。2.1.3 旋流式棄流裝置
旋流式棄流裝置利用旋流分離原理分離初期、后期雨水。降雨時(shí)雨水沿切線方向進(jìn)入旋流篩網(wǎng)，篩網(wǎng)初期表面干燥，雨水受離心力及水的張力作用呈旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)流向裝置中心的排水管，因此初期雨水即被排入市政雨水或污水管網(wǎng)。隨著降雨的持續(xù)匯入，篩網(wǎng)表面逐漸潤(rùn)濕，水的張力作用逐漸減小，中后期水質(zhì)較好的雨水就能穿過篩網(wǎng)進(jìn)入集水管至蓄水池，典型的旋流式棄流裝置如圖4所示。
圖4 旋流式棄流裝置
由于SS為道路徑流中最主要的污染物，同時(shí)研究表明SS能吸附大量顆粒態(tài)COD、N、P，因此旋流式棄流裝置能在去除固體顆粒的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)凈化雨水水質(zhì)的效果，且下一場(chǎng)降雨的初期雨水能對(duì)裝置起到清潔作用，同時(shí)還可通過調(diào)整篩網(wǎng)的面積及目數(shù)按時(shí)間控制初期雨水棄流量。但旋流式棄流裝置更適用于在匯水面積和區(qū)域性質(zhì)較穩(wěn)定的地區(qū)，雨水徑流中垃圾等易堵塞篩網(wǎng)，且在整個(gè)降雨過程中底部排水管一直打開并處于棄流狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)棄流量的精確控制，存在部分中后期雨水進(jìn)入底部排水管不能進(jìn)行雨水資源利用的情況，設(shè)備的投資維護(hù)費(fèi)用較高。厲晶晶等同樣在江蘇鎮(zhèn)江市第三人民醫(yī)院進(jìn)行了旋流式棄流裝置工程示范的設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果評(píng)估，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，確定了旋流分離器進(jìn)出口直徑、高度，旋流分離器的直徑、總高度及弧形擋板的設(shè)計(jì)尺寸，并通過在降雨過程中對(duì)旋流分離器進(jìn)出口水樣水質(zhì)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)出口水質(zhì)明顯好于進(jìn)口水質(zhì)，尤其對(duì)SS、濁度的去除效果最好。
2.1.4 翻板式棄流裝置
翻板式棄流裝置利用水力作用使翻板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，從而棄流初期雨水。初始時(shí)翻板處于傾斜位置，當(dāng)開始降雨后，初期的雨水從翻板下端排至市政雨水或污水管道，隨著翻板下雨水的增多，翻板在重力及水壓力共同作用下發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使翻板下端排水口封閉，當(dāng)水位繼續(xù)升高至溢流口后，后期雨水進(jìn)入雨水收集池進(jìn)行資源化利用，典型翻板式棄流裝置如圖5所示。柴宏祥等設(shè)計(jì)了一種新型翻板式棄流裝置，通過在固定斜板下方設(shè)置不同位置的卡座，實(shí)現(xiàn)了對(duì)初期雨水棄流量的調(diào)節(jié)。畢墨涵等對(duì)翻板進(jìn)行了改造，利用初期雨水重量、轉(zhuǎn)軸上發(fā)條裝置的回復(fù)力及磁鐵磁力，實(shí)現(xiàn)排除初期雨水和收集中后期雨水兩種狀態(tài)的自由切換。
圖5 翻板式棄流裝置
翻板式棄流裝置占地小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，能夠自動(dòng)排空初期雨水，可安裝于雨水匯水干管或雨水篦子下部，裝置不易淤堵，但在棄流量控制方面精度不夠，若降雨初期流量較大，可能瞬間使翻板發(fā)生翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致一部分初期雨水進(jìn)入雨水收集池，后期流量變小后，翻板恢復(fù)初始位置，可能導(dǎo)致少部分后期雨水棄流，同時(shí)裝置運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、翻板易損壞且不易維修。楊瀟等以西安理工大學(xué)網(wǎng)球場(chǎng)雨水利用工程為例，設(shè)計(jì)了翻板式棄流裝置，首先參考規(guī)范確定初期棄流量為3 mm，選擇了重現(xiàn)期分別為2年、5年、10年一遇6 h三場(chǎng)設(shè)計(jì)降雨，結(jié)合不同的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的尺寸，得到在設(shè)計(jì)降雨條件下，翻板式棄流裝置理論上能棄流3 mm初期雨水，符合設(shè)計(jì)要求，裝置運(yùn)行效果較好。
2.1.5 切換式棄流裝置
切換式棄流裝置在雨水井中進(jìn)行了改造，同時(shí)為與下游雨水井和污水井連接，埋設(shè)了兩根管，并通過手動(dòng)或自動(dòng)閘閥等進(jìn)行切換，利用初期雨水水質(zhì)差、流量小的特點(diǎn)進(jìn)行棄流的控制，典型切換式棄流裝置如圖6所示。吳強(qiáng)初根據(jù)連通管原理設(shè)計(jì)一種新型切換井，有效的實(shí)現(xiàn)初、后期雨水分離。還可以將棄流管設(shè)置成分支小管來?xiàng)壛鞒跗谟晁?，?dāng)雨水流量足夠大時(shí)，超過小管排水能力的后期徑流直接向游輸送再進(jìn)入雨水收集系統(tǒng)。
圖6 切換式棄流裝置
2.1.6 跳躍井式棄流裝置跳躍井式結(jié)合水力原理和井室的分布實(shí)現(xiàn)初期與后期雨水的分離。降雨初期雨水徑流流量小，通過雨水入流管末端后在出口處形成跌水，然后通過初期雨水截流溝排入污水管網(wǎng)中，后期隨著降雨強(qiáng)度的增大，徑流流量逐漸增加，在入流管出口處形成跳躍式下落，進(jìn)入到雨水出流管，圖7為典型跳躍井式棄流裝置。該方法依據(jù)雨水特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)分流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需人工維護(hù)，但棄流量控制不準(zhǔn)確。
圖7 跳躍井式棄流裝置
2.2 電控型初期雨水棄流裝置電控型棄流裝置加入了電氣設(shè)備來控制棄流過程，有利用智能流量計(jì)測(cè)量雨水徑流量的流量式棄流裝置和使用電子雨量計(jì)測(cè)量降雨量值的雨量式棄流裝置。流量式棄流裝置可將流量信號(hào)發(fā)送至中央控制器，并按照既定的程序控制電動(dòng)閥的啟閉，以實(shí)現(xiàn)初期雨水棄流，雨量式棄流裝置通過電控閥門，實(shí)現(xiàn)初期雨水和中后期雨水的分流。部分電控型雨量棄流裝置在容積式棄流裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，通過設(shè)置水位電信號(hào)液位計(jì)或雨停傳感器控制排空管處電磁閥的開閉，自動(dòng)排空棄流池內(nèi)雨水。李玫等設(shè)計(jì)了一種新型電控棄流裝置，如圖8所示，在裝置進(jìn)水管、出水管、棄流管及調(diào)蓄池處設(shè)置多個(gè)感應(yīng)器，利用電磁閥所在電路的電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)初后期雨水的分流，并自動(dòng)排空調(diào)蓄池內(nèi)的雨水。
圖8 新型電控式棄流裝置
除了流量式、雨量式電控棄流裝置外，還有根據(jù)雨水水質(zhì)判定是否棄流的水質(zhì)型電控棄流裝置。汪傳發(fā)等提出以電導(dǎo)率≤300 μS/cm作為水質(zhì)衡量及合格標(biāo)準(zhǔn)，研制了結(jié)合雨量和雨質(zhì)棄流的PLC、在線電導(dǎo)率儀和水位計(jì)一體化的雨水棄流設(shè)備，為棄流裝置的設(shè)計(jì)提供了新的思路和方法。羅川淦以粵中地區(qū)典型建筑小區(qū)為例，采用人工配水模擬雨水，分別讓配水和自來水通過實(shí)驗(yàn)裝置，并測(cè)定蓄水池水的電導(dǎo)率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水質(zhì)型電控棄流裝置具有較好的效果。電控型棄流裝置在精度上更準(zhǔn)確，尤其是水質(zhì)型電控裝置，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電氣設(shè)備較為昂貴，長(zhǎng)期暴露在潮濕的環(huán)境中容易損壞，且后期維護(hù)復(fù)雜成本高，更適宜設(shè)置在匯水面積較大、區(qū)域性質(zhì)不穩(wěn)定的地區(qū)進(jìn)行集中棄流處理。
2.3 不同類型棄流裝置的總結(jié)
棄流裝置匯總?cè)绫?所示，對(duì)于自控型棄流裝置而言，棄流原理一般依據(jù)初期雨水水量或流量特點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約成本、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，但均未考慮不同降雨過程的水質(zhì)變化，對(duì)于不同降雨類型棄流效果可能存在一定差異，棄流控制不夠精確；而對(duì)于電控型棄流裝置，棄流控制更準(zhǔn)確，其中水質(zhì)型棄流可通過監(jiān)測(cè)徑流中污染物濃度判定是否棄流，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行成本高、電器設(shè)備容易損壞。大多數(shù)棄流裝置更適宜在匯水面積較大地區(qū)進(jìn)行集中棄流處理，且由于容積式棄流裝置運(yùn)行過程不受降雨變化的影響，目前在實(shí)際工程中應(yīng)用最多。綜合不同類型棄流裝置的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，半容積式棄流裝置利用機(jī)械部件進(jìn)行分流，不僅占地面積小、節(jié)約成本、運(yùn)行維護(hù)頻率低，且控制分流較為靈活，在實(shí)際工程中可進(jìn)行大量推廣，同時(shí)針對(duì)于存在的棄流量難控制及棄流過程未考慮水質(zhì)的問題，可結(jié)合電控設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)完善，既保證棄流后溢流雨水水質(zhì)，又能最大限度減少棄流水量。
表4 棄流裝置匯總
3總結(jié)與展望 本文從理論及工程應(yīng)用兩方面介紹了初期雨水界定的相關(guān)研究結(jié)論，由于不同地區(qū)、不同路況、不同降雨類型下初期徑流體積及初期徑流中污染物所占比例存在一定差異，目前對(duì)于初期雨水的界定仍然沒有統(tǒng)一，目前國(guó)內(nèi)主要接受的方法，一是用初期降雨歷時(shí)劃分；二是按初期降雨量劃分，這兩種方法雖在實(shí)際應(yīng)用中方便操作，但也具有一定的局限性。因此，本文在總結(jié)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，定義道路初期雨水棄流量為損失量與產(chǎn)流后一定時(shí)間的徑流量之和，并提出采用設(shè)計(jì)降雨確定棄流量的方法，可在不具備長(zhǎng)期測(cè)定道路徑流水質(zhì)的情況下使用。以天津?yàn)I海新區(qū)為例，定義道路初期雨水的棄流標(biāo)準(zhǔn)為一場(chǎng)降雨徑流中考慮2 mm損失量后30 min的徑流，最終得到濱海新區(qū)道路初期雨水棄流量為5 mm。
初期雨水界定的不同理念，結(jié)合不同控制方式、棄流原理，產(chǎn)生了不同類型的初期雨水棄流裝置，在棄流量控制的精確性及靈活性存在一定的差異。不同地區(qū)道路雨水污染程度不同，選用棄流裝置時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況因地制宜。綜合不同類型棄流裝置的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，半容積式棄流裝置利用機(jī)械部件進(jìn)行分流，不僅占地面積小、節(jié)約成本、運(yùn)行維護(hù)頻率低，且控制分流較為靈活，在實(shí)際工程中可進(jìn)行大量推廣，同時(shí)針對(duì)于存在的棄流量難控制及棄流過程未考慮水質(zhì)的問題，可結(jié)合電控設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)完善，既保證棄流后溢流雨水水質(zhì)，又能最大限度減少棄流水量。
目前隨著海綿城市的進(jìn)行，雨水資源化利用工程日益增多，雨水資源化利用日益受重視，但大部分工程對(duì)初期雨水的棄流考慮不足。因此，從初期雨水棄流后集中處理的經(jīng)濟(jì)性和處理效率角度，在今后地雨水資源化利用工程中要通過初期雨水棄流，繼續(xù)大力推動(dòng)雨水資源化利用，以期更好應(yīng)對(duì)城市水資源短缺、城市內(nèi)澇頻發(fā)及城市水污染問題。
對(duì)原文有修改。原文標(biāo)題：道路初期雨水界定及棄流裝置研究進(jìn)展；作者：侯文碩、周國(guó)華、葛銅崗、陳亮、郭祺忠；作者單位：天津大學(xué)水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天津大學(xué)建筑工程學(xué)院、引灤工程管理局大黑汀水庫(kù)管理處、中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司、Department of Civil andEnvironmental Engineering, Rutgers University-New Brunswick?？窃凇督o水排水》2022年第2期。