浅析崇明生态城截留系统截流效果

作者：郑晓敏

1崇明生态城截留系统

崇明东滩生态城占地1  250 hm2，位于崇明岛东端。本文研究区为东滩生态城一期工程，面积为393.8 hm2，主要有5条主干路（Z1路、22路、S1路、S2路、S3路），总长11 984 m，在5条主干路上安装23个旋流限流阀，形成由截留井堰前的管道和旋流限流阀两部分构成的截留系统。生态城排水系统为“雨污分流制，雨水就近排放”。图1为研究区域截留井位置图。

2截留系统截流效果分析

研究区截留系统对初期雨水的截流量主要包括两部分：一是截留井堰前的管道贮水容积；二是旋流限流阀在降雨径流过程中直接截流量。统计、计算整个系统截留堰前贮水容积的结果见表1。截留堰前贮水容积是指降雨时贮存在雨水管网系统中，随后通过旋流限流阀截流到污水井的初期雨水体积。

  截留系统主要体现在对初期雨水径流的SS、COD的截流。对SS、COD的截流效果分析是以初期雨水径流的截流量为基础。通过对年、月及日降雨量进行统计分析，将单日降雨量输入到已设定的SWMM模型中得出其径流曲线，依据各个截留子系统特性得出对应的截留量。

本文以2013年全年降雨事件为依托，并以某具有代表性的单个截留井为例，对每日降雨进行逐次分析，得出单个截留井对每日降雨的截留量。根据研究区域初期雨水SS、COD实测浓度，推求出研究区域截留系统对面源污染负荷截流效果。

2.1年降雨量分析

  通过对2013年全年降雨事件统计，全年共有107 d降雨，其中小雨82 d、中雨11 d、大雨10 d、暴雨及以上4d。将每日降雨情况输入SWMM模型中，输出每日降雨每个子汇水区的径流过程线，得出产生径流的降雨天数为50 d，产生径流的降雨量共有1 015.3 mm，占全年降雨量1 057.7 mm的96%。

2.2初期雨水截流量分析

  从表1可以看出，Z1北路上Y55截留井的截留堰前贮水容积比平均贮水容积略高，具有较好的代表性。因此，以该截留井为例，对其单日降雨的截流量进行分析。

2.2.1单次降雨截流量分析

  对2013年全年单次降雨Z1l北路Y55截留井的截流量分析，从全年50次产生径流的降雨事件中，分别选取具有代表性的1月13日（单峰型）、4月23日（双峰型）和7月30日（短历时强降雨）3d降雨为例详细分析其截流过程。

1)1月13日降雨Y55截留井截流量分析。1月13日降雨从5:00到13:00，降雨历时为9h，降雨量为9.5 mm，降雨过程见图2。

  将降雨数据输入到SWMM模型系统中，可得到各个子汇水区域的径流过程，在此基础上对各个旋流限流阀的截流量进行分析。

图3为Z1北路Y55截留井（子汇水面积2）截流图，从图3可以看出，A表示Z1北路Y55截留井所对应的子汇水区2（面积为25hm2）径流量为1 000 m3；旋流限流阀截流量线和径流量曲线交叉的下方区域表示旋流限流阀在适宜工作范围内的截流量：V1=252m3；斜线区域表示截留堰前贮水容积：V2=392.70 m3：Z1北路Y55截留井的旋流限流阀总截流量为V=V1+ V2=644.7 m3，截流率为

  2)4月23日降雨Y55截留井截流量分析。4月23日降雨从0:00到23:00，降雨历时24 h，

降雨量为15.2 mm，降雨过程见图4。

将4月23日降雨数据输入到SWMM模型系统中，得到各个子汇水区域的径流过程。图5为Z1北路Y55截留井（子汇水面积2）内的旋流限流阀截流量分析图。

  如上图所示，A表示Zl北路Y55截留井所对应的子汇水区2径流量：A=A1+A2=1 760 m3；旋流限流阀截流量线和径流量曲线交叉的下方区域表示旋流限流阀在适宜工作范围内的截流量：V1= Vl’+V1”=352.8 m3；斜线区域表示截留堰前贮水容积：V2= V2,+V2¨=392.70+302.40=695.10 m3.

  4月23日共发生2个降雨事件，中间间隔时间较长。第一个降雨事件，贮存在堰前管道里的初期雨水在间隔时间内通过旋流限流阀流人到污水管道中，完成一次容积的替换，管道替换容积为302.40 m3。

Z1北路Y55截留井的旋流限流阀总截流量V=V1+V2=1 047.90 m3，截流率为

3)7月30日降雨Y55截留井截流量分析。7月30日降雨从19:00到22:00，降雨历时为4h，降雨量为29.2 mm，降雨过程见图6。

  如图7所示，A表不Zl北路Y55截留井所对应的子汇水区2径流量为3 310 m3；旋流限流阀在适宜工作范围内的截流量：V1=50.4 m3；斜线区域表示截留堰前贮水容积：V2=v=392.70 m3。

Zl北路Y55截留井的旋流限流阀总截流量：V= V1+V2=443.10 m3，截流率为

  4)其他日降雨量分析。通过统计2013年全年50 d降雨日，Z1北路Y55截留井的截流情况：2013年全年降雨产生径流量约为136 890 m3，Z1北路Y55截留井年截流量约为29 290.86 m3，截流率约为21.40%。

2.2.2 SS、COD截流量

  本文选取在研究区雨天多次测定的SS、COD浓度的平均值为日平均浓度分别为158 mg/L、

42.15 mg/L。通过统计，计算出Zl北路Y55截留井对SS和COD的年截流量分别为4.63 t和1.23 t。Zl北路Y55截留井所对应的子汇水区2的面积为25hm2，本研究区域总面积为393.8 hm2，推算出截留系统对总研究区域的SS和COD的年截流量约为72.93 t和19.69 t。

3结语

  本文以崇明东滩生态城2013年降雨为例分析得出，生态城2013年共有50 d降雨产生径流，Z1北路Y55截留井对初期雨水的截流率为21.40%，对SS和COD的年截流量分别为4.63 t和1.23 t。由于生态城还在初期规划、建设中，没有大量的人为活动，SS和COD的浓度较低。

  远期来看，截留系统对SS和COD的截流量会不断增加，这将大大降低面源污染对自然水体的污染，具有很好的环境和经济效益。

从本文研究可以看出，由截留井堰前的管道和旋流限流阀两部分构成的旋流截留井在东滩生态城的雨水截留工程中得到很好的应用，可以广泛应用于我国的雨水截留系统。

4摘要：以上海崇明东滩生态城为研究对象，介绍由截留井堰前的管道和旋流限流阀两部分构成的截留系统在工程巾的应用，分析该研究区域的截留系统对于初期雨水径流的截流效果，为今后旋流截留井的广泛应用提供一定的理论基础。