上海市调蓄池考察报告201104203

昆明主城市政雨污分流排水管网工程建设指挥部二O一年四月2011年4月6日及4月12日，省委常委、市委书记仇和两次对二环以内的合流制混合污水调蓄池及雨水调蓄池的选址情况进行了实地调研，并召开了现场会议，对有关工作进行了安排部署，提出了主城二环内雨污调蓄池，必须确保今年6月上旬动工建设，今年底前要全部建成并投入运营的高要求。由于昆明调蓄池的建设工作时间紧、任务重，而调节池建设在国内处于起步阶段，只有上海有相对成熟的研究及工程实践，昆明缺乏建设此类工程的实际经验，而目前承担昆明主城管网雨污分流工作的各设计院也没有进行过类似的设计。为了对国内的雨污水调蓄池建设工作加深认识，更好的推进昆明市雨污分流工程建设，加快二环内调节池工程的顺利实施，保证按照“三高”、“三化”、“三精”要求一步设计实施到位，根据昆明主城市政雨污分流排水管网工程建设指挥部专题会议研究、统一安排，经市领导批准，由指挥部李斌副指挥长带队，廖翌总工程师、合同计划处、设计技术处及工程处负责人参与，同时昆明市规划设计研究院、广州市市政工程设计研究院、中机国际工程设计研究院、中国市政工程西南设计研究总院、福州市规划设计研究院和武汉市政工程设计研究院安排技术骨干参加，于2011年4月15日至16日，对上海调蓄池的设计、建设及运营工作进行了针对性的实地考察及技术交流。通过考察及技术交流，我们对调蓄池的设计、建设及运营有了更加系统性的认识，对类似工程的建设实际有了直观的了解，可以直接指导指挥部现阶段的各项工作，收获很大，现将考察情况总结如下：一、考察学习情况在短短两天的时间内，我们主要进行了三个方面的考察及技术交流：首先，与上海市城市排水有限公司和上海科玛环境技术有限公司进行了技术交流，内容包括调蓄池发展历史、调蓄池的类型、作用和技术特点、国外调蓄池的应用概况、上海中心城区初期雨水污染现状、上海市调蓄池建设运行情况、调蓄池冲洗方式等，会中就调蓄池设计和运行方面的问题进行技术交流。其次，由上海市城市排水有限公司组织，参观考察了其管理的三个不同类别的调蓄池，即代表合流污水调蓄的新昌平调蓄池规模1.5万m3,代表分流雨水调蓄的芙蓉江调蓄池规模1.25万m3，代表管道合流污水调蓄及处理的薀藻浜调蓄池规模2.5万m3,就地处理池规模1m3/s（包含混凝反应和沉淀两个区）。在现场还就建设、运行、控制及管理与现场工作人员进行了充分的技术交流。23括计运行控制、形式布置的_第三，到上海绝大多数I程设计研究总院进行深入的设计层面上海排水系统概况及改造情况，交流了调等）并对功能保证、经济空制和设计经验方面作了深入的探取得好的效果。二、考察掌握的具体内容1、上海市排水系统及改造的基本情况（1）目前，上海市排水系统包括完善排水系统、不完善排水系统、低标排水系统、在建排水系统及自成系统，为合流制和分流制排水系统并存体制，合流制排水系统分布在中心城区苏州河沿岸，中心城区以强排水模式为主。根据2002年上海市城镇雨水系统专业规划，全市共规划建设排水系统361个，中心城区规划建设排水系统281个。2009年底，全市己建成排水系统250个,中心城区213个。3大片区、5大干线、213个排水系统的建立使得中心城区点源污染的控制率已达到85%。（2）随着点源污染治理的不断完善，中心城区面源污染对水环境污染贡献率已超过点源污染，而且，随着时间的推移，这一比例还将继续上升。因此，必须进一步完善和拓展水环境治理思路，确保水环境质量持续稳步提高。全市各类面源COD合计35.5万t/a,其中城镇地表径流面源污染COD24.26万t/a。中心城区地表径流面源污染COD8.61万t/a,浦西6.38万t/a,浦东2.23万t/a。由于地表径流面源污染短时间高强度集中排放，对地表受纳水体形成高负荷冲击,水质恶化、不稳定,影响水环境治理成果。（3）上海地处北亚热带南缘,东亚季风盛行,气候温和湿润,台风影响和降雨较多。上海降雨特征及排水标准为平均降雨日约132天，年均量约1150mm，全年70%左右雨量集中在49月。汛期降雨特征：历时短、强度大。上海现行的排水标准低于国内外许多大城市水平,导致暴雨期间超出设计排水能力的降雨径流形成溢流,严重污染城市受纳水体水质。随着城市大气污染及地面污染的严重,雨水径流污染愈加严重，初期雨水的污染更为严重。初期雨水污染主要来源包括：城市污水、排水系统管道沉积物及地表径流。在合流制区域，合流管道除输送旱季污水外，雨天还要输送雨水径流量，且雨水径流量大大超过旱季污水量。雨天时，每个截流点要把与雨水混合的污水截流到总管中去，其余超过截流管容量部分的水量就近排入受纳水体。2007-2009年苏州河沿岸排水系统初期雨水溢流量达3300万立方米/年，其中60集中于7-9月；初期雨水污染负荷大，上海中心城区苏州河沿岸泵站初期雨水中COD、氨氮等主要污染指标事件平均浓度分别超过410mg/L和25mg/L，超过地表水V标准9.3和11.7倍，对苏州河尤其是汛期水质造成严重的冲击性污染。（4）上海初期雨水污染控制与治理分四个区块进行：中心城区已建系统：建设调蓄池为主，附以实时监控系统以及改建部分管段，结合源头控制设施的利用。现已研究在苏州河底建隧道调蓄池,以提高中心城区的防汛排水能力,并减少雨天溢流污水对苏州河造成的污染。待建系统与旧城改造地区：雨水系统的建设将综合考虑污染控制的需要，积极采用适合上海本地情况的雨水最佳管理方法。中心城区新建系统：蓄排结合，提高城市雨水防汛标准的同时控制治理初期雨水污染。提出低影响开发，通过综合性措施从源头上降低开发导致的水文条件的显著变化和雨水径流对生态环境的影响。区县新建系统：按管道排水与天然沟渠、水塘相结合的方法，建设接近自然状态的排水系统，并注重通过工程性与非工程性措施对雨水污染开展源头控制。2、国外调蓄池的历史及建设概况自上世纪七八十年代以来，欧美等发达国家就已经将水环境保护的注意力投向城市雨水径流污染和合流制溢流污染的非点源污染领域。水文学、水力学以及计算机技术的发展促进了人们对雨水管理以及调蓄技术的研究。欧洲许多国家的排水系统以合流制为主。德国早在上世纪七十年代就开始对合流制溢流的调蓄展开研究，并且广泛应用，技术非常成熟。德国合流制下水道约占70%，分流制下水道约占30%，原东德地区以分流制下水道为主，原西德地区以合流制下水道为主。全德国的城市面源污染控制设施有:合流制雨水溢流调蓄池约3.7万座，总容积1400万m3；分流制雨水调蓄池约1万座，总容积1000万m3；污水处理厂1万座，平均每座污水厂有4.7座调蓄池。在德国，一般对分流制系统雨水不进行处理，如有必要，则采用雨水调蓄池对雨水进行沉淀处理，合流制系统雨水必须进行处理，在保证流入污水处理厂的水量不超过其设计允许流量的同时，使直接排放的雨水对水体造成的冲击性负荷在可接受的范围内。所有新开发区必须实施强制的“就地雨水滞留池”。在村庄和小城镇，建有滞留雨水的低地池塘，池塘内形成自然的湿地生态系统，在下雨时让雨水顺地势流入，雨水可通过植物的根系吸收入地，有利于地下水资源的增加，降低排入河道的洪峰流量。在城市内，提倡雨水回收利用，将屋顶雨水通过独立的雨水管道收集至地下储水池，经过简单的沉淀处理后达到杂用水质标准，用于冲洗厕所和浇洒绿化，还制定了有关雨水利用的法律，对雨水利用给予支持，如在新建小区之前，无论是工业、商业还是居民小区，均要设计雨水利用设施，若无雨水利用设施，政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。美国自上世纪七十年代开始对雨水径流污染和合流制溢流污染进行治理。美国环保局提出了雨水“最优化管理方法”BMPs),目标是从源头开始控制径流水量及其污染负荷。其具体措施包括减少直接连接不透水面积(directlyconnectedimperviousarea)、渗透设施(infiltrationfaeility)、滞留调节池(detentionbasin)截留调节池(retentionbasin)、湿地(wetland)与渗透性铺面(porouspaving)等。在这些工程性措施中，延时滞留调蓄池和截流调蓄池被评为第一等级，排名二、三，尤其在水质提高、流速控制、对各种土地的适应性和设计技术难度方面，得到较高的评价。由于调蓄池比其他工程性控制措施更适应于各种环境条件，在美国得到广泛应用，各州在进行雨水控制中都按照当地情况，建造了适宜的调蓄池。美国芝加哥有971km2合流制排水系统，执行隧道与水库计划(TARP),调蓄总容积1.68亿m3,密尔瓦基23.5km2合流制排水系统，13个雨水调蓄池，总调蓄容积16万m3。日本在对合流制系统的改造当中主要采用调蓄设施。例如日本的横滨市，年降雨量1600mm，排水管道坡度很大。为了降低初期雨水的污染,缓解暴雨积水,减少系统改建的投资费用,规划建设23个调蓄池。调蓄池容量大多在600080000m3,计划中最大的调蓄池容量达11万m3,总容积83万m3。调蓄池的体积为截流面积x5mm(即每100ha汇水面积建1座5000m3调蓄池)。调蓄池一般建造在地下,采用钢筋混凝土群柱结构,池水深610m,立柱中距56m。水池净高610m。顶部多为公共绿地、停车场或球场等。3、上海市调蓄池建设运行情况上海市在国内率先提出合流制排水系统污染物控制技术研究,在上海市城镇雨水系统专业规划和上海市污水处理系统专业规划的框架内,完成了“合流制排水系统初期雨水污染控制技术”、“中心城区和新城市化地区面源污染控制关键技术与示范工程”研究。研究表明,在城市雨水排放系统中建造雨水调蓄池可以在雨季时蓄积雨水,减少雨水资源的流失，有效地利用城市雨水、削减洪峰流量、缓解城市水涝，起到防洪防汛的功能，降低发生洪水灾害的可能性；旱季时，将收集雨水资源进行回用，对匮乏的水体资源也是一种有效地补充。另外，建立雨水调蓄池，也能极大地缓解暴雨初期排水管网的压力，延缓管网洪峰，降低管网溢流的可能性，防止出现城市积水点。在合流制区域，对苏州河沿岸泵站建雨水调蓄池,是消除排水泵站晴天污水排江,减少雨天排江次数和排江污染负荷,稳定苏州河水质达到景观水标准的重要措施。从2005年开始，上海在苏州河环境综合整治二期工程建设了5座地下式调蓄池，将合流污水调蓄池作为控制溢流污染负荷的重要手段，调蓄池（总容积70700m3）减少苏州河沿岸泵站放江雨水的污染负荷。在分流制区域，由于初期雨水携带大量沉积黑泥，COD浓度远高于黄浦江河水的水质标准，若直接入河，河水会发生黑臭现象，破坏沿岸水景的感观。黄埔江水景是2010年世博会最重要的景观之一，而世博期间正值上海汛期，降雨频繁，因此，控制初期雨水对黄浦江产生的污染是一项至关重要的工作。根据2010年上海世博会园区总体规划，世博浦东园区采用雨污分流的排水体制，建立了4座雨水调蓄池（总容积19800m3）,调蓄池出水均排入黄浦江。在管线改造区域，西区污水输送干线改造工程把原来接入老西干线的污水支线全部替换改接入新线内，从而使工程沿线的污水出路有新的保障，整个西干线改造工程包括：新建总管25公里及新建泵站2座（分别为新蕴藻浜和月罗路泵站）、改建1座（新村路泵站）。同时，配套新建了调蓄处理设施（容积25000m3）并设置应急排放口、支线改造工程、建立SCADA数字系统、老管处置等，新建西干线沿线将主要服务苏州河两岸普陀、静安、长宁、闸北、黄浦等5个区的部分合流污水，以及桃浦、南翔和宝钢地区的生活污水。同时，新建西干线设计中考虑了20的初期雨水及近期部分混接雨水问题。上海雨季时间约为全年的1/3时段，该调蓄处理池运营后，将使上海每年新增处理污水量624万立方米，减排化学需氧量约为1200吨/年。上海已建调蓄池情况一览表调畜池名称储存量/m3排水体制冲洗清淤模式建设情况成都路调蓄池7400合流制潜水泵搅拌+人工水力冲洗已运行江苏路调蓄池10800合流制水力冲洗翻斗已建成，试运行芙蓉江调蓄池12500合流制连续沟槽冲已建成，试运行梦清园调蓄池25000合流制水力冲洗翻斗已建成，调试新昌平调蓄池15000合流制连续沟槽冲已运行蕰藻浜调蓄池25000（带处理）合流制门式水力冲洗已建成，调试世博浦明泵站调蓄池8000分流制门式自冲洗已运行世博后滩泵站调蓄池2800分流制门式自冲洗已运行世博南码头泵站调蓄池3500分流制门式自冲洗已运行世博蒙自泵站调蓄池5500分流制门式自冲洗已运行合计115500以上研究与工程，在国内相关领域的研究与实践中，处于领先水平。然而调蓄池的应用效果、其较替代方案的优势、池子的规划布局并无系统的计算结果作为依据。用模型进行系统调蓄能力评估的研究相对较少，国内几乎没有相关研究成果。采用排水系统模型对系统进行评价是今后发展的趋势。三、对上海市调蓄池建设及运营管理工作的分析通过对上海市调蓄池建设及运营管理的详细研究，指挥部结合昆明的工作实际，总结出了上海调蓄池的几个特点：1、前期研究工作充分上海市从1998年开展调蓄池研究工作到第1座调蓄池建成历经数年研究。考虑到上海年均降雨约1200mm，降雨集中在4-9月，每场降雨历时短强度大，与德国的绵绵细雨不同，不能直接套用德国公式计算，要根据当地的实际情况进行修正。2、建设工作逐步开展上海市10座调蓄池的建设历经5年时间，因此创造了在设计、建设和运行过程中不断总结经验，以求达到更好的效果的机会，建设中的调蓄池效果越来越好。如：上海2006年建成的首座调蓄池成都路调蓄池，服务面积306公顷，池容7400m3，20062010年有效运行74次，年均削减初雨溢流量8.94万m3，初雨溢流量削减平均为8.84%；而2009年建成新昌平调蓄池，服务面积377公顷，池容1.5万m3,2010年运行68次,年均削减初雨溢流量53.11万m3,初雨溢流量削减平均为28.9%,单位面积的调蓄量比前者大大提高，其环境效应比前者大大提高。总之，上海随着调蓄池总规模的不断增加,大大削减了溢流量、实际提高了排水系统的截流倍数,延缓了初期雨水和合流污水的外排水体时间。3、调蓄池的设臵依托防洪排涝或污水输送泵站上海地势平坦,多为强排区,防洪排涝优先于污染控制,部分有条件的、系统干线泵站合建有调蓄池,常规运行模式是：旱季,污水泵运行,旱流污水打入干线压力管送污水厂处理；下雨时合流水先充满调蓄池,之后超量后续来水经排洪泵抽排入河道,雨停后污水泵将调蓄池储水逐步打入干线压力管送污水厂处理。通过对泵站运行的监测,对污水溢流次数、时间、水量、水质等资料较为容易掌握。4、调蓄池到污水厂的输送管线均为压力管上海调蓄池与泵站合建,调蓄池出水由污水泵打入污水干线（均为压力管）系统进厂。泵站进水前设格栅和栅渣粉碎机,粉碎后栅渣混合着污水输送到污水厂,因输送过程为全程压力管,不存在重力管中泥沙和栅渣的沉积问题。5、泵站调蓄池的附属设施和管理用房参观的3个调蓄池的控制室、配电室、设备安装检修起吊行架以及管理用房均位于地上,位于公共绿地中的泵站调蓄池的地上建筑物结合绿地景观建设。以昌平路调蓄池为例，虽号称是全地下式，但管理用房、控制室、设备起吊装置等建在地上，调蓄池的有效深度约为10m，调蓄池池底位于地下12.5m。多数调蓄池池底位于地下15米之内，上海仅个别调蓄池为双层调蓄池。根据上海市政院的经济比较，当池容确定后，有效深度6m、8m、10m的不同深度的调蓄池，以6m的更为经济。f1调蓄池地面建筑口池均设伍控浜自动监控系统一级干线提升泵站（新村路泵站）、三级干线提升泵站（月蓄池为上海污水旨平除臭塔罗路泵站）、末端的石洞口污水厂以及数十个支线泵站建立了监控调度中心，位于薀藻浜泵站。7、调蓄池设计是一项复杂的系统工程调蓄池的设计不是一个简单的储水容器，上海市政院特别强调，设计过程中，上下游的工况水位均使用理想状态水位，而实际运行过程中，往往不能达到，常常出现调蓄池不能正常进出水或有效容积不能充分发挥，每个调蓄池必须结合现场情况逐个分析，灵活采用串联或并联方式，选择不同的池型，因此目前的已建的池子中形状和池深都各不相同。同时，调蓄池的增加对外围污水输送和处理设施的影响应做好前期分析。8、雨水利用并不充分由于上海处于长江的出海口处，水资源比较丰富，只是一个水质型缺水城市，因此在其分流制区域的调蓄池中也主要考虑的是初期雨水的污染负荷的削减，而没有过多考虑雨水的收集利用，在设计中只有国外的经验可以借鉴。四、对昆明近期开展调蓄池建设存在问题在于2011年初，昆明主城二环内排水体制由“彻底雨污分流”转变为“维持合流制”，3月底到4月初中旬完成了23个调蓄池的选址和规模的确定，同时按照市委市政府的要求，二环内23个总计24.5万m3规模的调蓄池须在8个月内建成。由于规划思路原则的改变，导致研究时间不足，另一方面建设任务又异常艰巨，根据考察上海的情况比较，结合昆明的当前实际，我们认为目前存在如下问题：1、前期研究工作不充分；2、昆明对管网溢流情况缺乏监测，对当地降雨特征、溢流的监测分析，调蓄池的作用、类型、选址、规模、运行方式与主城排水系统中其他设施的匹配关系等缺乏充分的研究，计算得出的结果会有一定的偏差，修正困难。；3、对于新建调蓄池对污水厂规模的影响和污水输送处理模式缺少透彻的、系统性的分析，；4、承担设计工作的各家设计院缺乏调蓄池设计经验；5、建设运管单位缺乏调蓄池建设、运行、管理经验；6、调蓄池用地狭小，土地还待落实；7、建设工期短，施工期跨越整个雨季等。五、下一步工作的建议结合目前我们正在开展的各项工作，现提出以下建议：1、加大设计力量的投入由于承担设计工作的各家设计院缺乏调蓄池设计经验，因此急需各设计院充分发挥甲级院的技术优势，增加经验丰富的骨干设计人员的投入，增强设计力量，根据实际需要做出工作计划，按时按质地完成设计任务，特别强调调蓄池功能的保证和运行正常。2、场地的尽快落实由于目前在前期初步确定的二十一个施工场地中有接近一半以上的有调整，有些还未最终落实，结合各设计院从上海考察后对用地需求及调蓄池功能的优化，目前最重要的工作是结合各区、规划部门、土地部门、设计单位及建设单位，尽快逐一落实各块场地，才能将工作深入下去。3、调蓄池规模各家设计院应根据用地情况，因地制宜确定调蓄池规模，设计参数不一定强求各个调蓄池一致，在结构上应结合地勘、地下水位及雨季运行旱季空池的特点来确定处理方式。4、二环内污染物削减率市规划院应根据新确定的单个调蓄池规模，在可研中综合核算二环内是否达到既定的污染物削减的总体目标。5、控详规的调整二环外控详规编制单位（市规院和广州院），应结合主干管网系统（含泵站）现有的截流倍数和调蓄池对污染物的削减能力，核算昆明主城污染物削减目标是否达到；同时核算污水厂规模，明确调蓄池、污水厂的运行模式。6、旱季建设目前所确定的建设时间需跨越雨季，调蓄池开挖基坑较深，且均位于河道、沟渠或雨污主干系统及已有建筑旁边，雨季施工极为不利，况且建成时间恰为旱季，不能开展调试工作，仍需等到雨季才能开展调试工作。建议工期改为，2012年4月完工。7、分批建设由于调蓄池建设的条件各有不同，应制定一点一策的工作计划，有条件的、成熟的、重要的、大型的调蓄池先建设，成熟一个推进一个，经过2012年一个雨季的调试运行后，发现问题，进行优化，为后续调蓄池的的建设运管提供经验，避免调蓄池建设的盲目性。8、是否能做到完全地下式昆明市的调蓄池与上海市的不同，其主要目的是削减污染负荷，调蓄池内的泵站属小型泵站但却不能省略，承担逐步排空调蓄池的功能，因此泵站的附属设施也须配备，如格栅、臭气处理装臵等，相应的配电、控制、设备吊装、管理用房不太可能完全建在地下，须针对各调蓄池的实际情况合理布臵，同时应注重地面结构的设计应与周边的环境景观相协调。9、建议调蓄池的池体为一层鉴于施工期短，如果部分附属设施或管理设施下压到地下一层，地上还需保持2m覆土，调蓄池将位于地下2层，按5m的有效深度，则调蓄池底深度将超过10m，此时建设已有相当的难度，如为同时满足规模和用地的要求，坚持做到地下2层调蓄池，建设难度会大大增加，运行成本也相应增加。10、应考虑建设简单易清的沉淀设施上海薀藻浜调蓄池是带雨水处理功能的大型城市雨水调蓄池，经混凝沉淀后出水直接排江，其余9个调蓄池均未设一级强化处理系统，栅渣经粉碎机粉碎，与调蓄池泥沙一同用水泵输送到污水厂，因输送过程为全程压力管，不存在重力管中泥沙和栅渣的沉积问题。而在昆明大为不同，按照上海的不建处理设施的做法，初雨中的泥沙将泵入重力流的污水管或截污管输送到污水厂，昆明管道设计坡度较为平缓，泥沙很可能在沿途重力管道中沉积，需要增加建设简单易清的沉淀设施，保证下游管道的正常运行。11、建议考虑建设运行管理控制中心由于二环内将一次建设23个总计24.5万m3规模的调蓄池，从数量及总规模均将成为全国第一，由于排水设施的系统性，特别需要协调统一的运行调度来保证所有设施的运行效果，建议考虑建设运行管理控制中心实现联合调控。19