改進型截流井在截流工程中的應用研究

合流製排水係統是將生活汙水、工業(ye) 廢水和雨水混合在同一管渠內(nei) 排除的排水係統。近年來，國內(nei) 外現狀老城區的合流製排水係統改造常采用截流式合流製。截流式合流製排水係統具有充分利用現有合流管涵、節省工程投資、可實施性強、對城市交通和周圍環境影響小等特點，一定程度上可以解決(jue) 早季汙水溢流和初期雨水的汙染問題，是一種經濟、快捷、有效的汙水收集形式。在現階段我國汙水管網係統建設中得到廣泛使用。

截流井是截流式合流製排水係統的一個(ge) 非常重要的節點，其直接決(jue) 定了係統的運行效果。現在常用的截流式合流製排水係統是在合流幹管的末端建設截流井，通過截流並內(nei) 的截流管將晴天或降雨初期的合流水截流，就近接入現狀或新建的汙水管道:隨著降雨量的增加，合流管涵中混入大量雨水，當合流汙水量超過截流管的輸送能力時，就從(cong) 截流井的溢流口溢流，排入下遊的管道係統或直接排入水體(ti) 。

截流井除可應用於(yu) 雨汙合流係統中，截流早季汙水和降雨初期一定濃度的合流汙水外，對雨水排水係統中的初期雨水棄流也具有一定作用。但是，傳(chuan) 統流井具有截流管易堵塞、截流水質和水量不穩定等缺點，同時還可能存在倒灌和引起上遊低窪點積澇的風險，故對傳(chuan) 統截流井進行研究與(yu) 改進具有重要意義(yi) 。本文通過對傳(chuan) 統截流井的特點和存在問題進行概括分析，提出帶自控閘門、下開式堰門或翻板式堰門的改進型截流井，並分析具體(ti) 工程案例，旨在為(wei) 各種情況下截流井的選型和應用提供思路，以提高傳(chuan) 統截流井的運行效果，最大程度發揮其工程效益。

傳(chuan) 統截流並優(you) 缺點分析

傳(chuan) 統截流井可以直接在現狀排水口進行改造，且不需要設備，造價(jia) 低，運行管理方便，在一定時期內(nei) 得到了廣泛推廣。但其也存在不少弊端，主要如下:①降雨初期通過截流管進入汙水係統的混合汙水量和水質都不穩定，汙水量增大且含有大量無機物，不利於(yu) 汙水處理廠的運行:②截流管管口的格柵很容易被雜物堵塞，造成汙水溢流，對水體(ti) 造成一定程度的汙染:③中、大雨期間，管涵內(nei) 以雨水為(wei) 主，導致進入截流管道的汙水濃度偏低，嚴(yan) 重影響汙水處理廠處理效果:④下遊受納水體(ti) 水位的標高一旦超過溢流口的底標高便會(hui) 倒灌，導致進入汙水處理廠的汙水量增加，增加汙水處理廠負擔，甚至影響其運行:⑤采用堰式截流井的堰頂高程如高於(yu) 當前合流排水管涵的底高程，還可能造成上遊低窪區域積水而引發內(nei) 澇。不同類型的傳(chuan) 統截流井特點詳見表1。

傳(chuan) 統截流井的防倒灌措施

鴨嘴閥和拍門是傳(chuan) 統截流井常用的防倒灌設備但其打開需要一定的水頭損失，密閉性能不好，也無法通過水位或水質控製設備的自動啟閉，存在一定的風險。鴨嘴閥還存在易被雜質堵塞、使用壽命短的問題，裝在沿海城市排海口上的拍門還會(hui) 因海蠣等生物附著生長而失效。

傳(chuan) 統截流井的防倒灌措施優(you) 缺點詳見表2.3 改進型截流井的特點和工作原理3.1改進型截流井的類型和特點改進型截流井通過增加可靠的技術措施和必要的設備針對性解決(jue) 傳(chuan) 統截流並存在的問題。首先是增大截流管，並在截流管口增設限流閘門，根據截流井內(nei) 的水質、水深控製開啟度，甚至在大暴雨期間完全關(guan) 閉，用於(yu) 控製進入汙水廠的水質和水量，並有效避免截流管被堵:浮渣擋板將水中的漂浮物攔截，不會(hui) 進入下遊承泄水體(ti) :自控閘門、液動下開式堰門和液動翻板式堰門除了可以防止汙水溢流汙染水體(ti) ，還可以根據截流井內(nei) 和下遊水體(ti) 的水位實現自動控製:液動下開式堰門和液動翻板式堰門還能根據上遊的內(nei) 澇要求和下遊河道的水位自動調節高度，事故斷電也可以自動確保現狀合流管渠的行洪安全。改進型截流井的類型和特點詳見表3。

3.2 帶自控閘門的改進型截流井工作原理晴天:排向截汙管處的手電兩(liang) 用啟閉機處於(yu) 升起狀態，閘門1處於(yu) 開啟狀態，河流直排口處閘門2始終保持關(guan) 閉狀態。汙水排入截流井，浮渣擋板前的落底可以初步沉澱去除較大雜質顆粒，後流經閘門1處的格柵進入截流管,早季汙水完全截流至汙水處理廠小雨:當超聲波液位計感應到截流井內(nei) 的水位未超過設定值(如超過截流幹管的內(nei) 頂標高)，兩(liang) 處閘門保持晴天運行狀態，初期雨水與(yu) 旱季的汙水一起進入汙水處理廠。

中大雨:當超聲波液位計感應到截流井內(nei) 的水位已經超過設定值(如超過截流幹管的內(nei) 頂標高)，關(guan) 閉閘門1,同時開啟閘門2,進入原合流係統排放模式。當超聲波液位計感應截流井內(nei) 的水位下降到設定值時(如截流管的旱季流量對應的水位),關(guan) 閉閘門2，同時開啟閘門1，即係統進入晴天模式。

3.3帶液動下開式堰門的改進型截流井工作原理

初始設定:實時監測截流井內(nei) 液位高度為(wei) 日，實時監測自然水體(ti) 液位高度為(wei) Ha，下開式堰門截流狀態下頂部高度為(wei) 截流倍數時對應的液位高度 Hb，確保上遊不出現內(nei) 澇的液位高度為(wei) Hc，下開式堰門的最大防倒灌高度為(wei) 關(guan) 閉時頂部最大高度 Hd。

3.3.1 正常運行模式

晴天時:截流管口的液動限流閘門處於(yu) 完全開啟狀態，液動下開式堰門處於(yu) 關(guan) 閉狀態，汙水完全截流至截流管並輸送到汙水處理廠。

小雨時:H<Ha，截流管口的液動限流閘門處於(yu) 完全開啟狀態，下開式堰門處於(yu) 關(guan) 閉狀態，初期雨

水及汙水進入截流幹管。中雨時:H>Ha，且H>Hb時，截流管口的限流閘門部分關(guan) 閉，下開式堰門向下部分開啟，混合汙水一部分進入到截流幹管，一部分溢流至下遊水體(ti) ，降雨中後期或大雨、暴雨時:H>Hd，限流閘門關(guan) 閉，下開式堰門完全開啟，混合汙水的水質較幹淨，全部排放至自然水體(ti) 。

降雨結束後且下遊承泄水體(ti) 水位下降時:Ha< Hb，重新開始一個(ge) 新的工作周期。

3.3.2 極限保護模式(優(you) 先級在正常模式之前)強製行洪模式:H>Hc時，下開堰門無條件完全打開，確保行洪安全:

恢複正常運行模式:H<Hc-200，係統退出極限保護模式，恢複正常運行模式。

3.4 帶液動翻板式堰門的改進型截流井工作原理帶液動翻板式堰門的改進型截流井初始設定水位同帶液動下開式堰門的改進型截流井。

晴天時:截流管口的液動限流閘門處於(yu) 完全開啟狀態，液動翻板式堰門處於(yu) 關(guan) 閉狀態，汙水完全截流至截流管並輸送到汙水處理廠

小雨時:H<Ha，截流管口的液動限流閘門處於(yu) 完全開啟狀態，翻板式堰門處於(yu) 關(guan) 閉狀態，初期雨水及汙水進入截流幹管。

中雨時:H>Ha，且H>Hb時，截流管口的液動限流閘門部分關(guan) 閉，翻板式堰門開啟一定角度，混合汙水一部分進入到截流幹管，一部分溢流至自然水體(ti) 。

降雨中後期或大雨、暴雨時:限流閘門關(guan) 閉，翻板式堰門完全開啟，混合汙水的水質較幹淨，全部排放至自然水體(ti) 。

降雨結束後且下遊承泄水體(ti) 水位下降時:Ha< Hb，重新開始一個(ge) 新的工作周期。

應用實例

在實際工程中應用，各種改進型截流井尚需結合實際情況進行合理調整,或與(yu) 其他設施設備結合使用。比如廈門島內(nei) 的牛頭山、廈金碼頭、第一碼頭等多個(ge) 截汙口的改造均采用帶自控閘門的截流並改進型。其既解決(jue) 了合流排放口的汙水溢流問題，也防止高潮位海水倒灌影響汙水處理廠的運行，在大雨期間自動關(guan) 閉閘，打開閘門2泄洪。廈金碼頭因沒有管理房，考慮台風天氣可能斷電且管理人員無法及時到場手動打開閘門2，在截流井的閘門頂端超過50年一遇高潮位處開了應急溢流口，確保了行洪的安全。曾經被國家部委掛牌督辦的新陽主排洪渠，通過綜合整治已經由“龍須溝”變“靚龍渠”，並多次登上了央視和各地媒體(ti) 的頭條。新陽主排洪渠南岸的兩(liang) 大城中村--新陽村和霞陽村總人口接近20萬(wan) ，前期也是采用傳(chuan) 統截流井在合流管涵排口進行截流改造。但效果很不好，加上管理不到位，截流係統幾乎陷入癱瘓。新一輪改造采用帶白控閘門的截流井2座，帶液動下開式堰門的截流井3座，帶液動翻板式堰門的截流井2座，並與(yu) 調蓄池結合，將早季及雨季小於(yu) 末端調蓄量(溢流倍數)的混合汙水抽排至汙水處理廠進行處理;當混合汙水流量大於(yu) 泵站排水流量和調蓄量時，超量混合汙水排至新陽主排洪渠。這些改進型截流井的采用為(wei) 新陽主排洪渠順利完成國家、省、市消除黑臭水體(ti) 的目標任務做出了重要的貢獻。

結語

隨著經濟社會(hui) 快速發展，汙水處理能力不足，水生態損害和水環境汙染問題逐步凸顯，生態環境保護壓力逐漸增大，生態環境狀況發展趨勢不容樂(le) 觀。為(wei) 應對舊城區合流製改造工程中可能出現的汙水溢流和河(海)水倒灌風險，改進型截流並可以應對晴天、小雨、中雨、大雨等不同的工況，有針對性地減小汙水溢流和河(海)水倒灌風險，減少下遊汙水廠的運行負荷。改進型截流井對改善生態環境發展起到不可磨滅的作用，其應用不僅(jin) 實現了單個(ge) 排口的自動化截流管理工作，還可以與(yu) 水務係統的智慧平台聯網，運用大數據手段，實現排水係統的智慧化管理，具有廣闊的應用前景。