在污水管网设计中，雨季应对是保障系统安全、减少环境污染的关键环节。初期雨水截流与调蓄池设计是两大核心技术，以下从设计原理、核心参数、工程实践三方面展开，结合规范要求与典型案例，提供系统性解决方案。

一、初期雨水截流设计

初期雨水（降雨前1030分钟）携带大量污染物（COD可达10003000mg/L），直接排入水体将引发黑臭。截流井是拦截污染物的核心设施，需精准设计参数与结构形式。

1. 截流倍数确定

截流倍数（$n_0$）决定截流井的截流能力，需结合受纳水体环境容量与污水处理厂处理能力确定：

规范要求（GB50014-2021）：

一般区域：$n_0=1~3$；

敏感水域（如水源保护区）：$n_0≥5$。

计算公式：
$$Q_{\text{截流}} = Q_{\text{旱流污水}} + n_0 \cdot Q_{\text{雨水}}$$

$Q_{\text{旱流污水}}$：污水管旱季流量；

$Q_{\text{雨水}}$：截流井上游汇水面积的雨水设计流量（按暴雨强度公式计算）。

示例：某合流制管网服务面积50公顷，设计降雨强度$q=500\,\text{L/(s·ha)}$，截流倍数$n_0=3$，则：
$$Q_{\text{截流}} = 0.5\,\text{万m³/d} + 3 \times \frac{500 \times 50}{3600} \approx 2.08\,\text{m³/s}$$

2. 截流井形式选择

截流井需兼顾截污效率与施工可行性，常见形式包括：

传统截流井：

结构：堰板+闸门，通过液位控制截流；

适用场景：地形平坦、汇水面积小（＜10公顷）。

新型截流井：

旋流分离式：利用离心力分离泥沙与漂浮物，减少调蓄池淤积；

智能截流井：集成液位传感器与电动闸门，实现动态截流（如雨量小时全截流，大雨时部分直排）。

示例：某老城区合流制改造中，采用智能截流井（带超声波液位计），雨季根据实时雨量动态调整截流比例，溢流频次从年20次降至5次。

3. 截流井设计要点

防倒灌措施：设置鸭嘴阀或拍门，防止河水倒灌（尤其临河截流井）；

防淤积设计：井底设0.5m深沉泥槽（坡度≥2%），定期清淤；

安全间距：截流井与污水处理厂间需保留足够距离（避免瞬时流量冲击），一般≥500m。

二、调蓄池设计

调蓄池是雨季“削峰填谷”的核心设施，需平衡容积合理性与经济性。

1. 容积计算

调蓄池容积需满足最大调蓄需求，计算方法包括：

经验公式法（适用于中小城市）：
$$V = 10 \cdot \psi \cdot F \cdot h_{\text{径流}}$$

$V$：调蓄池容积（m³）；

$\psi$：径流系数（0.6~0.8，硬质地面取高值）；

$F$：汇水面积（ha）；

$h_{\text{径流}}$：设计径流深度（mm，如50mm）。

模型模拟法（推荐）：
通过SWMM或InfoWorks ICM模拟不同重现期降雨，确定调蓄池最优容积。例如：某区域5年一遇降雨需调蓄3000m³，10年一遇需5000m³，则设计容积取5000m³。

2. 类型选择

调蓄池需根据场地条件与功能需求选择形式：

地下式调蓄池：

优点：不占用地面空间，与景观融合；

缺点：施工难度大，需防渗处理（如HDPE防渗膜）。

地上式调蓄池：

优点：施工简便，便于维护；

缺点：占用土地资源，需做景观美化。

示例：某CBD区域采用地下式调蓄池（容积2000m³），设置于绿地下方，调蓄后污水经提升泵站送至污水处理厂，地面改造为景观公园。

3. 关键设计要点

进出水控制：

进水端设格栅（拦截漂浮物），出水端配可调堰门（调节流量）；

池内设导流墙，避免短流（水流路径≥池长2倍）。

防渗与防腐：

池体采用钢筋混凝土+2mm厚HDPE防渗膜；

内壁涂刷环氧树脂防腐涂层（耐酸碱腐蚀）。

通风与除臭：

设置机械排风系统（换气次数≥6次/h）；

安装生物除臭装置（如微生物滤池），避免异味扩散。

三、智慧化调控技术

现代调蓄池需结合物联网（IoT）与大数据提升运行效率：

实时监测：通过液位计、流量计监测管网与调蓄池状态；

自动控制：PLC/SCADA系统根据雨量动态调整截流阀开度；

预测模型：AI算法（如LSTM神经网络）预测降雨趋势，提前优化调度策略。

案例：某湾区城市采用“截流井+智能调蓄池”系统，通过实时数据联动，雨季溢流污染减少70%，污水处理厂负荷降低40%。

四、典型案例分析

案例1：某合流制老城区改造

问题：雨季溢流频次高（年15次），COD超标严重。

方案：

新建智能截流井（截流倍数3），配套地下调蓄池（容积1500m³）；

调蓄池与污水处理厂间增设提升泵站（扬程15m）。

效果：溢流频次降至3次/年，出水COD稳定＜50mg/L。

案例2：某生态敏感区新建管网

问题：受纳水体为水源保护区，需零溢流。

方案：

采用全截流系统（截流倍数5），调蓄池容积3000m³；

调蓄池末端设MBR工艺应急处理单元（处理能力5000m³/d）。

效果：实现100%截流，出水达到Ⅲ类水标准。

五、设计注意事项

避免“重截流轻调蓄”：截流倍数需与调蓄池容积匹配，否则截流后污水溢流风险仍高；

注重生态保护：调蓄池选址避开地下水敏感区，防渗措施需严格验收；

运维成本可控：定期清理格栅与池底沉积物，智能系统需预留维护通道。

总结

初期雨水截流与调蓄池设计需以污染控制为核心，通过精准计算、合理选型、智慧调控实现“截得住、存得下、排得出”。未来趋势是融合数字化技术，构建“源头减排-过程控制-末端治理”的全链条韧性排水系统。

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