雨水调蓄池各系统的论述及应用要点

随着城市看海问题的时常发生以及雨后河道湖泊水体出现的黑臭问题，雨水设计重现期偏小和初期雨水污染的问题得到了空前的重视。雨水调蓄池具有削减洪峰、分流制初期污染控制、合流制初期污染控制和雨水利用四大功能，在海绵城市和黑臭水体治理中都发挥着重要作用，《城镇雨水调蓄工程技术规范》（GB 51174-2017）、《海绵城市建设技术指南》（试行）等一系列规范密集颁布，基于海绵城市、雨水调蓄和城市黑臭水体整治建设正进入一个高峰期，大量的调蓄池应运而生。雨水调蓄设施在我国是一个新鲜事物。本文从技术管理角度对雨水调蓄池的各个系统、检修通道的运行维护管理进行了论述。

目前调蓄池从设备角度一般分为栅渣系统、冲洗系统、提升泵系统、通风除臭系统和仪表自控系统等。其中冲洗系统在国内是比较新的技术，其他系统设备比较成熟，从污水系统中可以借鉴。冲洗系统在调蓄池中占有非常重要的地位，是调蓄池能否正常运行的关键。由于提升泵应用非常成熟，在此不做论述。

1 设备论述

1.1 冲洗系统

从国外发达国家的发展历程来看，调蓄池经历了人工冲洗、连续沟槽自冲洗、喷射器冲洗、水力翻斗冲洗、门式冲洗、真空冲洗等几个阶段。由于人工冲洗费时费力，而且调蓄池大多为全地下结构，属于有限空间。人工冲洗操作比较危险，已不采用。连续沟槽自冲洗是将调蓄池底部设计成连续沟槽，利用池内蓄水冲洗底部，通过水力将势能转化成动能进入连续沟槽，在沟槽内大于自净流速，形成冲刷清洗的过程。此种方式土建施工难度较大，冲洗效果仍然受限，不太容易保证，且人员池内行动不便，故较少采用。

喷射器冲洗是模拟水射器冲洗，同时喷射器可以260°内旋转，同时冲洗过程中有一根支管可以充氧，可以有效降低池内的臭味，且冲洗强度大。智能喷射器的高清摄像头能够自动捕捉调蓄池或下水道蓄水区底部图像，并将捕捉到的图像进行智能化网格区分，对网格内淤积区域进行定点冲洗。喷射器冲刷半径有8m、12m、18m、27m几种规格。

由于调蓄池都为全地下水池，所以池内支撑顶部的立柱较多，有的调蓄池还有人行楼梯，不可避免的对喷射器的水流有阻挡，对冲洗效果有影响。长期运行，水流对混凝土的立柱冲击、对立柱的强度也有影响，国外一般是用不锈钢板对立柱2m以下高度进行包覆，避免水流的影响。而且喷射器移动部件较多，如潜污泵、水射器驱动装置等，维护设备较多，维护量较大，维护难度较大。此外，需注意喷射器所配水泵要耦合式安装，并且须在水泵上部设置吊装孔。目前实际存在的问题是调蓄池往往较深，而耦合导杆中间没有支撑而强度不够，故经常取消导杆和耦合，潜水泵需要下池检修，检修难度和风险均较大。喷射器在调蓄池排水过程中一直运行，所以能耗较高。

水力翻斗是翻斗安装于调蓄池宽度方向池壁的上方，工作待命状态时翻斗朝上，冲洗调蓄池时翻斗充满水，利用偏心设计，翻斗失稳自动翻转，对池底进行冲刷清洗的过程。水力翻斗为不锈钢设备，受运输限制，尺寸不能太大，翻斗容量有限，故冲洗长度和效果受限。此外，采用雨水容易卡住设备，导致设备损坏，故需要外部水源，一般为自来水。水力翻斗在上海有所采用，发生过卡住情况。水力翻斗适合应用于较小的调蓄池。（见图1）

图1 水力翻斗（Tipping bucket）

图2 冲洗门（Flushing gate）

门式冲洗是国内目前大量采用的冲洗方式。调蓄池分为存水室、冲洗廊道和冲洗废水收集渠三部分。在调蓄池进水阶段存水室注水，调蓄池排空后通过存水室的门打开对廊道进行席卷流冲洗。每个门只有开关两个动作，通常通过0.37-0.75kw的液压站控制，每次开关1分钟左右，所以几乎零能耗。（见图2）冲洗门的材料为304不锈钢材质，配IP68液压缸，其控制系统位于池顶部，故水下部件仅有冲洗门。由于动作少，材质耐腐蚀，所以池内基本无检修设备，维护量很小。冲洗水位一般为2～3m，冲洗长度一般为150m，可满足大多数情况下的需求，故在国内的调蓄池中得到了广泛的应用。在国外已证明是一种可靠的冲洗方式。

真空冲洗系统是一种新型的冲洗方式。调蓄池也分为存水室、冲洗廊道和冲洗废水收集渠三部分。真空阀放置于存水室的顶部，控制系统和真空泵放置于池外，故池内无设备，故操作安全性大大增加，维护量也较小。此外，真空存水室冲洗液位取值可达4m。真空系统冲洗液位大于门式冲洗冲洗液位，储存势能更大，意味着更好的冲洗效果和更长的冲洗廊道。

真空存水室要求存水室土建严格密封，对土建要求极高，一旦达不成密封效果，则不能达到冲洗的高度以及冲洗水量，冲洗效果不能保证。而我国土建施工由于进度紧等原因，隐患较多，一旦达不到密封，检查补救难度极大，所以要求每格存水室先土建密封，独立做完满水实验合格后再拆除倒虹坡部分墙体。在施工过程中特别须注意存水室密封问题。

1.2 格栅系统

处于保护潜污泵等设备，在调蓄池进水处设置格栅，去除大的垃圾。如果池顶没有美观度要求，可以设置回转式格栅、钢丝绳牵引格栅等；如果设备不能露出地面，也可以采用粉碎性格栅，但是粉碎性格栅处理能力小，在大水量调蓄池不适合。可考虑最新从国外引进的水平溢流格栅，这种格栅适合用于雨水，过流能力大、美观度要求高的场合，但是这种格栅只有阻挡垃圾功能，没有去除垃圾功能，必须保证垃圾随水流流入下游管道，这个建议与调蓄池前截流井合建，截留垃圾随截流污水进入污水管。若无栅渣去向，则栅渣堆积在格栅处，降低和格栅过流面积，水位升高到格栅顶部，垃圾随雨水溢流至调蓄池。

1.3 通风除臭系统

一般建议调蓄池采用抽气风机保证池内微负压，抽取空气进入除臭系统，除臭系统可以采用离子除臭、活性氧除臭、活性炭除臭、生物提取液除臭、土壤除臭或生物滤池等。由于调蓄池冬季不运行，土壤和生物滤池除臭冬季效果的下降可以不考虑。离子除臭具有启动快，效果好的优点，但是投资较大，尤其是大型调蓄池投资过大，不宜采用。故在中小型调蓄池中可以优先考虑此种除臭方式。较大调蓄池可以采用土壤除臭、生物除臭或者活性炭除臭。除臭次数可取1～2次/h，建议在小型调蓄池取2次/h，中大型调蓄池次数可以取1次/h，以降低投资。调蓄池在下池检修前可采用临时通风措施，设置进风风机和排风风机，保证池内硫化氢、可燃气体、氧气等在安全范围之内再下池检修。

1.4 仪表系统

冲洗系统、水泵和格栅运行都需要液位信号。液位计的种类多种多样，有浮球液位开关、投入式液位计、连杆液位计、超声波液位计、雷达液位计等。浮球液位计运行可靠。但是调蓄池深度大，在水泵附近的浮球会受水流影响，故往往须要加固定措施，这导致浮球检修的工作必须下池完成。投入式液位计可能受淤泥堵塞，连杆液位计可能被垃圾卡住造成读数错误。超声波液位计在实际应用中受蜘蛛网、水流泡沫、雾气、散射角大和温度变化的影响误差较大，而且反馈速度慢，在实际应用中发现误差大，有时会造成误报警，故不建议采用。雷达液位计可靠性和稳定性都较高，建议采用雷达液位计。若雷达液位计安装于池内，则建议采用防爆型液位计。

调蓄池内可能积聚硫化氢有毒气体和甲烷可燃气体，规范要求必须设置测量仪表。甲烷气体比空气轻，故可燃气体测定仪取样点建议放置在洞口下方池内顶附近，同时便于仪表的安装的维护。硫化氢气体比空气略重，因此会建议人员下池前测量池内硫化氢、可燃气体和氧气浓度，下池过程中随身佩带四合一气体测定仪。目前调蓄池内的气体检测仪表放置位置还有优化可能，既能准确测量调蓄池内空气浓度，又能方便安装维护仪表是需要仪表制造商解决的问题。

1.5 控制系统

调蓄池一年中总的运行天数少，只有在下雨时起到调蓄作用，然后均匀排入下水道或者雨水利用，故控制系统一般建议做成无人值守或者少人值守、定期巡检的运行模式，受整个区域排水系统的调度，随着5G网络即将应用，全局调度的智能排水网络有望成为调蓄池控制的发展方向。调蓄池自动化控制系统结构宜为信息层、控制层和现场层三层结构；形式简单、设备数量少的调蓄池可为控制层和现场层二层结构。调蓄池与排水管网联动的智慧排水是发展趋势。

2 检修通道

调蓄池通常为全地下结构，而且深度较深，一般10m左右，甚至更深。在这么深的池内检修通道的设置非常讲究，对人身安全起着非常重要的作用。目前有直爬梯、楼梯、竹梯等形式。对于直爬梯形式，材质必须选择耐腐蚀材质，而调蓄池深度达，人员上下体力消耗大，若直爬梯常年泡在水中腐蚀或者体力消耗等原因导致踏空事故，所以建议谨慎采用。而楼梯方式人员上下进出方便，体力消耗小，尤其是开始施工过程中大大降低了施工人员体力强度。但是调蓄池一旦投入运行，则楼梯踏步不可避免的沾染污泥，人员在楼梯上下，曾经发生过滚落摔伤事故，所以一旦采用这种方式，建议附近设置洒水栓，首先冲洗踏步和扶梯（扶梯应为304不锈钢材质）后方可进出。根据运营维护人员经验，竹梯是一种较好的措施，临时设置竹梯，可保证竹梯质量。竹梯倾斜放置，上部固定好，人员基本不会发生踩空，万一踩空，人员和可以抓住倾斜的竹梯，而且倾斜的竹梯节省体力。所以建议采用竹梯形式。个别调蓄池深度达到15m以上，这时任何一种形式都不完美，有现场采用临时焊接连接梯子吊入检修洞口方式，这时必须强化安全防护措施和现场监护。如果工作量比较大，建议搭设检修用上下楼梯形式，保证人员安全。

3 结论

3.1 冲洗方式可以选择喷射器、水力翻斗、门市冲洗和真空冲洗，在选择冲洗方式时需要结合设备特点。

3.2 中小型调蓄池可优先采用离子除臭，较大调蓄池可以采取其他除臭方式，并且在检修时必须采取临时通风措施。

3.3 根据实际情况选择回转式格栅、钢丝绳牵引格栅、粉碎性格栅或者水平溢流格栅，如果采用水平溢流格栅，栅渣必须有去向。

3.4 液位计可选择浮球液位开关或者雷达液位计，池内须设置硫化氢测定仪和可燃气体测定仪，人员下池必须随身佩戴四合一测定仪。

3.5 调蓄池尽量做到无人值守，全局调度的智能排水网络有望随着5G的应用而采用。

3.6 调蓄池下池优先采用临时竹梯形式，大深度的调蓄池检修时须强化临时安全措施乃至搭建检修楼梯通道。