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申请/专利权人：中国长江三峡集团有限公司;河海大学

摘要：本发明涉及一种初期雨水治理系统和方法，该系统包括区域现状调查、初期雨水前期处理配置、初期雨水沉淀池配置和生态系统处理配置；首先对区域现状进行调查，然后根据区域现状调查结果，进行布设初期雨水前期处理配置、初期雨水沉淀池配置和生态系统处理配置。该方法包括对初期雨水进行消能、调蓄、预处理，预处理后的雨水进入到沉淀池内进行消能、沉淀、过滤、净化，最后进入生态系统处理配置进行深度净化，最终排入河湖体系中。本发明稳定入河湖水体水质，控制雨水带来的面源污染，减少黑臭水体的发生，实现调蓄池从管网内部灰色向绿色的转变。

主权项：1.一种初期雨水治理方法，其特征在于：包括区域现状调查、初期雨水前期处理配置、初期雨水沉淀池配置和生态系统处理配置；首先对区域现状进行调查，然后根据区域现状调查结果，进行布设初期雨水前期处理配置、初期雨水沉淀池配置和生态系统处理配置；雨水初期，首先用初期雨水前期处理配置，对初期雨水进行消能、调蓄、预处理，预处理后的雨水进入到初期雨水沉淀池配置内进行消能、沉淀、过滤、净化，最后进入生态系统处理配置进行深度净化，最终排入湖库体系中；所述区域现状调查包括区域地形地貌考察、区域水质水量调查、区域雨水问题分析、区域已有雨水监测及处理设备调查；所述初期雨水前期处理配置包括雨水收集和调度管网、雨水水质水量监测及表征、格栅初步过滤、絮凝剂投加系统；所述初期雨水沉淀池配置包括沉淀池设计、沉淀池沉降性能试验、基于CFD的fluent软件对内部流场进行数值模拟、沉淀池结构及性能优化；所述生态系统处理配置包括生态系统处理中生态弹性滤床、沉水植物塘、河湖水系水利工程；具体包括以下步骤：步骤1、在区域现状调查中，首先对该区域的地形地貌进行考察，基于初期雨水的污染特性，结合流域湖库特征，在河湖汇流排口区域构建由沉淀池、生态弹性滤床及沉水植物塘装置组成的前置生态调蓄-净化区；针对工业区、商业区、住宅区、绿地不同功能区，各类型功能区内设置1-2个采样点，检测当地雨水主要污染物浓度COD、TN、NH3-N、TP与SS；同时调查当地已有的雨水处理设备，了解当地雨水管网布置情况；步骤2、初期雨水预处理：在区域内布置雨水收集和调度管网，对水质水量进行监测，利用格栅进行初步过滤；对不同功能区的初期雨水特征进行表征，并绘制降雨径流中各污染物随时间变化曲线，了解各污染指标随降雨历时的变化规律，利用Mv曲线及b参数分析初期雨水径流冲刷效应，确定各污染物中各冲刷效应的强弱，为初期雨水截留的时间提供更好的基础依据；同时在雨水进入净化系统前投加絮凝剂；Mv曲线的关系，以一次降雨径流过程中某段时间内积累径流量同径流总量的比为横坐标，以累计污染负荷量同污染物负荷总量比为纵坐标作的曲线，其斜率是单位径流量中污染物的量，因此，当Mv曲线的斜率大于1时，说明污染负荷的排放速率要高于径流体积的排放速率；反之，则说明污染负荷的排放速率要低于径流体积的排放速率，当Mv曲线在坐标平衡线45°以上时，说明存在初期冲刷，与45°平衡线的偏离程度代表初期冲刷的程度；反之则不存在初期冲刷；步骤3、初期雨水沉淀池设计：结合流域湖库特征，在河湖汇流排口区域布置初期雨水生态调蓄池，斜板沉淀池设计如下：单个倒V型斜板横断面为倒V型，两板夹角为60°，斜板长度l0为0.99m，斜板单板宽度b0为0.25m，斜板厚度为1.5-1.7mm，倒V型斜板通过固定框架、卡扣连接件与斜板连接构成倒V型斜板组，斜板之间竖向间距为40-100mm，倒V型斜板单元之间间距为0.7-1.0m；在河湖汇流排口区域构建前置生态调蓄-净化区需要考虑降水不确定性的外部环境条件以及河湖地形的影响，导致生态廊道内部复杂的水动力、沉淀池内部流场对悬浮颗粒物沉淀产生影响，因此在物理试验的基础上，基于CFD模型对调蓄池流场进行模拟，通过结构参数和运行参数两方面对斜板沉淀池大小、斜板倾斜度与水流流速、水力停留时间进行优化，有效提升沉淀单元内部沉淀效率；步骤4、在基于CFD的fluent软件模拟水流速度分布和悬浮物浓度分布时，需要分析不同形状及尺寸的沉淀池的沉淀效果，分析进出口尺寸、挡板位置对流态和悬浮物浓度分布影响，水流速度分布和悬浮物浓度分布情况，最终通过结构参数和运行参数两方面对斜板沉淀池进行优化，提升沉淀单元内部沉淀效率；斜板沉淀池优化通过对结构参数及运行参数进行相应现场试验及模型模拟，其中需要考虑的结构参数包括斜板长度、两板夹角、斜板单板宽度、斜板的厚度、斜板单元之间间距；所考虑进行优化的运行参数包括进水流速、进水流量、布水区高度、出水流速；对沉淀、净化设置进行优化改进，模型模拟利用AutoCAD软件绘制沉淀装置几何模型，在Gambit界面中依据沉淀装置的几何模型绘制三维模型；对选用的非结构模型进行网格划分，划分后进行边界设定，进行计算至结算结果收敛；在基于CFD的fluent软件模拟水流速度分布和悬浮物浓度分布的基础上、分析不同形状及尺寸的沉淀池的沉淀效果，分析进出口尺寸、挡板位置边界条件对流态和悬浮物浓度分布影响，水流速度分布和悬浮物浓度分布情况，通过结构参数和运行参数两方面对斜板沉淀池进行优化，确保在实际运行中的处理效果，保证整体出水的稳定性，提升沉淀单元内部沉淀效率；步骤5、沉淀池处理后的雨水经过单向过水坝进入生态弹性滤床、沉水植物塘，进行深度净化，此时水体中主要污染物质是NH4+-N、TP，保证其出水符合自然水体的受纳要求，为防止溢流设置单向进水坝，最后将处理后的水排入河湖水系统中，并对河湖水位、水质、水量进行实时监测；所述单向过水坝包括浮筒、溢流孔、圆弧形盲沟顶和防水布，溢流孔从圆弧形盲沟顶的上游侧倾斜向下延伸到下游侧，将防水布与防倒灌的单向过水设计相结合，通过溢流孔实现单向进水，防止排出的水体由于水位过高而发生倒灌，同时也能对区域内水力停留时间进行调节控制，使进入不同净化区域及排入河湖体系的水体维持平衡。

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