合流制排水系统最优截流关系分析与研究

摘要

随着城市化的发展，合流制排水管网改造和城市内河黑臭河道综合整治成为了研究的热点问题。控源截污是改善环境的根本，而截流倍数的确定是水环境治理及管网改造的重要设计参数，其取值直接影响到合流制排水管网溢流污染量、污染物负荷、受纳水体的水环境容量、工程投资。因此截流倍数的最优化确定，需要综合考虑社会、环境、经济的影响。但目前截流倍数的确定及研究主要依靠主观经验判断，具有一定的随意性和片面性。所以定量地的分析不同截流倍数条件下排水系统的溢流结果及其环境经济效益是至关重要的，寻找到经济与环境之间的平衡点是确定最优化截流倍数的关键。 本论文首先利用SWMM暴雨管理模型对安龙县中心老城区合流制排水管网进行模型构建，利用实际降雨和监测数据对该模型进行校准及检验。模拟了不同重现期、不同雨型、不同截流倍数条件下的截流干管溢流过程，然后将不同截流倍数条件下的模拟结果与其经济效益及环境效益进行对比，通过建立水环境容量模型，将研究区域SWMM模型模拟结果与受纳水体水环境容量相结合，分别确定经济、环境的约束条件，对两个目标函数进行耦合，建立最优化截流倍数模型，以单位投资环境效益的最大值确定最优化截流倍数。 研究结果表明：SWMM模型对研究区域合流制排水管网溢流水力水质变化过程的模拟研究具有一定的适用性和可行性。在水力模拟方面，两次降雨事件的Nash-Sutcliffe系数Ens分别为0.83和0.85；而对于水质模型，其出水口的水质指标TSS、COD、TN、TP的Nash-Sutcliffe系数Ens分别为0.84、0.82、0.83、0.86；以n0=1的结果为基准，随着截流倍数n0的增加，年溢流量减少率分别为15.25%、25.66%、31.79%、34.93%。对COD的截污控制率分别为35.15%、38.66%、42.07%、45.10%、47.94%，而对TN的截污控制率分别为38.35%、42.00%、45.87%、48.48%、51.45%。对TP的截污控制率分别为45.15%、50.12%、54.94%、59.27%、63.30%。以经济、环境的约束条件作为最优化截流倍数模型函数的校核标准，以单位投资的环境效益最大值作为优化目标，最终确定截流倍数的最优化取值为4。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究发展与现状

1.3 研究内容及目的

1.4 技术路线

第二章 SWMM模型及水环境容量模型解析

2.1 SWMM模型概述

2.2 SWMM模型模拟原理

2.3 SWMM模型在研究区域内适用性分析

2.4 水环境容量模型概述

2.5 水环境容量模型计算

2.6 本章小结

第三章 研究区域内SWMM模型构建

3.1研究区域概况

3.2 研究区域内SWMM模型概化

3.3 降雨条件的确定

3.4 研究区域内SWMM模型确定

3.5 模型校准与验证

3.6 本章小结

第四章 研究区截流管网溢流结果模拟分析

4.1 模型模拟条件

4.2 管网溢流结果分析

4.3 本章小结

第五章 截流倍数对环境与经济效益的影响分析

5.1 截流倍数对受纳水体水环境容量的影响

5.2 截流倍数对工程建设费用的影响

5.3 截流倍数对工程运行费用的影响

5.4 截流倍数对环境污染经济损失的影响

5.5 本章小结

第六章 最优化截流倍数的确定

6.1 截流倍数的确定方法

6.2 最优化原则

6.3 截流倍数最优化模型及结果分析

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 论文的不足及展望

参考文献

图 表 目 录

致谢

作者简历