摘 要

雨水管道的作用是在降水时及时排出路面积水。雨水在形成地表径流汇入雨水管道时，会携带的大量泥沙和垃圾等固体物质，他们会随着管道中的雨水排入就近的水体，而管道流量减少时则会发生沉积。沉积物的成分复杂，不仅会导致管道淤积，其中各成分之间发生的化学反应，也会生成对管道有侵蚀性的物质，因此雨水管网需要定时进行清捞。不同区域雨水管道中沉积物的量和成分不同，所以要针对不同区域制定相应的清淤方案。同时，清淤周期也关系着雨水管网沉积物的清除。清淤周期过长会使管道沉积物不能及时被清理，导致管道淤积；清淤周期过短则会增加不必要的人力物力支出，因此，科学地确定清淤周期具有重大意义。武汉市地处长江中下游，年降雨量大，且多集中在夏季，而夏季气温过高，沉积物在雨水管网中更容易发生化学反应，产生臭气和呈现令人不悦的颜色，如果将沉积物随意丢弃处置，会使其中的病菌和有毒物质进入环境，危害人类身体健康。同时雨水管网沉积物排入受纳水体也是导致城市黑臭水体的重要原因。清捞的沉积物需要进行处理才能进行排放，雨水管网沉积污泥由于量小而且差异性较大，很难对其进行有效的处理。目前国内外对于这一领域的研究也非常少，本文借鉴了污水处理厂剩余污泥处理方法和垃圾等固废处理方法，针对不同特征的沉积物污泥提出相应的处理方法，使雨水管网沉积物得到充分处理和利用。

关键词：雨水管网，沉积物，清捞周期

Abstract

The function of the rainwater pipeline is to discharge road surface water in time when precipitation occurs. When formed into runoff from surface runoff, rainwater will carry large amounts of solids such as sediment and garbage. They will drain into the nearest water body as the rainwater in the pipeline passes, and sedimentation appears when the flow of the pipeline is reduced. The complex composition of sediments will not only lead to siltation of the pipelines, but chemical reactions between the components will also generate substances that are aggressive to the pipelines. Therefore, the rainwater pipe network needs to be cleaned regularly. The amount and composition of sediments in rainwater pipelines in different regions are different.So corresponding dredging plans should be formulated for different regions. At the same time, the dredging cycle is also related to the removal of rainwater pipe network sediments. If the dredging cycle is too long, the pipeline sediments will not be cleared in time, resulting in siltation of the pipelines; if the dredging cycle is too short, it will increase unnecessary manpower and material expenditures. Therefore, it is of great significance to scientifically determine the dredging cycle. Wuhan City is located in the middle and lower reaches of the Yangtze River. Annual rainfall is high, and most of it is concentrated in summer. In summer, the temperature is too high. The sediments are more prone to chemical reactions in the rainwater pipe network, resulting in odors and unpleasant colors. Disposal of sediments at will will cause bacteria and toxic substances to enter the environment and endanger human health. At the same time, discharge of rainwater pipe network sediments into the receiving water body is also an important cause of the city's black and odorous water bodies. Dredged sediments require treatment before they can be discharged. Sludge deposits in the rainwater pipe network have a small amount and a large difference, so it is difficult to effectively treat it. At present, there are very few researches in this field at home and abroad. This article has drawn lessons from the treatment methods of waste sludge from sewage treatment plants and solid waste treatment methods such as garbage, and proposes corresponding treatment methods for sediment sludge with different characteristics to make rainwater pipe network deposits. The object is fully processed and utilized.

Key words: rainwater pipe network, sediment,dredging cycle

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的及意义 1

1.3 研究内容及方法 2

1.3.1 研究内容 2

1.3.2 研究方法 2

第2章 武汉市雨水管网的形式和调查 3

2.1 武汉市雨水管网的形式和分布 3

2.2 典型区域的选取 3

2.3 调查选点以及现场情况介绍 3

第3章 武汉市雨水管网沉积物调查研究 4

3.1 雨水管网沉积物的危害 4

3.2 武汉市雨水管网历史清捞记录 4

3.3 管网沉积物的沉积状况和污染状况分析 6

第4章 沉积物特性检测与分析 7

4.1 样品的采集与处理 7

4.2 沉积物的物理化学特性分析 7

第5章 清捞周期模型的确定 9

5.1 影响沉积物清捞周期的因素 9

5.2 雨水管道沉积物清捞周期预测模型的建立 9

5.2.1 管网淤积程度分析 9

5.2.2 预测模型及结果分析 10

第6章 沉积物的处理方法 12

6.1 沉积物处理方式 12

6.2 针对不同区域的沉积物处理 13

第7章 结论与研究展望 15

参考文献 16

致谢 17

第1章 绪论

1.1研究背景

随着我国城市人口的增长，城市规模不断扩大，城市对于排水的要求越来越高，特别是雨水管网，近年来城市“内涝”频发，多是因为管道设计不合理或相关部门对于雨水管网维护不充分，其中管网沉积物便是导致管道淤积的重要原因。排水管道沉积物是在排水管道雨水或污水中的可沉降颗粒物，在合适条件下，这些颗粒物能在排水管道和水工建筑物中形成底层沉淀物^[1]。目前国内对于雨水管网沉积物的研究有关于对径流的影响以及释放和冲刷规律，合流制排水管道中沉积物的处理中，但对于雨水管道沉积物的处理多是运用在污水中剩余污泥处理或固废处理的方法，并没有针对雨水管道沉积物处理的方法。国外对于雨水管道沉积物的研究也主要是冲刷模型和水力分析的阶段。由于我国城市化进程的推进，城市规模正在快速扩大，雨水管网沉积物的成分也越来越复杂，其对的城市水体水质的影响也越来越大。除了管道设计不当等原因，管道内沉积物的沉积对溢流、腐蚀以及对城市地表水体等的危害逐步显示出来^[2]。近年来，对于城市水体治理的引起了国家和人们的重视，2015 年国家发布的《水污染防治行动计划》将水体治理提上了一个新高度。近年来，如何有效的控制和削减城市雨水径流污染，从而有效减轻对城市受纳水体的污染已经成为许多城市所面临的重要和严峻课题^[3]。随着大家对黑臭水体和城市水体水质污染的深入调查，发现雨水管网沉积物是导致城市水质污染的重要原因。雨水管网或合流制管网沉积物随雨水汇入受纳水体，其中的有机污染物质释放，大量的颗粒悬浮，沉积物在水体中发生厌氧反应生成甲烷、硫化氢等导致水体发黑发臭。它既是导致黑臭水体的外源污染物，同时沉积物排入水体并沉积后，将会变成水体内源污染物。我国城市水体水质污染状况非常严峻，截至2016年2月18日，在全国295座地级及以上城市中，218座城市排查出黑臭水体，已认定的黑臭水体总数1861个；同时国家也高度重视这一情况，2018年5月7日，2018年城市黑臭水体整治环境保护专项行动首批督查的10个组进驻督查现场，对广东、广西、海南、上海、江苏、安徽、湖南、湖北等8个省（自治区、直辖市）的20个城市开展督查工作。作为导致水体黑臭的重要原因，雨水管网沉积物需要得到严格的控制，因此雨水管网必须进行清理，要科学地确定清捞周期。

1.2研究目的及意义

雨水径流中的颗粒物质主要来自屋顶、停车场、路面、绿地等汇水面的降雨冲刷及大气沉降等^[4]。雨水管道在干旱和下过暴雨之后等流量减少时颗粒物易发生沉积，当沉积物积累过多时会造成部分管段淤积，影响雨天排水效果，在路面形成积水甚至会导致城市内涝，对人们的日常生活和正常的出行造成影响。现在城市中，雨水管道的管理或多或少存在管理不善或缺乏相关专业知识等因素，导致雨水管道淤积时不能得到及时的清理，因此确定一套指导雨水管网清捞周期的理论非常必要，从而根据实地情况定时对管网进行清捞清淤工作。目前，管网清捞多为清捞队根据相应的经验进行清捞，缺乏相应的理论作为指导。同时对于武汉市雨水管网中沉积物的研究和分析较少，因此对泥样的分析也非常有必要，方便管理部门实施相关的措施防止和减轻沉积物中各种有害物质对于管道的侵蚀，同时从源头解决目前困扰城市的黑臭水体问题。本研究旨在通过对武汉市雨水管网沉积物的调查，掌握影响沉积物沉积的因素，科学地确定不同区域管道的清捞周期，并根据沉积物不同的特点，对特定区域沉积物提出具有针对性的处理理念和方法。

1.3研究内容及方法

1.3.1研究内容

对武汉市雨水管网清捞的历史数据研究的基础上，通过实际采样测定沉积物含水率、有机物、无机物等的分析测定方法，分析武汉市雨水管道沉积物的化学性质以及其影响因素，明确不同因素对沉积物的沉积量和沉积规律的影响，进而明确管道的清捞周期；在此基础上针对性地提出不同的沉积物的几种处理方法。主要内容包括以下几个部分：

(1)调查武汉是雨水管网的形式，结合管网收集区域调查，选取典型的合流制雨水管、分流制雨水管和雨水箱涵。

(2)调查武汉市各区排水队历年的清捞记录，统计每年的清捞雨水管道的沉积物数量。

(3)选择典型区域的雨水管，跟班调查清捞现场，并取样检测，了解雨水管道沉积物的污染形式。

(4)分析雨水管道沉积物的污染原因。

(5)初步确定雨水管道沉积物清捞周期预测模型。

(6)提出几种处理雨水管道沉积物的方法。

1.3.2研究方法

本研究主要采用数据收集与统计，泥样检测与分析的方法，具体包括以下几个方面：

(1)调查各区的雨水管道，确定典型的雨水管道。

(2)跟班调查雨水管道清捞现场，分析沉积物的成因与来源。

(3)对典型沉积物进行成分分析，了解沉积物污染现状。

(4)建立雨水管道沉积物清捞周期预测模型。

武汉市雨水管网形式和调查

2.1武汉市雨水管网的形式和分布

雨水管道主要分为三种形式：分流制雨水管道、合流制管道以及雨水箱涵管渠。其中在部分老城区中雨水管采用的是合流制管道，雨水和污水混合排放。在大部分新建的地区则采用分流制的雨水管网，而当部分管段流量过大，运用圆管的管径超过1200mm时则采用箱涵管渠。目前在武汉市市内沿各条大道上都设有管涵箱涵，在大部分街区都采用的是合流制雨水管道，在少部分老城区或郊区则会采用部分管段实行分流制。

2.2典型区域的选取