雷達液位計在雨水調蓄池各系統的論述及應用要點

隨著城市看海問題的時常發生以及雨后河道湖泊水體出現的黑臭問題，雨水設計重現期偏小和初期雨水污染的問題得到了空前的重視。雨水調蓄池具有削減洪峰、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，在海綿城市和黑臭水體治理中都發揮著重要作用，《城鎮雨水調蓄工程技術規范》（GB51174- 2017）、 《海綿城市建設技術指南》（試行） 等一系列規范密集頒布，基于海綿城市、雨水調蓄和城市黑臭水體整治建設正進入一個高峰期，大量的調蓄池應運而生。雨水調蓄設施在我國是一個新鮮事物。本文從技術管理角度對雨水調蓄池的各個系統、檢修通道的運行維護管理進行了論述。

目前調蓄池從設備角度一般分為柵渣系統、沖洗系統、提升泵系統、通風除臭系統和儀表自控系統等。其中沖洗系統在國內是比較新的技術，其他系統設備比較成熟，從污水系統中可以借鑒。沖洗系統在調蓄池中占有非常重要的地位，是調蓄池能否正常運行的關鍵。由于提升泵應用非常成熟，在此不做論述。

1 設備論述

1.1 沖洗系統

從國外發達國家的發展歷程來看，調蓄池經歷了人工沖洗、連續溝槽自沖洗、噴射器沖洗、水力翻斗沖洗、門式沖洗、真空沖洗等幾個階段。由于人工沖洗費時費力，而且調蓄池大多為全地下結構，屬于有限空間。人工沖洗操作比較危險，已不采用。連續溝槽自沖洗是將調蓄池底部設計成連續溝槽，利用池內蓄水沖洗底部，通過水力將勢能轉化成動能進入連續溝槽，在溝槽內大于自凈流速，形成沖刷清洗的過程。此種方式土建施工難度較大，沖洗效果仍然受限，不太容易保證，且人員池內行動不便，故較少采用。

噴射器沖洗是模擬水射器沖洗，同時噴射器可以 260°內旋轉，同時沖洗過程中有一根支管可以充氧，可以有效降低池內的臭味，且沖洗強度大。智能噴射器的高清攝像頭能夠自動捕捉調蓄池或下水道蓄水區底部圖像，并將捕捉到的圖像進行智能化網格區分，對網格內淤積區域進行定點沖洗。噴射器沖刷半徑有8m、12m、18m、27m幾種規格。

由于調蓄池都為全地下水池，所以池內支撐頂部的立柱較多，有的調蓄池還有人行樓梯，不可避免的對噴射器的水流有阻擋，對沖洗效果有影響。長期運行，水流對混凝土的立柱沖擊、對立柱的強度也有影響，國外一般是用不銹鋼板對立柱 2m以下高度進行包覆，避免水流的影響。而且噴射器移動部件較多，如潛污泵、水射器驅動裝置等，維護設備較多，維護量較大，維護難度較大。此外，需注意噴射器所配水泵要耦合式安裝，并且須在水泵上部設置吊裝孔。目前實際存在的問題是調蓄池往往較深，而耦合導桿中間沒有支撐而強度不夠，故經常取消導桿和耦合，潛水泵需要下池檢修，檢修難度和風險均較大。噴射器在調蓄池排水過程中一直運行，所以能耗較高。

水力翻斗是翻斗安裝于調蓄池寬度方向池壁的上方, 工作待命狀態時翻斗朝上,沖洗調蓄池時翻斗充滿水,利用偏心設計,翻斗失穩自動翻轉,對池底進行沖刷清洗的過程。水力翻斗為不銹鋼設備，受運輸限制，尺寸不能太大，翻斗容量有限，故沖洗長度和效果受限。此外，采用雨水容易卡住設備，導致設備損壞，故需要外部水源，一般為自來水。水力翻斗在上海有所采用，發生過卡住情況。水力翻斗適合應用于較小的調蓄池。（見圖 1）

門式沖洗是國內目前大量采用的沖洗方式。調蓄池分為存水室、沖洗廊道和沖洗廢水收集渠三部分。在調蓄池進水階段存水室注水，調蓄池排空后通過存水室的門打開對廊道進行席卷流沖洗。每個門只有開關兩個動作，通常通過 0.37- 0.75kw的液壓站控制，每次開關 1 分鐘左右，所以幾乎零能耗。（見圖 2）沖洗門的材料為 304 不銹鋼材質，配 IP68 液壓缸，其控制系統位于池頂部，故水下部件僅有沖洗門。由于動作少，材質耐腐蝕，所以池內基本無檢修設備，維護量很小。沖洗水位一般為 2~3m，沖洗長度一般為 150m，可滿足大多數情況下的需求，故在國內的調蓄池中得到了廣泛的應用。在國外已證明是一種可靠的沖洗方式。

真空沖洗系統是一種新型的沖洗方式。調蓄池也分為存水室、沖洗廊道和沖洗廢水收集渠三部分。真空閥放置于存水室的頂部，控制系統和真空泵放置于池外，故池內無設備，故操作安全性大大增加，維護量也較小。此外，真空存水室沖洗液位取值可達4m。真空系統沖洗液位大于門式沖洗沖洗液位，儲存勢能更大，意味著更好的沖洗效果和更長的沖洗廊道。

真空存水室要求存水室土建嚴格密封，對土建要求極高，一旦達不成密封效果，則不能達到沖洗的高度以及沖洗水量，沖洗效果不能保證。而我國土建施工由于進度緊等原因，隱患較多，一旦達不到密封，檢查補救難度極大，所以要求每格存水室先土建密封，獨立做完滿水實驗合格后再拆除倒虹坡部分墻體。在施工過程中特別須注意存水室密封問題。

1.2 格柵系統

處于保護潛污泵等設備，在調蓄池進水處設置格柵，去除大的垃圾。如果池頂沒有美觀度要求，可以設置回轉式格柵、鋼絲繩牽引格柵等；如果設備不能露出地面，也可以采用粉碎性格柵，但是粉碎性格柵處理能力小，在大水量調蓄池不適合。可考慮zui新從國外引進的水平溢流格柵，這種格柵適合用于雨水，過流能力大、美觀度要求高的場合，但是這種格柵只有阻擋垃圾功能，沒有去除垃圾功能，必須保證垃圾隨水流流入下游管道，這個建議與調蓄池前截流井合建，截留垃圾隨截流污水進入污水管。若無柵渣去向，則柵渣堆積在格柵處，降低和格柵過流面積，水位升高到格柵頂部，垃圾隨雨水溢流至調蓄池。

1.3 通風除臭系統

一般建議調蓄池采用抽氣風機保證池內微負壓，抽取空氣進入除臭系統，除臭系統可以采用離子除臭、活性氧除臭、活性炭除臭、生物提取液除臭、土壤除臭或生物濾池等。由于調蓄池冬季不運行，土壤和生物濾池除臭冬季效果的下降可以不考慮。離子除臭具有啟動快，效果好的優點，但是投資較大，尤其是大型調蓄池投資過大，不宜采用。故在中小型調蓄池中可以優先考慮此種除臭方式。較大調蓄池可以采用土壤除臭、生物除臭或者活性炭除臭。除臭次數可取 1~2 次 /h，建議在小型調蓄池取 2 次 /h，中大型調蓄池次數可以取 1 次 /h，以降低投資。調蓄池在下池檢修前可采用臨時通風措施，設置進風風機和排風風機，保證池內硫化氫、可燃氣體、氧氣等在安全范圍之內再下池檢修。

1.4 儀表系統

沖洗系統、水泵和格柵運行都需要液位信號。液位計的種類多種多樣，有浮球液位開關、投入式液位計、連桿液位計、超聲波液位計、雷達液位計等。浮球液位計運行可靠。但是調蓄池深度大，在水泵附近的浮球會受水流影響，故往往須要加固定措施，這導致浮球檢修的工作必須下池完成。投入式液位計可能受淤泥堵塞，連桿液位計可能被垃圾卡住造成讀數錯誤。超聲波液位計在實際應用中受蜘蛛網、水流泡沫、霧氣、散射角大和溫度變化的影響誤差較大，而且反饋速度慢，在實際應用中發現誤差大，有時會造成誤報警，故不建議采用。雷達液位計可靠性和穩定性都較高，建議采用雷達液位計。若雷達液位計安裝于池內，則建議采用防爆型液位計。

調蓄池內可能積聚硫化氫有毒氣體和甲烷可燃氣體，規范要求必須設置測量儀表。甲烷氣體比空氣輕，故可燃氣體測定儀取樣點建議放置在洞口下方池內頂附近，同時便于儀表的安裝的維護。硫化氫氣體比空氣略重，因此會建議人員下池前測量池內硫化氫、可燃氣體和氧氣濃度，下池過程中隨身佩帶四合一氣體測定儀。目前調蓄池內的氣體檢測儀表放置位置還有優化可能，既能準確測量調蓄池內空氣濃度，又能方便安裝維護儀表是需要儀表制造商解決的問題。

1.5 控制系統

調蓄池一年中總的運行天數少，只有在下雨時起到調蓄作用，然后均勻排入下水道或者雨水利用，故控制系統一般建議做成無人值守或者少人值守、定期巡檢的運行模式，受整個區域排水系統的調度，隨著 5G網絡即將應用，全局調度的智能排水網絡有望成為調蓄池控制的發展方向。調蓄池自動化控制系統結構宜為信息層、控制層和現場層三層結構；形式簡單、設備數量少的調蓄池可為控制層和現場層二層結構。調蓄池與排水管網聯動的智慧排水是發展趨勢。

2 檢修通道

調蓄池通常為全地下結構，而且深度較深，一般 10m左右，甚至更深。在這么深的池內檢修通道的設置非常講究，對人身安全起著非常重要的作用。目前有直爬梯、樓梯、竹梯等形式。對于直爬梯形式，材質必須選擇耐腐蝕材質，而調蓄池深度達，人員上下體力消耗大，若直爬梯常年泡在水中腐蝕或者體力消耗等原因導致踏空事故，所以建議謹慎采用。而樓梯方式人員上下進出方便，體力消耗小，尤其是開始施工過程中大大降低了施工人員體力強度。但是調蓄池一旦投入運行，則樓梯踏步不可避免的沾染污泥，人員在樓梯上下，曾經發生過滾落摔傷事故，所以一旦采用這種方式，建議附近設置灑水栓，首先沖洗踏步和扶梯（扶梯應為 304不銹鋼材質）后方可進出。根據運營維護人員經驗，竹梯是一種較好的措施，臨時設置竹梯，可保證竹梯質量。竹梯傾斜放置，上部固定好，人員基本不會發生踩空，萬一踩空，人員和可以抓住傾斜的竹梯，而且傾斜的竹梯節省體力。所以建議采用竹梯形式。個別調蓄池深度達到 15m以上，這時任何一種形式都不完美，有現場采用臨時焊接連接梯子吊入檢修洞口方式，這時必須強化安全防護措施和現場監護。如果工作量比較大，建議搭設檢修用上下樓梯形式，保證人員安全。

3 結論

3.1 沖洗方式可以選擇噴射器、水力翻斗、門市沖洗和真空沖洗，在選擇沖洗方式時需要結合設備特點。

3.2 中小型調蓄池可優先采用離子除臭，較大調蓄池可以采取其他除臭方式，并且在檢修時必須采取臨時通風措施。

3.3 根據實際情況選擇回轉式格柵、鋼絲繩牽引格柵、粉碎性格柵或者水平溢流格柵，如果采用水平溢流格柵，柵渣必須有去向。

3.4 液位計可選擇浮球液位開關或者雷達液位計，池內須設置硫化氫測定儀和可燃氣體測定儀，人員下池必須隨身佩戴四合一測定儀。

3.5 調蓄池盡量做到無人值守，全局調度的智能排水網絡有望隨著 5G的應用而采用。

3.6 調蓄池下池優先采用臨時竹梯形式，大深度的調蓄池檢修時須強化臨時安全措施乃至搭建檢修樓梯通道。

 

 

相關產品推薦：磁翻板液位計