出　　自： 《中國給水排水》 1997年第3期第24頁
發表時間： 1997-3

張玉先；張春妍；閆勝全
( 同濟大學 )

　　各種沉淀、澄清構筑物出水集水系統對沉淀效果產生一定影響，設計不當常出現短流、沉渣上浮及環向異重流。一些使用、施工單位往往為了施工方便，總是要求變更圖紙、改變集水方式。為了對各集水形式進行比較，擬就常用的集水方式作一些分析討論。

1 集水方式比較

　　常見的沉淀澄清池出水集水系統大多采用的幾種形式:
1.1 穿孔管集水
　　集水管采用鋼管、鑄鐵管或水泥管，上部開雙排斜向或單排 φ20～φ 25mm進水孔，孔口淹沒水深H=0.07～0.10m，集水管中心間距1.2～1.8m。為使各孔口出水量相等，集水管應是不滿流的，設一定坡度、按無壓圓管均勻流計算(孔口流量計算式略)。
　　這種集水方式常因孔口淹沒深度H值發生變化而出現滿管流。結果近出水終端出水較多、有時帶出沉泥而發黃，集水管起端出水較少，使整個沉淀(澄清)池出水不均勻。
1.2 孔口出流集水槽集水
　　集水槽一般為矩形，槽內水深按明渠非均勻流計算。集水槽中心間距1.5～2.0m。兩側開 25～ 32mm進水孔或預埋短管。孔口淹沒深度H=0.05～0.07m，超高0.20m。孔口出流跌落0.05m。
　　這種集水系統集水均勻，即使兩孔口淹沒水深有一定差別也不致于使其流量相差很大。例如兩孔口標高差0.01m,則兩孔口出流量比為 孔口出流集水槽所開進水孔很多，欲使均處于同一水平面上施工難度較大，可采用鋼板條開孔后安裝在集水槽兩側的方法，檢修時僅對緣口開孔鋼板條維護調換。
1.3 水平堰出流集水槽集水
　　當集水槽兩側不開進水孔，而在槽緣粉刷水平或粉成一條薄壁堰口，成為水平堰口出流集水槽。如因施工誤差及不均勻沉降，堰口高度不水平時過水流量誤差增大。如兩處堰口高差0.01m，則兩處流量比為q 1 /q 2 =(H 1 /H 2 ) 15 =(0.05/0.06) 15 ～(0.07/0.08) 15 =0.76～0.82，于是出現堰口低處出水流量大，以致于抽吸帶走礬花。當然也可以按照穿孔集水槽方法，堰口安裝活動鋼板定期校正高度。
　　堰口出流集水槽一般設計成自由跌落式出流，斷面計算同孔口出流集水槽。
1.4 齒形堰出流集水槽集水
　　常用的齒形堰集水槽，由鋼板切割若干倒三角形加工而成。堰口下緣與集水槽外側水面高差即堰口作用水頭，多取0.05～0.07m。當堰口作用水頭相差0.01m，則兩三角堰出水流量比為q 1 /q 2 =(H 1 /H 2 ) 2.5 ，顯然誤差更大。
　　比較孔口出流集水、水平堰口出流集水和齒形堰出流集水系統不難看出，如果均安裝可調堰(孔)板，則三角齒形堰加工復雜、水平薄壁堰最為方便；當水中有較多漂浮物時孔口出流集水槽較難排出；當沉淀(澄清)池不均勻沉降或者集水槽發生變形位移，孔口出流集水槽引起的出水流量誤差最小。
此外，設置孔口出流集水槽的沉淀池，對進水量突然變化有一定調節作用。例如，當一級泵房取水量突然增大，集水槽孔口淹沒深度由0.05m增加到0.10m，整個沉淀(澄清)池水位抬高50mm，則孔口流量增加41.4%，尚有部分水量不會馬上流入濾池使濾池負荷驟然增加過多。如維持濾池進水流量增加41.4%，則水平堰口出流集水的沉淀池水面抬高13mm，而齒形堰出流集水的沉淀池水面僅能抬高7.4mm，基本上無調節作用，這一現象對于平流式沉淀池作用明顯。所以孔口出流集水槽被廣泛采用。

2 集水槽布置對沉淀效果的影響

2.1 圓形澄清池集水槽布置
圓形澄清池清水區既有垂直向上水流又有水平方向水流，導致泥渣向外側慣性流動，水質渾濁。故必須在澄清池內、外側均設集水槽，并適當提高外側集水槽高度，強迫清水向內側流動。一般取內側水流上升流速2mm/s，外側水流上升流速0.8～1.0mm/s，同時按照集水面積確定集水槽淹沒深度。較大直徑的圓形澄清池每隔3～4m設置一根徑向集水槽、進水淹沒水深沿徑向逐漸減小是正確的。
2.2 平流式沉淀池集水槽布置
平流式沉淀池因長度較大、其水平流速遠遠大于豎向流速，故主要考慮水平流速變化對沉淀效果的影響。
近年來，對平流式沉淀池有了全面認識，普遍設計了較高的水平流速，為此在近沉淀池終端加設了中途集水槽(如圖1)，假定每條集水槽溢流量相等，能夠去除的雜質臨界沉速平均值為u 0 ，沉淀池水平流速為υ，根據沉淀理論分析則有

未加中途集水槽前沉淀顆粒臨界沉速為u0 ，和沉淀池長L、深度H及水平流速υ的關系是 。加設兩條中途集水槽后可使堰口溢流負荷減少2/3，顆粒臨界沉速減少9%。
考慮到沉淀池吸泥機行走不便，常把垂直于水平流速方向的集水槽改為平行的指形槽(如圖2所示)，同樣具有上述作用。沉淀顆粒臨界沉速計算如下:

假定沉淀池長為l、深為H，出水區設若干條長為ι的集水槽和一條出水渠，每條集水槽一側開進水孔n個，兩進水孔間距為△x，每條集水槽出水流量為q，沉淀池水平流速υ，自第一個進水孔開始依次減少1/n，于是得:

經推算上式可以近似回歸為

3 結語

本文從理論上分析了沉淀(澄清)池各種集水方式的適用條件及中途集水槽提高沉淀效率的出發點和計算方法。完全適用于實際工程的計算設計。

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作者通訊處:200092 上海 同濟大學環境工程學院
(收稿日期1996-11-29)