为什么雨季的砂量高峰出现在雨停之后?
为什么雨季的砂量高峰出现在雨停之后?
核心答案
砂从地面进入管网需要时间,从管网底部被推到厂里更需要时间。雨峰时管道内是满流甚至压力流,流速高但砂被裹在水体中段慢慢往前推;雨停后水位回落形成明渠流,管底流速反而更利于推移质输送,前面几公里管段积的砂这时候才陆续到厂。多数厂的砂量峰值滞后雨峰 2-6 小时。
详细解析
推移质和悬浮质的速度差
细砂(0.05-0.1mm)以悬浮方式随水走,跟水速差不多,雨峰时就到了。粗砂(0.2-1mm)主要靠推移,沿管底滚动前进,速度只有水流速度的十分之一到五分之一。一条 3 公里的干管,水流 1.2m/s 需要 40 分钟,推移砂粒可能要 4-8 小时。所以雨峰过后进厂的砂粒径明显偏粗、含水率低、比重大。
管道满流反而不利于排砂
管道满流时断面平均流速看着高,但管底附近的边界层流速被压制,加上满流状态下水流对管底的剪切应力分布变化,粗砂反而不容易起动。水位落到管径的一半左右时,水面自由、水力半径合适,管底剪切力达到峰值,这时候排砂能力最强。这也是为什么很多厂在雨停后两三个小时突然发现沉砂池砂斗满了。
去年我们记过一次数据:雨峰在下午两点,进水流量 3.2 万吨/日峰值;砂量峰值在傍晚六点,一小时排砂 1.8 立方,是旱季一整天的量。
值班安排常常错位
雨天大家都盯着雨峰,加人加班;雨停以后觉得过去了,人撤了。恰恰这时候砂来了,砂斗满了没人排,砂溢流进初沉池和生化池,之后要花几个月慢慢往外掏。
常见误区
- 误区:雨停了就可以放松。实际上砂量高峰、以及后面的高浓度回落期,都在雨停之后,值班要往后压 6-8 小时。
- 误区:砂量按进水量线性推算。实际上砂量跟雨强、雨前干旱天数、管网清掏情况的关系比跟水量大得多。连续晴了二十天之后的第一场雨,砂量能到平时的五到十倍。
- 误区:沉砂池能拦住就行。实际上砂量峰值期沉砂池的去除率本来就在掉(水量大、停留时间短),跑过去的砂会在缺氧池和厌氧池底部积起来,这部分才是长期麻烦。
实践建议
- 雨停后的 8 小时列为砂量重点时段,排砂间隔从常规 4 小时缩到 30-60 分钟,砂水分离机保持连续运行。
- 记录每场雨的雨峰时间和砂量峰值时间,积累五六场之后就能算出本厂的滞后时间,用来排班。
- 雨前干旱超过 15 天的,第一场雨按加强级别准备:提前清空砂斗、备好砂车、通知外运。
- 每年雨季结束后测一次生化池底部积砂厚度(停池或用测深杆),超过 15cm 安排清理,别拖到影响池容。
- 曝气沉砂池在砂量峰值期把气水比往下调 10%-15%,减少对已沉砂粒的扰动,比一味加气有效。