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目前，我国城市老城区合流制管网普遍采取了截留改造方式，改造以后造成水体污染的城市污水直接排放问题已被有效控制，但是雨天时合流管网溢流中因含有大量的污染物已成为许多城市水体污染的主要原因之一。为了解决这一问题，我国部分城市通过增加截流倍数，或改造合流制为分流制以减少溢流污染，但更多的城市受自身实际情况的影响，往往因改造难度大、或投资高而无法实施这些改造措施。故，本文针对城区合流管网溢流污染高效控制问题，提出了一种老城区分质截流改造的概念，并进行了深入的研究，主要研究成果如下:
(1)提出了分质截流概念。老城区因功能区划分不同，不同区域的合流污水水质往往亦不相同，本文以此为基础，提出了分质截流的改造思路;并比较了分质截流与传统截流的区别，分析了分质截流系统中截流倍数的确定的依据与影响因素;进而建立了分质截流的理论基础，分析了截流倍数的计算方法以及截流倍数与经济和环境之间的关联。基于SWMM模型结构与功能，研究了影响分质截流的水体水质模型的基本方程、参数估值估算方法、求解步骤和影响因素。综上分析，研究构建了分质截流改造系统，提出截流倍数的优化方法。
(2)构建了分质截流模型及其求解方法。首先分析了分质截流模型的约束条件，研究发现分质截流模型的约束条件主要为受纳水体的环境容量，合流管网溢流污水水质水量与经济因素等。受纳水体的水环境容量，决定了允许排入受纳水体污染物的量，通过研究受纳水体水环境容量，分析各种污染物允许排入水体量，控制溢流污水排入量，从而控制溢流污染。改造资金的多少直接影响污水管道的直径、泵站的规模、污水处理厂规模、污水处理厂运行管理费用，影响截流倍数取值，即影响截流污水的量，截流污水量越多，溢流污染越小。最终，结合以上约束条件，根据数学矩阵原理构建了分质截流模型，并给出了求解分质截流方程的方法和步骤。
(3)进行了分质截流应用实例研究。将分质截流应用在镇江老城区合流管网改造上，以验证分质截流的实际应用价值。根据镇江示范区地形、降雨特点、水质数据等相关资料，划分功能区域，将示范工程划分为3个功能区域，分别是居住区、商业区、工业区。应用分质截流模型的约束条件，初步优化截流倍数确定溢流污水水量。应用分质截流模型，优化示范区域的溢流污水水量和水质，结果是示范区截流倍数由整体取值1变为居住区的截流倍数取1.5，商业区的截流倍数取1，工业区的截流倍数取2，从而可以看出污染严重的工业区截流污水最多，污染较轻的商业区域溢流污水最多，因此，分质截流具有更好的优化溢流污水水质，减轻水体污染作用。
总之，分质截流系统在城市老城区合流制改造中作用明显。研究构建分质截流系统，并将其应用在镇江老城区改造上，总结分质截流的作用，其一在受纳水体环境容量内，可以将污染严重功能区域的污水尽量多截流，而相对污染轻的功能区污水少截流多溢流，在相同截流污水水量时，应用分质截流可减轻环境污染;其二平衡各项污染指标。应用分质截流后的各个功能区域的溢流污水满足总溢流污水在水体中可以自净，对环境污染小，而且同时满足各项污染指标(COD、BOD、SS、TN、TP等)都不超过水体自净能力。