估计排水系统中干燥天气沉积的程序，第二阶段外文翻译资料

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Pisano W. and Querioz c.，估计排水系统中干燥天气沉积的程序，第二阶段

项目总结

干燥天气污水在线污染物沉降量估算方法

第二阶段

为规划师、工程师和市政管理人员提供全面的公式，用于估算干旱天气下综合下水道系统中污染物的沉降量，以便他们能够就下水道清洗步骤和对其他综合下水道管理控制做出合理的决定。

计算公式将会用到排水系统内污染物的日均沉降质量与排水系统的几个参数（如人均排放量、服务面积、管道总长度、平均管道坡度、平均直径），以及其他与管道坡度相关的参数。文中针对不同数据源和用户资源给出了几个不同的计算公式。污染物指标包括悬浮物浓度、挥发性悬浮物浓度、生化需氧量、化学需氧量、总有机氮、总磷。

这些公式是根据马萨诸塞州东部三个主要污水系统和克利夫兰东部地区一部分合流污水系统收集的数据建立的。这项研究是早期研究的拓展，这里会使用更广泛的数据来推导计算公式。

本项目摘要由美国俄亥俄州辛辛那提市环保处市政环境研究实验室编制，旨在公布研究项目的主要发现，此项目会用同一标题完整记录在另外的报告中（见后面的项目报告订购信息）。

结果摘要

结果使用了广泛的数据来得到。通过不同的计算模型，运用在洁净管道条件下得到的排水系统内的悬浮固体总沉降量与自变量。因此，这些公式适用于排水管道系统得到合理维护的情况。

回归数据统计摘要

在表1列举了回归分析中使用的自变量的均值和标准差。

扩充数据库排水系统的长度、面积、管径都比以前的数据库增加了。而相对平坦的克利夫兰排水系统的数据，平均坡度参数（S、和）都有所减小。

通过对人均污水排放标准（分别为260、190、110和40 gpcd）上的计算，排水系统污染物的平均沉降率为1.94 磅/天/英亩服务区。人均污水排放标准为260 gpcd时，得出的沉降率的平均值和标准差分别为1.07和1.64磅/天/英亩的服务区。人均污水排放标准为190、110和40gpcd时，沉降率分别为1.35、1.91和3.42磅/天/英亩服务区。

表1.回归分析中自变量的均值和标准差

A*=先前的数据库，来自马萨诸塞州东部三大污水处理系统的75个收集系统，

B =所有数据，扩充数据库，即位于克利夫兰东区的75 28个收集系统

L=排水系统中所有管道的总长度（英尺）

A=排水系统服务面积（英亩）

D=排水系统中管道的平均直径（英寸）

S=排水系统管道的平均坡度（英尺）

=与相对应的斜率（英尺）（=与80%固体沉积在排水系统中的位置相对应的管道长度百分比）

=与相对应的斜率（英尺）（=80%固体沉积的管道长度百分比的四分之一）

计算公式选择

根据用户的要求这里给出两个推荐使用的公式，根据所拥有数据或用户资源的多少来考虑采用两个不同的公式。简化的公式需要较少的数据，但是计算结果的精确程度较低；而精密公式，需要更多的用户资源和数据，计算结果的精确程度较高。

精密公式

复相关系数的最大值R=0.970（决定系数R2=0.940）通过以下公式得出：

TS = 0.00108

注:

TS =沉积固体负荷（磅/天）

q =人均污水排放标准，单位：gpcd

值（相当于排水系统中沉积的80%固体的管道长度百分比）是通过计算机的大量分析得出的。美国环保局报告编号EPA-600/2-77-120（NTIS编号PB 270 695）和EPA-600/2-79-133（NTIS编号PB 80-118-524）中分别讨论了SPD和SPD/4的估算。管道坡度的大概值可以从局部管道坡度数据计算的直方图中得出，也可以仅通过平均管道坡度S来合理估算。如果没有管道坡度，则可以使用平均地面坡度和平均管道坡度的相关关系来估计平均管道坡度

简化公式

简化的公式给出了在自变量较少的情况下可获得的最高R2值：

TS =0.0088 （R2=0.0880）

与马萨诸塞州东部排水系统的数据相比，自变量的指数和方程的系数变化不大。拟合度高（R2=0.0880），优于先前的马萨诸塞州东部数据拟合（R2=0.845）。

管道总长度估算

通常假定已知系统的总管道长度L及其相应的收集区域A。如果不知道这些信息，且粗略估算就足够了，则可以使用以下表达式从总流域面积估算总管道长度：

L = 220.9 (R2=0.804) – 低人口密度 (10-20 人/英亩)

L =238.0 (R2=0.804) – 中高人口密度 (30-60 人/英亩)

这些公式是对扩充数据库的最小二乘分析推导而来的。

管道坡度估算

如果没有关于管道坡度的数据，则可通过计算地面坡度的平均值，然后使用以下公式，获得排水系统管道平均坡度的近似估计值：

S= 0.320 （R2=0.850）

注:

= 平均地面坡度, 英尺

上述公式是所有103个排水系统的平均地面和平均管道坡度的相关关系得到。克利夫兰排水系统的地面坡度数据估算方法与早期马萨诸塞州东部排水系统研究中使用的方法相似，并包含在项目报告中。

对前后结果的讨论

表2概述了由原始数据集和新增加数据的数据集推导出的的公式。这两个复杂公式的R2非常相似。三个排水系统斜率参数（S、和）在回归方程中均具有重要意义（研究者们的 t值超过4.0）；而在原始数据集中精密方程只用到了和。这种差异的部分原因是，对于由原始数据集组成的三个排水系统，排水系统管道平均坡度的范围有限。马萨诸塞州东部三个排水系统内的排水管道的平均管道坡度范围为0.0175至0.0254，克利夫兰28个系统的平均管道坡度范围为0.0028至0.0178。

克利夫兰污水处理系统中较平坦的管道坡度数据增加了平均排水系统变量S的总体范围，增加了一个数量级。组合数据集的平均排水系统管道坡度S在描述每个排水系统的预计沉积固体负荷方差时，作为解释变量，具有更大的主导作用。对整个数据集的排水系统管道平均斜率的可视化扫描显示，观测值在整个范围内的分布相当合理，从而将范围两端的数据聚类所产生的虚假相关性的影响降至最低。表2中所示的简化方程的结果是相似的，并证实了上述讨论，即对于组合数据集，R2高出4.5%。

作为补充说明，原始公式（来自马萨诸塞州东部的数据）被用于估算28个克利夫兰排水系统的日沉积量。使用马萨诸塞州东部数据生成的公式，克利夫兰数据的R2值分别为0.717和0.811。然后使用修正方程（为组合数据集推导）估计马萨诸塞州东部75个排水系统的日沉积量。使用组合数据库生成的公式，马萨诸塞州东部数据的R2值分别为0.821和0.867，用于精密和简化的方程。在这些数值敏感性实验中，请注意，在预测意义上，简化方程的拟合程度优于精密方程的拟合程度。

对于简化公式来说，更有利的R2结果表明，精密公式过于具体，并且对数据输入的变化非常敏感。此外，简化公式与精密公式相比，所需的输入数据相对较少。用户只需准备排水系统管道总长度L、排水系统管道平均坡度s和人均污水排放标准q的估计值，即可使用简化公式。

因此，首选简化公式。由于马萨诸塞州东部的自变量指数和简单方程的系数与合并数据（马萨诸塞州东部和克利夫兰）的指数和系数略有不同，因此建议在更广泛的基础上，根据合并数据导出方程。

完整报告是在美国环境保护署的赞助下，由东北大学和环境设计与规划公司提交的，部分履行了R-804578号拨款。

表2. 沉积计算公式的比较

William C.Pisano和Ce/so S.Queiroz就职于马萨诸塞州波士顿市环境设计与规划公司，邮编02134。

理查德·菲尔德是美国环保署的项目官员（见下文）。

完整的报告，题为“估算干燥天气污水在线污染物沉积的程序：第二阶段（订单号：PB 84-141 480；成本：8.50美元）如有更改，只能从以下网址获得：

国家技术信息服务局

弗吉尼亚州斯普林菲尔德皇家港路5285号 电话：703-487-4650

环境保护局项目官员可通过以下方式联系：

市环境研究实验室

美国环境保护局俄亥俄州辛辛那提

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