旋流阀兼顾水力学及空气动力学原理设计,其独特的内部结构使其能够在污水径流井内截留限流,即在最大截留量下,升高水位流量不发生变化,从而精确控制流量在小范围内,保证流量较恒定。鉴于此,为解决上海崇明东滩地区因雨天截留井溢流引发的地表水污染问题,提高地表水环境质量,从而推动东滩生态环境、经济的可持续发展,开展对具有旋流阀的自动限流技术的研究有着极其重要的意义。本文在研究国内外对由初期雨水引发面源污染控制的基础上,以崇明东滩生态城区域为研究对象,进行降雨规律的研究和径流量的模拟,分析了旋流阀在运行中的性能特征及不同安装角度下的最大截留量,通过调试旋流阀验证其工作性能,探讨了雨污水中电导率及对应时段降雨量的变化,这对于改善崇明东滩地区河道污染状况有着非常重要的理论和现实指导意义。本文的主要工作和研究成果包括:(1)收集整理崇明地区的区域概况和水质现状的资料,分析城市雨水径流污染的定义、来源、特征、影响因素等,并探讨了目前国内外城市雨水径流污染的研究现状,针对上海崇明东滩合流制排水系统中的溢流问题提出了自动限流截留技术的研究。(2)运用现代气象统计方法对上海崇明东滩地区近11a年降雨量变化进行研究,得到结果:平均降雨量为1100 mm,线性倾向估计中回归常数a回归系数b和降雨量x与t之间的线性相关系数r的值,分别为:a=37274.93,b=-18.03,相关系数r=-0.41。Mann-Kendall法检验统计量曲线显示突变点在2005年。结果表明:11a年降雨量随时间的增加呈减小的趋势,2000年-2005年降雨量呈较快速度下降,2005年-2013年缓慢增加。(3)对上海崇明东滩降雨时间、降雨量、短历时降雨、暴雨特征等进行分析,得到结果:①降雨时间主要集中在2-9月,占全年降雨量的79.57%,其中6-8月的降雨量最大,占全年降雨量的41.10%。②从年降雨历时时间分布来看,6月-8月的降雨历时最大。③对每年降雨事件中的最大降雨量及最小降雨量进行统计,最大降雨强度的变化范围为121.91-362.39(L/s)/hm2,最小降雨强度的变化范围为2.23-23.38(L/s)/hm2。④从短历时降雨特征来看,对1、5、10、30、60min短历时的最大降雨量及降雨强度进行统计得出变化范围分别为1-4、1.7-8.9、4.3-17.9、15-40.9、21.9-63.2 mm。1min降雨强度最大,最大值668(L/s)/hm2,60 min的降雨强度最小,最大值为175.9(L/s)/hm2。⑤在暴雨特征分析中,11a暴雨平均降雨天数为4d,年平均暴雨强度值为71.18 mm/d,且呈缓慢减小的趋势;6月-8月暴雨日数较多,其中6月暴雨日数最大可达12d,7月和8月的暴雨日也达到了9d。结果表明:降雨量及降雨历时时间主要分布在6-8月,6月最多达6.7d,初期降雨降雨强度最大,随着降雨时间的增加,降雨强度逐渐减小,降雨量逐渐增加。(4)初步运用SWMM暴雨管理模型对崇明东滩地区汇水区域的径流量进行模拟,研究了降雨频率及汇水面积对径流量的影响,径流结果表明:降雨时间持续到2h时达到洪峰流量;同一渗透性汇水区域汇水面积越大,径流量越大;设计频率越大,径流量越大。(5)以旋流阀为主要设备进行旋流阀进出口压力对截留量的影响及安装角度对流量压力的影响中试研究,得到结果:在安装角度为11、30、45、60°下,最大截留量分别为5.23、7.11、8.91、8.21L/s,对应的进出口压差分别为1.5、4.64、6.48、6.56m,结果表明:安装角度越大,截留量越大,最大截留量及水位差对于指导旋流阀实际安装应用具有重要的意义。(6)对安装在截留井中旋流阀的进出口压力差、截留量进行监测与将其与中试曲线上的相应的点对比,得到结果:误差范围为1.11%-8.68%,结果表明较符合压差、流量变化曲线,说明工作性能良好,能够满足工程需要。(7)截留井内雨污水的自动监测数据显示电导率值较大,得到结果:电导率变化范围为4500-6000μs?cm-1,降雨后电导率减小,变化范围约为1500-1800μs?cm-1,结果表明:降雨量增加稀释污水浓度使电导率值降低,同时达到旋流阀进出水口最大压差、流量达到了最大截留量,使其呈现节流状态,对雨污水中污染物有一定的截留作用。