城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)設計與運行中的若干問題探討 --提出了相應的改進措施,可供相關人員
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- 更新日期:2013-09-25
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詳細介紹
城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)設計與運行中的若干問題探討
張志軍
(邯鄲市市政污水處理有限責任公司,河北邯鄲056002)
摘 要: 按照傳統(tǒng)規(guī)范設計的排水系統(tǒng),在實際運行中存在很多問題,不便于維護管理。為
此對雨水系統(tǒng)設計運行中的以下內容提出了改進措施:雨水口和淹沒出水口的設置,在適當位置鋪
設雨水系統(tǒng)的連通管,積水嚴重段臨時增設直通污水檢查井的雨水口,合理鋪設住宅區(qū)雨水系統(tǒng)、
加快雨洪資源利用的推廣應用等。另外,還對污水系統(tǒng)中的以下內容提出了改進措施:設計運行改
進檢查井構造,在適當位置鋪設污水管系統(tǒng)之間的連通管,鋪設污水廠進水總管復線,閘槽井做法,
舊泵站集水池有效容積和最低水位線的確定,污水廠的規(guī)模和效率,排水體制的確定等,可供相關
人員參考。
關鍵詞: 雨水系統(tǒng); 污水系統(tǒng); 改進措施
中圖分類號:TU992 文獻標識碼:C 文章編號:1000-4602(2010)06-0045-05
DiscussiononSomeProblemsinDesignandOperationofUrban
DrainageSystems
ZHANGZhi?jun
(HandanMunicipalWastewaterTreatmentCo.Ltd.,Handan056002,China)
。粒猓螅簦颍幔悖簦骸。裕瑁澹颍澹幔颍澹恚幔睿穑颍铮猓欤澹恚螅椋睿簦瑁澹穑颍幔悖簦椋悖幔欤铮穑澹颍幔簦椋铮睿铮妫簦瑁澹洌颍幔椋睿幔纾澹螅螅簦澹恚螅洌澹螅椋纾睿澹洌幔?
cordingtothetraditionaldesignspecification,andtheirmaintenanceandmanagementareinconvenient.
Therefore,improvementmeasuresrelatingtothedesignandoperationofrainwatersystemsareputfor?
ward,suchassettingrainwaterinletsandsubmergedoutlets,layingconnectingpipesofrainwatersystems
intheappropriateplaces,temporarilyaddingrainwaterinletsconnectedtosewermanholes,reasonably
layingrainwatersystemsinresidentialareas,speedinguppopularizationandapplicationofrainwaterre?
sourcesutilizationtechnologiesandsoon.Improvementmeasuresrelatingtothedesignandoperationof
sewagesystemsareputforward,suchasimprovingmanholestructure,layingconnectingpipesofsewage
systemsintheappropriateplaces,layingdoublelineofinfluentmainofsewagetreatmentplant,impro?
vingthestructureofgatewell,determiningtheeffectivevolumeandthelowestwaterlevelofsumpsinthe
oldpumpingstations,determiningthescaleandefficiencyofwastewatertreatmentplantsandthedrainage
regime.Allthesecanprovideareferenceforrelevantpersonnel.
。耍澹鳎铮颍洌螅骸。颍幔椋睿鳎幔簦澹颍螅螅簦澹;。螅澹鳎幔纾澹螅螅簦澹; improvementmeasures
排水系統(tǒng)如城市的命脈,保證其正常運轉,對于
提高人居環(huán)境、改善民生、維持城市的正常秩序有著
重要意義。但是按照傳統(tǒng)規(guī)范設計的排水系統(tǒng),在
實際運行中往往難以達到預期效果,如:雨水口設置
不合理、收水不理想、淹沒出水口排水不暢、汛期道
路和立交橋下積水;檢查井構造不便于維護作業(yè)、污
水管道維護維修時不便于斷流和分流污水、污水廠
停運、中水回用率低、雨污水混流等,問題的存在給
設施運行管理部門帶來諸多管理上的不便,有必要
針對改進排水系統(tǒng)設計與運行中的熱點問題進行探
·45·
第26卷 第6期
2010年3月 中國給水排水
CHINAWATER&WASTEWATER 。郑铮欤玻叮危铮
Mar.2010
討。
1 雨水系統(tǒng)設計與運行中的改進
1?1 雨水收水口的改進
地面徑流雨水盡快進入管道并得到迅速排除的
前提是,雨水能有效、足量、及時地被收進雨水口。
雨水口的型式主要有平篦、立篦、聯(lián)合式平立篦結合
三種。平篦水流通暢,但易被雜物堵塞,影響收水能
力;立篦不宜堵塞,但邊溝需保持一定水深;聯(lián)合式
兼顧平立篦優(yōu)點,應優(yōu)先選用。雨水口應考慮以下
因素:①雨水口的布置應根據地形及匯水面積,結合
道路縱斷面的設計高程,將雨水口布置在低洼處。
特別在道路交叉口四周、住宅區(qū)和企事業(yè)單位出入
口處,要認真核算路面豎向設計高程,確保將雨水口
布置在低洼處。雨水口的布置數(shù)量還應考慮30%
的堵塞系數(shù)。②對于低洼和易積水地段,雨水徑流
面積大,徑流量較大,為提高收水速度,需要適當增
加雨水口數(shù)量,最好采用連續(xù)多篦的“線形”收水
井。③對于道路縱坡較大路段,尤其是下穿立交橋
的引道處,應采用平篦雨水口收水,且在上游就布置
雨水口,在下游段相應增設連續(xù)多篦雨水口,形成
“線形”收水井,讓徑流雨水從上游開始就收進管
道,避免全部匯到下游或橋下后,造成積水。④下穿
立交應保證其獨立的出水系統(tǒng),其橋頭應增加雨水
截流與分流設施,以分流客流雨水,其立交泵站抽升
能力應考慮20%的客水匯集量。⑤為減少平篦雨
水口被雜物堵塞,其安裝要有一定傾斜角度,4°為
宜,坡向路邊側。⑥為提高收水效果,應優(yōu)先選用平
立篦結合的聯(lián)合式雨水口,且道路兩側的路平石
(路緣石的一種)應向外有3cm坡度,以形成邊溝。
⑦雨水口下面應設30~50cm的沉淀池,以避免泥
沙雜物進入管道。針對運行中雨水過路管的管徑
小、不便于清掏疏通的實際情況,其坡度從設計到施
工必須確保達到1%以上,才能加大流速,避免雜物
在管內沉積。
1?2 雨水管道淹沒出水口的改進
《室外排水設計規(guī)范》中雖然對淹沒出水有原
則上規(guī)定,但完全靠自流排放的平原城市雨水系統(tǒng)
設計中,往往按非淹沒出水設計。由于受地形限制,
雨水管道出水口多數(shù)接近河底,實際出水方式均為
淹沒式,受水體頂托影響而使管道排水不暢,導致相
對應雨水系統(tǒng)中的低洼路段積水嚴重、排除時間較
長,這是多數(shù)城市汛期積水嚴重的根本原因,為此,
對因設計不合理造成的問題,必須通過改進設計來
解決,尤其是淹沒出水的排水安全問題:①城市雨水
管道入河出水口應盡量高于或等于排放水體的設計
水位,可采取減小管道坡度、管道淺埋加固處理、調
整城市豎向規(guī)劃等措施來實現(xiàn);②若出水口不得已
低于排放水體水位時,應考慮水位頂托的影響,核算
淹沒出水的排水能力,在排水管道上、下游水面高差
大于或等于淹沒段水力坡降時,淹沒段的排水能力
才能達到設計要求。當不滿足時,應考慮加大淹沒
段管徑,甚至根據地區(qū)重要性,在入河口處建設抽升
泵站(或配備液壓式移動泵站)和止回閥。其中泵
站的抽升能力按相應雨水系統(tǒng)管道設計匯水量的
50%計算,在降雨時一方面通過管道自流排放,同時
也通過泵站抽升強排,既可大大節(jié)省泵站投資,又可
縮短低洼地段積水時間。
1?3 在適當位置鋪設雨水系統(tǒng)之間的連通管
根據不同規(guī)劃匯水面積,城市內的雨水管道往
往建成幾個各自獨立的排水系統(tǒng)來排除雨水,各系
統(tǒng)之間互不連通。但是根據實際經驗,由于雨水管
道各系統(tǒng)的匯水面積、集水時間均不相同,因此高峰
流量不會同時發(fā)生,其中有的排水系統(tǒng)處于滿負荷
運行狀況,同時有的排水系統(tǒng)處于非滿負荷運行狀
況。為充分發(fā)揮各系統(tǒng)的排水能力,減少地面的積
水時間,可在相鄰兩個系統(tǒng)之間的適當?shù)攸c設置連
通管(其前提是相鄰系統(tǒng)、管道高程接近,如其中一
個雨水系統(tǒng)的支線管道起點與另一個雨水系統(tǒng)主線
連通等),通過連通管可相互調劑水量,達到改善排
水狀況的目的。
1?4 在積水嚴重路段臨時增設雨水口
為加速積水嚴重路段排水速度,防汛排水管理
部門常采用打開污水井蓋,通過污水泵站抽升而強
行排水(這部分水不進入污水廠,通過污水泵站的
事故排放管道而排向河道)。這雖然效果不錯,但
在一片汪洋中,因看不到已開啟的井蓋,給行人、車
輛及防汛人員自身帶來安全隱患。針對于此,可在
積水嚴重路段設置專用收水井,直通污水檢查井
(臨時做法見圖1)。不與雨水管道溝通,既可避免
非降雨時因河道頂托河水倒灌進入污水管道,又達
到排除汛期路面積水的目的,同時也避免了人力開
污水井蓋排水的安全隱患。但要特別注意,隨積水
點治理工程的實施,在汛期積水問題解決后,必須封
堵或廢除上述雨水口。
·46·
雨水口
道路紅線
路邊線
雨水管道低洼處低洼處
低洼處
路邊線
污水管道
雨水口
道路紅線
圖1 直通污水井雨水口做法
Fig.1。校颍幔悖簦椋悖澹铮妫颍幔椋睿鳎幔簦澹颍椋睿欤澹簦悖铮睿睿澹悖簦澹洌簦铮螅澹鳎幔纾澹鳎澹欤
1?5 合理鋪設住宅區(qū)的雨水系統(tǒng)
出于節(jié)省投資目的,多數(shù)庭院和住宅區(qū)不建設
雨水排水系統(tǒng),其雨水經地面徑流至市政道路上后,
才經雨水口進入雨水管道,這樣要經較長時間。由
于院內徑流雨水的匯入,增加了道路上雨水口的額
外收水量,延長了泄水時間,易導致路面積水。為解
決該問題,應進一步改進規(guī)劃設計,科學合理地建設
小區(qū)內的雨水系統(tǒng)。根據經驗,樓長在50m以內、
面積≤1000m2、只有1棟建筑的庭院,可不鋪設雨
水管線,超過1棟樓的庭院必須建設雨水系統(tǒng)。庭
院雨水徑流最遠點距最近雨水口集流距離不超過
150m。城市排水管理部門可將其作為對小區(qū)核發(fā)
《排水許可證》的一個必要條件來執(zhí)行。
1?6 加快雨洪資源利用系統(tǒng)的推廣應用
近年來,隨城市不透水硬化面積的大量增加,雨
水徑流系數(shù)必然增加較多,大量徑流雨水一方面對
城市雨水系統(tǒng)排水能力帶來考驗,另一方面給城市
防汛帶來較大壓力,同時也浪費了寶貴的雨水資源。
雨洪資源利用已是成熟技術,關鍵是如何推廣利用,
比如政府可出臺政策強制廠礦企業(yè)、大型公共建筑、
成規(guī)模的小區(qū)建設雨水利用系統(tǒng),城市建設中應多
建設下凹綠地系統(tǒng),多采用滲水型路面與人行道結
構建設地下儲蓄池,利用河流湖泊儲蓄雨水等,使雨
水排放、入滲以及儲蓄利用三者有機結合起來,達到
補充城市雜用水、涵養(yǎng)地下水、削減城市洪峰的目
的。
2 污水系統(tǒng)設計與運行中的改進
2?1 檢查井構造的改進
在對排水管道進行疏通作業(yè)時,往往利用竹片
或高壓射水車,從檢查井內順管道方向作業(yè)。但傳
統(tǒng)檢查井做法都將井內爬梯安裝在檢查井內進水管
口正上方,也就是檢查井的井壁直墻(相切點)位于
進水管口一側,該做法對排水管道的養(yǎng)護維修造成
不便,不便于穿竹片或高壓水帶。為便于作業(yè),應將
爬梯也就是檢查井的井壁直墻(相切點)設在垂直
管道方向線的一側,相應的防盜檢查井蓋開啟方向,
應位于爬梯的另一側。檢查井傳統(tǒng)做法和改進做法
平面圖分別見圖2、圖3。
!
進水管
爬梯
檢查井
!
出水管
圖2 傳統(tǒng)檢查井做法
Fig.2。校颍幔悖簦椋悖澹铮妫簦颍幔洌椋簦椋铮睿幔欤恚幔睿瑁铮欤
進水管
!
!
出水管
爬梯
檢查井
圖3 改進型檢查井做法
Fig.3。校颍幔悖簦椋悖澹铮妫椋恚穑颍铮觯澹洌恚幔睿瑁铮欤
同時為減少污水中沉積物在管道內的沉積,應
在管道交匯處以及直線段每隔150m左右的檢查井
井底設置30~50cm的沉泥井。維護作業(yè)時只需定
期用抓泥車清掏檢查井內的沉積物即可,減少了對
管道的疏通作業(yè)工作量。
在用戶管道與市政管道產權管理分界處設置標
識檢查井,井蓋上注明“分界井”字樣(分界井歸用
戶管理)。
2?2 在適當位置鋪設污水管系統(tǒng)之間的連通管
即使在同一污水廠收水系統(tǒng)范圍內的污水管
網,隨不同道路布置不同的一、二、三級管網(即總
管、干管和支管),不同管道系統(tǒng)之間的支管與支
管、支管與干管之間是互相不連通的,有的支線管道
分流點之間可能就只有40m距離。在實際運行中
常出現(xiàn)以下情況:有時上游管道已修建需要投用排
·47·
水,但下游管道尚未建;有時因管道堵塞造成污水漫
溢或在對管道進行維護改造時,需要將上游污水導
流至下游或分流至相鄰另一污水管道系統(tǒng);有時各
污水廠之間需要合理調度分配水量或在事故時互相
調劑水量。這都需要在適當位置設置污水管網系統(tǒng)
間的連通管(如相鄰管道系統(tǒng)支線與支線間、支線
與主線間、污水廠事故排水管道與另一污水廠管道
系統(tǒng)間等),形成環(huán)狀管網,可解決上述問題。對于
污水甩線,應根據實際需要預留,其長度應甩出道路
紅線,支線端應設置檢查井,以減少日后破路和便于
用戶接管。
2?3 鋪設污水廠進水總管復線
污水廠一般采取總體規(guī)劃、分期建設的原則,其
進水總管一般只有一條。在污水廠二期擴建工程運
行時,需要斷流原有一條進水總管,以接通擴建工程
的進水管;另外在原進水總管出現(xiàn)事故搶修時,也需
要切斷上游來水,這樣都會造成污水處理廠停運的
重大事故。為解決這個矛盾,可通過鋪設污水廠進
水總管復線,并通過設置閥門井相互切換來解決。
2?4 在適當位置設置閘槽井
污水管道中的流量和流速都較大,有的檢查井
內的水位較高,在管道維護作業(yè)或戶線接管施工時,
需要將管道內的水位降低或斷流。采用編織袋、膠
囊等措施封堵上下游檢查井,有時還需要把帶蓋板
的檢查井上部挖開!妒彝馀潘O計規(guī)范》中雖然
有關于閘槽井設置的規(guī)定,但沒有具體要求,不好操
作,設計中也從未設計閘槽井。為便于維護作業(yè),可
在污水管道交匯處、轉彎處或直線段上每隔200m
左右設置閘槽井。管徑<800mm,可設置井下操作
的蝶閥井(需要時用工具開啟,地面上為正常井蓋,
不影響交通);管徑>1000mm,可設置閘槽井,并
適當加大間距,通過增加管道轉彎將其設在隔離帶、
綠化帶及人行道上,以便于管理和不影響交通。
新舊管道銜接處也應設置閘槽井,并鋪設甩線。
閘槽井起到了關閉待建管線(甩線)的作用,避免了
已使用管線內因水位高而無法與待建管線銜接的問
題。淹沒出水的雨水管道入河口處也應設置閘槽
井,以便于疏通作業(yè)。
2?5 泵站集水池有效容積和最低水位線的確定
對于舊排水泵站改造,如原有集水池容積不變,
考慮到隨著城市的發(fā)展,污水排放量會相應增加;隨
著城市雨水實際徑流系數(shù)的增大和匯水面積的增
加,雨水泵站的收水量也會增加;另外,在暴雨量集
中的北方城市,為加速雨季路面積水的排除速度,往
往采取打開污水井蓋的措施,通過污水泵站抽升而
強行排除,可見污水泵站也擔負雨水的抽升任務。
因此,要求改造后的泵站抽升能力要有較大提高。
如何解決原集水池有效容積偏小問題,有兩種辦法:
①考慮雨污水泵站在實際運行中,集水池內水位長
期高于設計最高水位,高于管頂很多,進水管道屬于
受壓情況,因此計算集水池的最高水位時可以高于
雨、污水管頂,也就是高于原設計最高水位,但要復
核,控制最高水位不得使管道上游地面冒水;②《室
外排水設計規(guī)范》中規(guī)定,污水泵站集水池的有效
容積,不應小于最大一臺水泵5min的出水量;雨水
泵站集水池的容積,不應小于最大一臺水泵30s的
出水量,這些都是按人工操作所需啟動時間而要求
的,隨著水泵技術、自控技術的進步,其有效容積可
以減小。對于新建排水泵站,其集水池有效容積確
定時也應考慮上述因素。
根據一般原則,泵站集水池最低水位應該是保
證水泵葉輪吸水的水位,一般為葉輪所在水位線。
近年來普遍采用潛水排污泵,由于潛水排污泵的電
機不能在露出水面狀態(tài)下運行,故泵站集水池最低
水位應該根據電機允許露出的水面高度確定,或者
要求潛污泵采用帶冷卻水套的電機。
2?6 污水處理廠的規(guī)模和效率問題
城市污水集中處理,便于管理、運行成本低,但
是所鋪設的進出水管道距離長、埋深大、投入大,在
污水廠建成后幾年內,由于收水量不足,造成設備閑
置浪費,且經深度處理、中水回用時,所鋪設中水管
線線路長、投入大,不便于推廣利用中水。因此,應
采用集中與分散相結合的方式建設污水處理廠。在
居住區(qū)集中或有集中工業(yè)大用戶時,為便于中水利
用,可在排水量為(2~3)×104m3/d時建設1座分
散式污水處理廠。目前我國污水廠已由全面建設期
進入運營期,除加強監(jiān)管正常運行、保證出水水質達
標外,為避免大量剩余污泥帶來新的污染,現(xiàn)有以及
新建污水廠應選擇合理工藝,盡早建設污泥處置場,
短期建不成的應預留污泥處置用地。
2?7 排水體制的確定
《室外排水設計規(guī)范》中規(guī)定,排水體制的選
(下轉第51頁)
·48·
第26卷 第6期 電所,負荷等級為一級。
系統(tǒng)的動力設備主要是消防水泵和穩(wěn)壓水泵。
消防水泵功率較大,配套高壓電機,電壓為6000V;
穩(wěn)壓水泵功率較小,配套低壓電機,電壓為380V。
7 建議
穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)能夠提高固定式消防設施
的消防防護能力以及應急防護水平,消防水泵、穩(wěn)壓
水泵依靠管網壓力自動工作,供水速度快,能夠及時
將火災在初期階段撲滅或有效控制。
通過兩年時間的觀察運行,提出以下建議。
① 平時該系統(tǒng)管網維持高壓,火災時消防水
泵自動開泵,但由于穩(wěn)壓水泵流量小,初期火災消防
水泵開泵之前,系統(tǒng)不提供消防用水。建議采用設
置穩(wěn)壓設備的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)(該系統(tǒng)增加了
氣壓水罐),初期火災時隨著各消防設施的啟用,穩(wěn)
壓設備能夠提供初期火災的消防用水。
② 由于管網的泄漏量是變量而且變化很大,
故穩(wěn)壓水泵的流量不能準確地選定,因此穩(wěn)壓水泵
的工作始終不能處于最佳工況。如果選定的流量偏
大,難免造成穩(wěn)壓水泵的超壓。如果選定的流量偏
小,當管網不泄漏或者泄漏量較小時,同樣造成穩(wěn)壓
水泵的超壓;當管網泄漏量較大時,則失去了穩(wěn)壓的
作用。當管網壓力下降時,應積極查找漏點,及時處
理,以免穩(wěn)壓水泵連續(xù)工作,嚴重時高壓消防泵會啟
動,造成管網超壓、設備損壞。項目設計時管網的泄
漏量按20m3/h考慮,從實際運行來看,較為合理。
③ 初期火災或火災較小時,消防水泵運行,管
網壓力達到1.4Ma(設計工藝指標在1.2Ma以
下),造成管網壓力超標,閥井、消防栓出現(xiàn)滲漏,增
加了系統(tǒng)的維護難度。建議增加安全泄壓設施,泄
壓后的水回流至消防儲水罐,以防止初期火災或火
災較小時,消防水泵工作但消防用水量較小而造成
管網超壓。
④ 消防水泵功率為363W,配套6000V高
壓電機,并且消防水泵平時絕大多數(shù)時間閑置,處于
備用狀態(tài),而設計仍采用雙回路供電。建議采用柴
油機驅動,不僅節(jié)省高壓供電設備的投資,而且日常
的維護檢修簡單。
參考文獻:
[1]。50160—2008,石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范[S].
電話:(0459)6757224
-mail:meimuchun163.com
收稿日期:
2009-08-27
(上接第48頁)
擇,應根據城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃、當?shù)亟涤昵闆r和排
放標準、原有排水設施、污水處理和利用情況、地形
和水體等條件,綜合考慮確定。同一城鎮(zhèn)的不同地
區(qū)可采用不同的排水制度,新建地區(qū)的排水系統(tǒng)宜
采用分流制。
實際運行中,多數(shù)城市雖然新建地區(qū)采用了雨
污水分流制,但由于管網不完善、下游無出路、加上
管理難度大,致使一些小區(qū)、單位及沿街商戶將污水
就近接入雨水管道。甚至為解決污水漫溢問題,排
水管理部門不得不將污水人為地接入雨水管,因此
雨污水混流現(xiàn)象普遍存在,且很嚴重。鑒于上述原
因,為提高污水收集率和處理率,減少水體污染,各
地要根據實際情況采取分流制、合流制、截流式合流
制并存的排水體制。一方面通過在雨水管道入河口
處修建截流井和截污管的措施,達到盡快收集、截流
污水的目的;另一方面通過加快完善雨污水管網建
設步伐,力爭污水管網100%覆蓋,以進一步做好雨
污水分流改造工作。
3 結語
針對城市雨水系統(tǒng)及污水系統(tǒng)實際運行中存在
的諸多問題,提出了相應的改進措施,可供相關人員
參考。
參考文獻:
[1] 秦衛(wèi)峰,張志軍.基于北方平原城市特點的雨水系統(tǒng)
優(yōu)化設計[].中國給水排水,2008,24(22):38-41.
[2] 張志軍.邯鄲市排水系統(tǒng)運行狀況分析[].中國給
水排水,2009,25(4):15-18.
電話:(0310)5909655
-mail:zzjws163.com
收稿日期:2009-09-02
·51·
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