对城市管网雨水管道的排水问题解决方案的思考.pdf

对城市管网雨水管道 的排水问题解决方案的思考郭继凯等 1 1 3 【 供 排水 工 程 】 一 对城市管网雨水管道的排水问题解决方案的思考 郭继 凯 ， 丁玉龙 ( 1 鄂尔多斯市乌兰木伦 水务有限公司 ， 内蒙古 东胜 0 1 7 0 0 0 ； 2 内蒙古水 利科 学研 究院 ， 内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 2 0 ) 摘要 文章分析 了鄂 尔多斯市康巴什北区基础设施建设排 水管 网运行现状 ， 并就此提 出解决对 策。 关键词 基础设施 ； 雨水管道； 排水 问题 ； ； 康 巴什北 区 中图分 类号 ： T V 9 9 2 文章标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 l 1 3 0 2 l 工程概况 鄂尔多斯市康巴什北 区基础设施建设排水工程 ， 雨水管 网总长度 1 1 9 k m， 共分为东、 西两个雨水排放 系统 ， 雨水收集进入雨水管网， 就近排放入水体 。 西部雨水收集系统 ： 以经二路雨水管道为主干管 线 ， 其它道路雨水管线作为支管线。因乌 兰木伦水库 不允许雨水排放 ， 故雨水 自北 向南汇集 ， 集 中在乌兰木 伦水库大坝下游 ， 在经一路附近排放入乌兰木伦河 ； 东部排水系统 ： 以西经七路和经三路 雨水管道为 主干管线 ， 其它道路 雨水管线作为支管线。雨水 自北 向南汇集 ， 就近分散排人雷家沟。 北 区雨水管道管径 D N 2 0 0D N 1 6 0 0， 管材为混凝 土管、 H D P E管和钢筋混凝土管。 2 现 状 问题 康 巴什北区雨水管道 目前总体上已根据设计敷设 完成 ， 但是在工程施工 中根据现场情况并考虑施工先 后顺序 ， 对设计思路 、 管道走 向等进行了适当调整。 在 2 0 1 3年夏季 ， 鄂尔多斯市雨水量大于往年 的情 况下 ， 由于北区地势较高 ， 且道路纵坡较大， 当暴雨来 临时 ， 雨水 口对雨水收集率较低 ， 北 区地表雨水携带高 地 冲刷下 的大量泥砂沿路面快速径流 ， 流至下游地势 低 、 坡度缓 的道路上 ， 造成下游路面雨水 大量淤集 ， 雨 水 口排放负荷极大 ， 雨水不能快速排 出， 大面积路面被 淹没。上述现象最为集中的路段主要有 ： 西经二路 、 西 经七路、 西经十路和纬三路等地。 3工程 问题分 析 3 1 北区高地未建设坡面排水设施 北 区存在部分未开发、 裸露的、 较高的土地地块 ， 未建设针对本 片特殊路段的排水 系统 ， 当降雨达到一 定强度时 ， 雨水直接将道路两侧天然高坡 、 挖方边坡的 大量泥砂冲至路堑 ， 并沿坡度大的路面流至下游 ， 久而 久之 ， 进一步加重 了雨水 口的排水负担 ， 冲刷、 堵塞雨 水管道 ， 并增加了雨后路面的清理难度 ， 严重时将造成 滑坡 ， 损坏路肩与路基和下游雨水管 网系统。 3 2北区道路纵向坡度较大 北区道路坡度远大 于道路 侧面雨水 口连 接管坡 度 ， 而雨水管是根据当地地形敷设的。当雨量较大时 ， 雨水在重力作用下 ， 在未来得及进入路边雨水收集 口 时 ， 已快速流向下游低处 ， 增加了地面径流量与径流时 间 ， 使北区当地雨水收集 口未能充分发挥作用 ， 而下游 收集 口却承担了超过其 自身能力的排水 负荷 ， 最终造 成下游路面的大面积积水。 3 3 雨水缓冲系统未建设 在原设计方案 中， 北 区东部排水系统 ， 以西经七路 和经三路雨水管道为主干管线 ， 雨水 自北向南汇集 ， 就 近分散排入雷家沟。雷家沟在深挖 1 2 m的基础上 ， 作为北区的雨水收集、 削峰 、 调节系统 ， 缓解雨水系统 的短时间排水压力。在 当次暴雨过后 ， 雷家沟 内储 存 雨水通过经三路上的管涵逐步向下游排放。但是在实 施 中考虑到工程建设先后顺序等因素 ， 雷家沟暂未深 挖蓄水 ， 未能起到调节作用 。 3 4雨水排 放 口淤积 根据 日前在康巴什雨水排放 口的实地查看 ， 排放 口处存在淤塞的问题 ， 造成本片 区雨水 排放 系统排水 不畅 ， 甚至对上游路面上雨水检查井井盖的顶托。 3 5 设计参数的选取与今年降雨情况 由于鄂尔多斯市地处西北高原腹地 ， 临近沙漠 ， 属 1 1 4 内 蒙 古 水 利 2 0 1 5年第 5期 ( 总第 1 5 9期 ) 温带大陆性气候 ， 年均降水量低 ， 在鄂 尔多斯某些地 区， 直接采用地表漫流就近排放至水体 的办法 。因此 在设计中， 根据规范、 本地 区经验等 ， 暴雨强度公式 中 “ 设计重现期” 选取 了较低值 ： 0 5年， 与我国降雨量丰 富的沿海地区存在一定差别 。但考虑适 当的安全性 ， 原设计中已适 当增加了雨水 口数量。 其次 ， 鄂尔多斯 市遭遇 了多年不遇 的、 连续强 降 雨 ， 降雨规模与历时均超出历年平均水平 ， 因此也超出 了雨水管道的设计排水能力 ， 造成一定的排水不畅。 3 6 雨水主干管道改线 ( 1 ) 在康 巴什核心 区东部 ， 康 巴什 污水厂 附近 ， D 1 2 0 0雨水主干管 自西 向东延东纬一路敷设至经六路 时 ， 未能直线 通过路 口， 而是 向北 进入 经六 路 ， 敷设 1 0 0 m左右之后 ， 再 向南敷设返 回东纬一路 ， 继续 向东 敷设 ， 管径 D 1 5 0 0 。主干 管在此 路 口呈 “ 几 ” 形 回头 弯 ， 如此敷设对于管道 和检查井 内的水 流条件极为不 利 ， 增加了雨水排放的阻力 ， 增加 了管道填完 、 淤积 的 隐患。 ( 2 ) 北 区东部雨水系统主干管原设计至乌兰木伦 河边后 ， 就近排放 ， 但实施 时考虑到保护乌兰木伦河的 水体景观等因素， 该干管与核心区主干管连接 ， 向东延 伸约 5 k m后排放 ， 因此主干管长度过大 ， 也进一步影 响的雨水的顺畅排放。 4建议解决方案 由于北区主干 道路与 国道 以及 康 巴什 核心 区相 连 ， 从道路功能 、 等级等方面可暂按公路考虑。公路排 水属于一个整体排水系统， 涉及本 区域内的防洪、 市政 等专业 的规划和设计等 ， 该系统通过坡面排水 、 人工及 自然沟渠将城区道路路面排水和地下管线收集排水相 互关联 。 北 区路堑边坡 、 自然高坡 、 填挖结合部 多， 根据上 述问题分析， 本着“ 上游截 流， 就近排放 ， 下游疏通” 的 原则 ， 参照 室外排水设计 规范 ( G B 5 0 0 1 42 0 0 6 ) 、 公路排水设计规范 ( J T G T D 3 3 2 0 1 2 ) 中的有关规 定 ， 建议在北区现状道路 的基础上 ， 进一步完善路面 、 坡面排水 系统设计 ， 对路界 地表水 “ 防、 截、 排 ” 相结 合 ， 充分利用天然地形 、 沟壑 ， 新建截水 沟、 边沟、 急流 槽 、 碎落台等设施 ， 避免 出现堵塞、 溢流、 冲刷等现象 ， 主要措施如下 ： 4 1 建设边坡截水沟 4 1 1 建设位置 北 区存在较大汇水面积的、 裸露的、 倾 向路堑 、 路 堤的 自然坡面， 况且 已经形成 了破坏性很大的坡 面径 流 ， 故根据北 区现状地形情况 ， 建设数条截水沟 4 1 2截水 沟排放 当截水沟长度超过 5 0 0 m时 ， 宜在中间适 宜位置 处增设泄水 口， 通 过急流槽 ( 管 ) 分流引排 ， 泄水 口间 距以 2 0 0 5 0 0 m为宜。截水沟排水进入边沟 ， 并应结 合防洪设计 ， 就近排放进人道路 边沟或排水沟 ( 排水 沟是指将边沟 、 截水沟和路基 附近低洼处汇集的水引 向路基以外的水沟) 。截水沟排水禁止与市政雨水管 道连接 ， 以避免泥砂冲刷、 淤积雨水管道系统。 自然坡面截水沟仅能收集、 排放设计 区域 内的雨 水 ， 对于设计 区域转输 的设计 区域外 “ 客水”， 需要 由 防洪部门统一规划考虑 ， 设计出路。 4 2建设 边 沟 4 2 1 建设位置 由于北区道路纵 向坡度较大， 而纵向坡度 与雨水 口的积水深度有很 大的关 系 ： 坡度 越大 ， 水 的流速越 大 ， 水流越容易超越雨水口， 流至下游 。同一坡度的道 路越长 ， 下游汇流 的水量越 多。因此需 要在发生前述 纵坡较大而使下游路面发生大面积积水 的路段 ， 根据 道路横向坡度建设边沟 ， 以减少路面径 流量 和地面径 流时间 ， 将地表水就近收集 ， 减轻下游雨水 口负担。 根据 公 路排水设 计规 范 和北 区地形 、 道 路情 况 ， 可在以下地方建设边沟 ： 路堑地段 ： 路面表面水应通过横向排流的方式汇 集于边沟内； 挖方 、 低路堤 、 路界范围地面低于路界外侧地面的 填方路段 。 边沟出水 口的间距 ， 应结合地形 、 地质条件以及天 然沟渠位置 ， 经水力计算确定。梯形 、 矩形边沟不宜超 过 5 0 0 m， 多雨地区不宜超过 3 0 0 m； 三角形 和碟形边 沟不宜超过 2 0 0 m。 4 2 2边 沟排 放 在路堤和路堑坡面或者坡面平台上向下竖向排水 时 ， 宜设置急流槽 ； 当边沟纵坡很大 时， 可设 置急流槽 减小纵坡 。急流槽 的进水 口与边沟泄水 口之间宜采用 喇叭口形式连接 ， 并作铺砌处理 ， 出水 口进入排水沟处 应设消能设施 。急流槽底面宜设 置防滑平 台或 凸榫。 急流槽可采用矩形断面等形式 ， 槽深不应小于 0 2 m， 槽底宽度不应小 于 0 2 5 m。边沟槽顶 面高度应 高出 设计水位不小于 0 1 m。 排水沟出水可就近排放进入雷家沟和路边低洼空 地 ， 缓冲排放 。排水沟的设置与设计须结合防洪规划 、 某扩建渠道排水方案设计丁银剑 l l 5 【 供 排 水 工 程 】 l 某 扩 建 渠 道 排 水 方 案 设 计 丁 银 剑 ( 新疆水利水 电勘测设 计研 究院 ， 新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 0 0 ) 摘要 文章针对某干渠扩建工程泥岩基础变形破坏特点， 介绍扩建渠道纵向排水设计， 从施工、 运行管理角度考虑 ， 经比较采用渠堤外侧钢筋混凝土竖井方案进行横向排水设计。该设计方案 实施 效果显著 ， 大大提 高了渠道的运行稳定性 ， 本工程的渠道膨胀基础排水设计可为同类工程所借鉴。 关键词 渠道 ； 膨胀泥岩 ； 换填； 排水设计 中图分类 号 ： U 4 5 3 6 文章标 识码 ： 文章 编号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 l 1 5 0 2 1 前 言 2 扩建渠道设计 某干渠扩建工程 为大 ( 2 ) 型 等工程 ， 主要建筑 物为 2级 ， 扩建后设 计引水流量 1 2 0 m s ， 全长 1 3 3 6 4 6 k m， 其 中隧洞总长 4 1 4 4 k m， 渡槽长 1 0 0 m， 明渠 总长度 1 2 9 4 0 2 k m。根据统计 资料 ， 渠底 、 渠坡分 布 泥岩、 砂质泥岩长 4 2 k m左右 ， 均属膨胀岩 ， 对渠道安 全运行存在不同程度 的危 害。由于在建设期 间， 对 泥 岩基础渠道 的认识不足 ， 施工时仅对部分渠坡及渠底 的泥岩进行 了换填 ， 并 未做渠道排水 系统 。根据运行 1 0年现场调查情况 ， 每年停水后膨胀岩基渠段均存 在 不同程度的渠坡鼓胀、 渠底变形 、 渠堤发生小规模滑坡 情况 ， 经分析 ， 泥岩基础渠道变形 主要原因是与水接触 至饱和 ， 内摩擦角减小 ， 引起滑坡 。 原渠道采用弧型渠底 ， 半径为 8 4 7 m， 内切渠底 宽 4 m， 扩建工程是将原渠堤加高 1 6 2 0 m至设计 渠顶高程 ， 加高型式为渠堤直接加 高方式 ， 即渠道 内、 外边坡按照原有坡 比( 渠堤 内边坡 1 ： 2 、 外边坡 1 ： 1 7 5 ， 其 中填高大于 5 m时外边坡采用 1 ： 2 ) 向上延伸至 加高后的渠顶高程 。渠堤加高采用非冻胀性土填筑 ， 渠堤衬砌型式与原渠道的衬砌结构相同， 由下 而上分 别为： 3 c m厚膜下砂浆、 一布一膜铺设 ( 膜厚 0 6 mm、 布 1 5 0 g m ) 、 3 c m厚膜上砂浆、 6 c m厚 C 2 0预制混 凝土板 ， 预制板为边长 2 5 c m的正六边形板 ， 衬砌板板 间缝宽 2 e m。渠顶宽 4 5 m， 内侧埋设渠沿石。渠坡 加高铺设 的一布一膜 ， 下部的塑膜采用焊接方式与原 渠道塑膜连接 ， 上部埋入渠堤 2 3 5 mm， 上压渠沿石。 设计 ， 并由防洪部门单位确定排水位置。 边沟 、 排水沟禁止与市政雨水管道连接 ， 以避免泥 砂 冲刷、 淤积雨水管道系统 。 5 结论与建议 ( 1 ) 北区高地排水 的收集 、 排 放问题需与城市 防 洪部门协调规划、 设计。 ( 2 )对于黄土裸露 的、 地势较高、 纵坡较大的 自然 坡面 、 路堑 、 低路堤 的排水问题 ， 可通过建设截水沟 、 边 沟 、 排水沟 、 急流槽设施解决 ， 上述沟槽排水可就近进 入雷家沟等路边低洼地带。 ( 3 )对于 由上游高地进入北区道路系统置转输排 放的“ 客水”， 需在上游进行引导 、 收集。 ( 4 )边沟、 排水沟禁止与市政雨水管道连接 ， 以避 免泥砂冲刷、 淤积雨水管道系统。 ( 5 ) 提高北 区自然坡面绿化率 。 ( 6 ) 对下游局部雨水主干管道不合理路 由进行微 调 ， 重新敷设 ， 改 善水 流条件 ： 如康 巴什 污水 厂附 近 D 1 2 0 0雨水主干管段 ， 重新敷管长度约 8 0 m。 ( 7 ) 根据相关规范对雨水排放 口进行疏通 、 防护 、 抹坡 ， 对排水 口进行清淤处理 。 ( 8 ) 完善雷家沟 的建设 ， 发 挥其缓 冲、 蓄水 、 调峰 能力。 ( 编校 ： 郭宝丽) 收稿 日期 ： 2 0 1 50 9 2 0 作者简介： 郭继凯， 主要从事水利工程设计工作。