辽阳市城市污水处理排水干渠改造设计.pdf

2 0 1 3 年第 2期 ( 第 4 1 卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y N o 2 2 01 3 ( T o t a l N o 4 1 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 1 4 0 0 3 辽阳市城 市污水处理排水 干渠 改造设计 陈妍 ， 孙贵军 ( 1 灯塔市水务局， 辽宁 灯塔 1 1 1 3 0 0 ； 2 锦州北镇市水土保持站， 辽宁 北镇 1 2 1 3 0 0 ) 摘要： 随着城市规模的不断扩大以及近年来降水量的的不断增加， 城市排水量大幅增加 ， 使 城市排污不能承担现有的污水排放问题， 排水干渠改造工程改造迫在眉睫。通过对辽 阳市城市污水排水干渠进行提标改造， 既能改善和缓解辽阳市城市排干排水能力不足 问题， 同时又能改善沿渠居民的生产生活条件 ， 保障沿河人民的生命财产安全 ， 造福于 辽阳城市人民， 工程是十分必要的。对污水处理排水干渠改造工程进行了可行性设 计， 为工程建设打下了坚实的前期基础。 关键词： 城市排水； 污水处理 ； 干渠改造 ； 辽阳市 中图分类号： T U 9 9 2 文献标识码： B 1 辽阳市污水厂排水干渠现状 随着辽阳市城市规模 的扩大及近年来辽 阳地区 降水量加大， 排水量大幅增加， 造成排干排水能力不 足 ； 加上附近农 户公 民意识较差 ， 随意乱倒垃圾 ， 挤 占渠道 ， 造成渠道断面缩小 ， 过水能力不足和排水不 畅， 给城 区和沿渠居民带来很大的损失和不便 ， 工程 改造迫在眉睫。 排水干渠形成于 2 0世纪 7 0年代 ， 上段为辽阳 市排水干渠城市段 ， 起点在辽阳市城市排干排水 泵 站出口， 终点为南排干与柳壕河交汇排水出口， 全长 3 9 0 0 O 0 m。为土渠梯形 断面， 渠底 宽平均6 O 0 m， 上 口宽1 0 O 0 m， 沿途跨渠道有 9座桥梁 ， 渠道为滩 槽分明的复式河槽 。 2 排水干渠工程 本工程主要为渠道衬砌工程 ， 总长3 9 0 0 0 0 I T I 。 桩号 0+ 0 0 0至 3+ 9 0 0 ， 渠底净宽8 0 0 m； 柳壕河 出 口处两侧设置长度为4 0 0 0 m钢筋混凝 土护坡 。在 交通桥前后设置了渐变段。渐变段桥前后各1 0 0 0 m 与桥宽顺接 。纵断面 比降采用 1 1 8 0 0 ； 横断面采用 重力式素混凝土墙为边坡 ， 素混凝 土底板 的结 构形 式。具体 为 ， 墙顶 宽 为0 3 0 m， 底 宽 1 8 0 m， 墙 高 2 7 6 m， 底板截面厚度0 1 5 m， 渠道净宽8 O 0 m， 墙 背填土高与墙顶持平。 根据南排 排水 量 为9 3 O m s ， 北 排 排水 量 为 8 O 0 m s ， 污 水 流 量 2 O 0 n l s ， 稻 田 泄 水 量 为 4 O 0 m s ， 合计流量2 3 3 0 111 s 。 远期南排流量1 8 5 0 m。 s ， 污水流量3 O 0 m s ， 稻 田泄水量为3 O 0 m s ， 合计 流量2 4 5 0 m s 。所 以取设计流量为2 4 5 0 m s 。 改造后的排水干渠过水断面为矩形素混凝土断 面 ， 糙率取为 0 0 1 6 。此工程主要为渠道衬砌工程， 主要任务是保证排水干渠过流通畅， 增大排水能力、 护坡、 固脚和减糙为主。 收稿 日期 2 0 1 20 8 2 0 作者简介 陈妍(1 9 7 8一) ， 女 ， 辽宁辽阳人 ， 工程师， 研 究方向为河道工程、 预算、 农村 自来水工程设计等； 孙贵军( 1 9 7 3 一) ， 男， 辽宁北镇人， 工程师， 主要从事水利工程及水土保持工程的设计、 测量、 施 工、 实验和监测等工作。 - - - 1 4 0 - 陈妍， 等： 辽阳市城市污水处理排水干渠改造设计 第 2期 3 渠道断面 根据确定后的渠道设计流量2 4 5 0 m s ， 进行渠 道断面设计 ， 要求渠道有足够的水位， 保证渠道有足 够的过水能力和稳定的渠床 ， 及时通过设计流量 ， 保 证城市排水要求。 3 1 渠道纵断面 1 ) 排水干渠控制水位推求。以污水厂出口处水 位为控制水位， 向下推求， 沈大高速桥下排水泵站出 口处水位为1 5 9 2 m。 按照排水渠 道设计 的两种典型流量 ， 即渠道设 计流量、 渠道最小流量， 对南排干渠进行水位推求。 2 ) 干渠纵断面的水位衔接。一般衔接位置在入 水 口或桥处 ， 为 了保 证水流 平顺 ， 需修建 足够 的渐 变段 。 3 ) 纵断面 的绘制。根据渠道纵 断面设计 成果 ， 集中反映在纵断面图上 ， 可作 为渠道施工放样 ， 计算 土方量之用 。 3 2 渠道横断面 根据现场情况， 由于干渠( 沈大高速桥 一 沙岭台 村段) 左岸为 1 0 6省道 ， 右岸为村庄和农 田， 断 面很 小 ， 为 了更大限度地扩展过水断面和保证过水能力 ， 断面形式选用矩形断面。 3 2 1 断面尺寸的确定 按照已确定 的渠道设计流量 ， 通过水力计算 ， 确 定渠道的断 面尺寸。采 用 明渠 均匀流基 本公 式计 算 ， 即： Q =wc ( 1 ) 式 中： Q为渠道设计流量 ； O J为渠道过水断面面积 ； 尺为水力半径 ， m； i 为水面 比降， 在均匀流中与渠底 比降一致； C为谢才系数， 一般用曼宁公式 C = 1 n R ， n为渠床糙率。 3 2 2 渠床造率的选择 渠床糙率 值的选择， 应尽量符合或接近渠床 的糙率 0 0 1 6 。 3 2 3 渠道的边坡系数 m的选择 改造后的排水干渠为矩形断面， m = 0 。 排水干渠水利要素表见表 1 。 表 1 排水干渠水利要素表 - 1 41 - 2 0 1 3年第 2期 ( 第 4 1 卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 2 201 3 ( T o t a l N o 4 1 ) 4 衬砌形式 4 1 横断面选取原则 排水 干 渠 两 侧 地 面 与 渠 底 高 差 在 2 0 0 3 5 0 m， 渠底临近或低于地下水位， 右侧水田的旁渗 水大部分时 间处于补给渠道状态 ， 自然渠坡 在扬压 力和冲刷力作用下， 造成了坍塌破坏， 冬季渠道属于 强冻胀 ， 在春融期 ， 渠道边坡经常 出现冻融滑塌 ， 致 使过水断面逐渐较小 ； 附近农 户随意乱倒垃圾 ， 挤 占 渠道 ， 造成渠道断面进一步缩小 ， 加剧 了过水能力不 足的问题 。另外 ， 比降不够、 水草滋生 、 流速减慢也 是造成排水不畅的重要原 因。 4 2 衬砌方案 4 2 1 基本资料 采用重力式素混凝土墙为边坡， 素混凝土底板 的结 构形 式。具体 为： 墙 顶 宽 为 0 3 0 m， 底 宽 1 8 0 m， 墙高2 7 6 m， 底板截 面厚度0 1 5 m， 渠道净 宽8 0 0 m ( 地勘没有发现地下水， 但考虑到排干右岸 水 田的因素故取该值 ) ， 考虑最不利情 况墙前水 深 0 0 0 m， 土的 内摩擦 角 1 3 。 ， 素混 凝 土强 度等 级采 用 C 2 0 。 根据 水工混凝土结构设计规范 ( S L 1 9 1 2 0 0 8 ) 及 S L 2 5 2 -2 0 0 0 水利水电工程等级划分及洪 水标准 心 规定， 对于2级、 3级水工建筑物， 荷载基 本组合时素混凝土受弯构件承载力安全系数为 K= 2 0 0 ，C 2 0 混 凝 土 轴 心 抗 拉 强 度 设 计 值 为1 5 4 N m m 。 4 2 2 结构计算 本工程 主要 对重力式 挡土墙 护坡进行 安全验 算 。由于挡土墙边坡中间为0 1 5 m厚的渠道底板 ， 起到简支梁作用， 能够减小墙土滑动对墙体的影响， 因此主要进行墙土的抗倾稳定计算。 挡土墙 几何尺寸 ： 顶宽为0 3 0 m， 底宽 1 8 0 m， 墙高2 1 6 m， 前趾高0 6 0 m， 前趾长0 8 0 m， 后趾 1 42 - - 高0 6 0 m。 基本计算参数 ： 土壤饱和容重2 2 6 k N m 。 ， 土壤 容重1 9 5 k N m ， 土壤干容重1 5 5 k N m ， 土壤 内摩 擦 角1 3 。 ，土 壤 摩 擦 系 数 0 3 1 ，混 凝 土 密 度2 4 5 k N m 。 经计算挡土墙抗倾安全系数为 1 8 21 5 ， 偏心 距为 0 4 3B 4= 0 4 5 。所以该挡土墙安全。 4 3 衬砌结构形式 如上分析 ， 采用重力式素混凝土墙为边坡 ， 素混 凝土底板的结构形式。具体为 ： 墙顶宽为0 3 0 1 T I ， 底 宽1 8 0 m， 墙高2 7 6 m， 底板截面厚度0 1 5 m， 渠道 净宽8 0 0 m， 渠底后0 1 5 m。为了预防发生危险 ， 矩 形 槽 内墙 两 侧 设 置 p 1 4 预 埋 钢 筋 扶 梯 ， 间 距 为2 0 0 0 m。 4 4 钢筋混凝土护坡结构形式 护坡墙身高3 4 5 m， 基础埋深1 2 0 m， 采用 C 2 0 混凝土 ， 钢筋采用 2级钢筋 ， 基础底部设1 0 e m厚砂 垫层 。 5 结论 排水干渠改造工程 的实施 ， 既能改善和缓解辽 阳市城市排干排水能力不足问题 ， 同时又能改善沿 渠居民的生产生活条件， 保障沿河人民的生命财产 安全 ， 因此建设此工程是十分必要 的， 污水处理排水 干渠改造工程设计为工程建设 提供 了宝 贵依据 ， 为 工程建设打下了坚实的基础 。 参考文献 ： 1 水 利部长江水利委员会长江勘测规划设计研究 院 S L 1 9 1 -2 0 0 8水工混凝土结构设计规范 S 北京： 中国 水利水电出版社 ， 2 0 0 8 2 长江水利委员会长江勘测规划设计研究 院 S L 2 2 5 2 2 0 0 0水利水电工程等级划分及洪水标准 S 北京 ： 中国 水利水电出版社， 2 0 0 0