污水倒虹管設(shè)計防淤措施

1、污水倒虹管設(shè)計防淤措施南淝河污水倒虹管設(shè)計防淤措施摘要：合肥市穿越南淝河中游的2處污水倒虹管，按照防、治兼顧的原則設(shè)計，不僅按照設(shè)計規(guī)范要求控制設(shè)計流速， 而且考慮到為倒虹管的清淤提供便利條件，增設(shè)了倒虹管清通井，為管道的運(yùn)行管理提供了有利條件。關(guān)鍵詞：倒虹管；污水；淤積；清淤在城市水污染治理工程中，污水管網(wǎng)擔(dān)負(fù)著收集和輸送污水的職責(zé)，是污水處理工程的重要組成部分，而污水倒虹管，作為穿越障礙的措施，是污水管網(wǎng)上的重要節(jié)點，往往隨著污水管網(wǎng)建設(shè)或根據(jù)城市污水規(guī)劃結(jié)合城市其它市政項目適度超前建設(shè)。1999年，合肥市南淝河綜合治理工程啟動，除了河道的整治外，還包括兩岸的防洪排澇設(shè)施、綠化及污水系統(tǒng)工

2、程。其中，合作化路一亳州路，為南淝河中游，根據(jù)合肥市污水規(guī)劃，河北的污水需穿越南淝河匯入規(guī)劃的望塘污水處理廠，共需敷設(shè)倒虹管2處：合作化橋東倒虹管負(fù)責(zé)輸送南淝河以北、四里河以西的污水，肥西路橋西倒虹管輸送的是南淝河以北、四里河以東的污水，倒虹管結(jié)合河道清淤、岸堤建設(shè)同步實施。1 倒虹管設(shè)計在確定了設(shè)計流量后，倒虹管設(shè)計應(yīng)確定倒虹管的根數(shù)、管徑，并應(yīng)根據(jù)穿越障礙物的情況來確定倒虹管的形式。合作化橋東倒虹管的進(jìn)水管高程較高，與河床的高差較大，適合建成多折型。根據(jù)文獻(xiàn)2規(guī)定，通過河道的倒虹管，一般不宜少于2條，考慮到設(shè)計流量較小，為保證設(shè)計流速，設(shè)計倒虹管取為2條，1條工作、1條備用，盡量避免事故出

3、水對河道的污染。在確定管徑時，著重考慮的是流速及相應(yīng)的水頭損失。根據(jù)文獻(xiàn)2規(guī)定：管內(nèi)設(shè)計流速應(yīng)大于09ms，并應(yīng)大于進(jìn)水管內(nèi)的流速，當(dāng)管內(nèi)設(shè)計流速不能滿足上述要求時，應(yīng)加定期沖洗措施，沖洗時流速不應(yīng)小于12 ms。將管徑取為400 mm，設(shè)計流速V= 096 ms>09 ms，i=0014 8，水頭損失共為1，2 1TI，滿足此處的倒虹管敷設(shè)條件，同時滿足規(guī)范要求。合作化橋東倒虹管縱剖面，見圖1所示1.JPG倒虹管形式分為多折型、凹字型兩種。肥西路東倒虹管由于其服務(wù)范圍內(nèi)地勢的影響以及考慮到與雨水等市政管線豎向交叉的因素，進(jìn)水管高程較低，與河床的高差較小，將此倒虹管按照凹字型設(shè)計。倒虹管

4、的根數(shù)取為3，為2條工作、1條備用。由于受經(jīng)濟(jì)等因素的影響，目前倒虹管服務(wù)范圍內(nèi)大部分未能按雨污分流制建設(shè)，污水主干管雖然按照遠(yuǎn)期分流的污水量計算設(shè)計，但是在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，作為向分流制過渡的階段，旱季輸送污水，雨季為了盡量減輕對南淝河的污染，在近期起著輸送截流的合流制污水的作用。本項目按照旱季設(shè)計、雨季情況校核：旱季，設(shè)計流量為730 Ls，使用2條管道，單根管設(shè)計流量為365 Ls，將管徑取為600 mm，設(shè)計流速 =13 ms，i=0003 6，倒虹管水頭損失共計為057 1TI。按照文獻(xiàn)1，倒虹管的進(jìn)出水管設(shè)計高差應(yīng)稍大于倒虹管的全部水頭損失，一般取00501 1TI。此倒虹管設(shè)計

5、進(jìn)出管水位差取為07 1TI，倒虹管出水管直接接至劉郢污水泵站，其出口水位受泵站設(shè)計最高水位控制，確保倒虹管出水管的水位，從而保證了倒虹管的水位差。雨季，由于設(shè)計流量、單根管設(shè)計流量、倒虹管設(shè)計流速、水頭損失相應(yīng)增加，超過了旱季流量時設(shè)計水位差，倒虹井進(jìn)水管的水面相應(yīng)壅高。由于倒虹管出水管的水位受泵站控制，經(jīng)計算，汛期倒虹管進(jìn)水井水位不會超過dl 200的進(jìn)水管管頂高，壅高的水面高不會對進(jìn)水管的流態(tài)造成不利影響。肥西路橋西倒虹管縱剖面，見圖2所示。2.JPG2 問題分析文獻(xiàn)2中，對倒虹管最小設(shè)計流速的確定解釋如下：我國以往的設(shè)計，都采用倒虹管內(nèi)流速應(yīng)大于09 ms，并大于進(jìn)水管內(nèi)的流速，如達(dá)不

6、到時，定期沖洗的水流流速不應(yīng)小于12 ms。此次調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)問題。日本規(guī)定：倒虹管內(nèi)的流速，應(yīng)比進(jìn)水管渠增加20 30 ；英國規(guī)定：倒虹管的流速不應(yīng)低于12 ms，與文獻(xiàn)1規(guī)定基本一致。近期國內(nèi)外研究成果及模型試驗結(jié)果顯示，對于城市排水大型倒虹管，09 ms的限制流速無法控制倒虹管的泥沙淤積。要滿足倒虹管水平管段不產(chǎn)生嚴(yán)重的泥沙淤積，根據(jù)國外研究成果分析，要求倒虹管內(nèi)流速不小于136 ms；根據(jù)模型試驗中淤積和沖淤工況結(jié)果，當(dāng)管內(nèi)流速大于107137 ms時，沙床高度基本不影響倒虹管的正常運(yùn)行；由沖淤試驗顯示，流速大于137 ms沖淤25 h后，能將大多數(shù)淤沙沖出倒虹管；流速大于146 ms時

7、，管內(nèi)基本無沙床存在。對于中小型倒虹管，雖尚未有對限制流速的最新研究成果，但以上對大型倒虹管的試驗研究成果，對中小型倒虹管的防止淤積問題，具有參考意義。就本工程而言，倒虹管可能產(chǎn)生泥沙淤積問題的原因，分析如下： 由于此二處倒虹管相對于上游污水管道，工程建設(shè)相對超前，運(yùn)行初期污水排放量較小、流速較低。 由于倒虹管按照遠(yuǎn)期分流的污水量計算設(shè)計，但在合流制向分流制過渡的相當(dāng)長的時間內(nèi)，起著截流的作用，工程運(yùn)行初期，雨水、污水合流匯入，泥沙俱進(jìn)。雨水中的泥沙顆粒粒徑大、比重高，更易于在倒虹管內(nèi)淤積。 污水中的泥沙顆粒較細(xì)，同時含有大量的有機(jī)質(zhì)，因此泥沙具有粘性。粘性泥沙如長時期沉積于倒虹管內(nèi)，將會產(chǎn)生

8、板結(jié)現(xiàn)象，板結(jié)后，需要更高的流速才能將泥沙沖動。 參照城市排水大型倒虹管的研究成果：09 ms的限制流速無法控制倒虹管的泥沙淤積 。因此，在達(dá)到了規(guī)范要求的設(shè)計流速的情況下，由于上述原因，仍有可能產(chǎn)生管道淤積。由于倒虹管的特殊構(gòu)造，泥沙如果淤積在管道內(nèi)，要清除極為困難。為保證倒虹管輸水功能的正常發(fā)揮，防淤和清淤都是工程設(shè)計的重點。3 工程措施為防止倒虹管內(nèi)存在嚴(yán)重的泥沙淤積，以避免影響倒虹管的水力特性，首先考慮的方法是控制管內(nèi)流速，其次，考慮為倒虹管的清淤提供便利條件。由于本工程建設(shè)時，尚未有關(guān)于流速的研究成果可以借鑒和采用，污水設(shè)計流速按照規(guī)范的界定值設(shè)計，但考慮到了淤積的可能性，本工程設(shè)計

9、在傳統(tǒng)的倒虹管設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，增設(shè)了便于清淤的設(shè)施。根據(jù)項目建設(shè)的實際情況，南淝河兩岸設(shè)有一級平臺，設(shè)計在此處增設(shè)了倒虹管檢查井，井內(nèi)倒虹管上設(shè)置了三通，法蘭蓋板向上，方便管道淤積時清通。其中，折線型倒虹管的清淤三通設(shè)在水平管的兩端靠近折點處，為方便清淤時將管內(nèi)污水排空，倒虹管的水平管由北向南按3o 度敷設(shè)，在南部檢查井2處形成最低點?？紤]到清淤時雖然將進(jìn)、出水井的閘門關(guān)閉，但單根管道中約有10 m 的污水，若從法蘭清通口快速涌出，可能會對操作工人的安全造成威脅，所以，在檢查井2中，另設(shè)了三通、閘閥和濕井等泄水系統(tǒng)，清淤時，先將檢查井2中的閘閥打開，將管中余水排入濕井，濕井中污水由臨時投

10、入的潛污泵排入河道，待管道排空后，再分別打開檢查井2、檢查井1中的法蘭清掃口進(jìn)行清淤。這樣，d400倒虹管的檢查井最大間距控制在40 m之內(nèi)，方便了清淤工作。檢查井設(shè)置睛況，見圖3所示。凹字形倒虹管在河北岸的一級平臺處設(shè)置了檢查井，由于管道最低點在出水井處，所以無需另外設(shè)置泄水系統(tǒng)。 00倒虹管的檢查井最大間距不超過63 m。3.JPG4 結(jié)束語望塘污水廠一期8萬m d于2003年9月建成,與2004年1月試運(yùn)行,以上兩處倒虹管已經(jīng)使用了1年,目前看來情況狀況良好.工程設(shè)計從總體上來看，是以專業(yè)理論和科學(xué)實驗為基礎(chǔ)，結(jié)合工程經(jīng)驗不斷修正、優(yōu)化的過程。以上是筆者對倒虹管設(shè)計中防淤、清淤的一些粗淺看法和做法，尚有待于進(jìn)一步