城市立交雨水排水系統設計

張春廷

摘要:城市立交雨水排水系統的組成與特點進行了介紹,結合設計經驗對城市立交排水系統設計中的幾個相關問題進行了探討。

關鍵詞:下立交;雨水排水系統

市政排水管網作為城市排水系統的一部分,是城市基礎公用設施的一個較為重要組成部分。為了保證車輛和行人的正常交通,改善城市的衛生條件和市容市貌,以及避免路面的過早損壞,必須充分發揮市政排水設施效能。隨著國民經濟和城市化建設的不斷發展,城市道路的功能得到不斷完善,復雜的城市道路網具有越來越多的城市立交橋。而下立交排水問題也已逐漸成為一個影響城市交通安全順暢運行的重要因素,受到有關部門的重視。現結合設計經驗對城市下立交排水系統設計中的幾個相關問題略作介紹。

1下立交雨水排水系統的作用與特點

下立交雨水排水系統的作用是在陰雨天氣時及時有效地排除立交范圍內匯集的大量雨水,維持城市道路安全順暢的運行。由于下立交兩側引道縱坡一般都較大,具有降雨時聚水較快的特點,若排除不及時就會威脅行車行人安全,以致中斷道路交通,而眾多立交一般又位于城市道路系統的咽喉部位,一旦交通中斷往往影響很大,所以對其排水要求高于一般的雨水排水系統。

2下立交雨水排水系統組成

立交雨水排水系統由雨水收集系統和雨水泵站組成。其作用是收集集水范圍內的雨水至集水池。由于立交引道坡度較大(通常在2%-3.5%之間),造成雨水的地面徑流流速較大,接近甚至超過管道排放的流速,在引道上設置雨水井效果并不理想,所以一般采取在立交最低處設置多篦集水井來收集雨水,就近進入泵站集水池。多篦水井的個數是雨水設計流量與單個集水井容納流量的比值,并考慮1.2-1.5的堵塞系數。

近幾年的設計與運行經驗表明,利用潛水泵的立交排水泵站在實踐中取得的效果較好,這是由潛水泵及潛水泵站的優點所決定的,其優點為:①工程投資省,一般可節省40%-60%,工期可以縮短1/2-2/3;②安裝維護方便,可臨時安裝;③運行安全可靠,輔助設備少,降低了故障率;④運行條件大為改善,泵房與控制室分開,振動、噪聲小;⑤自動化程度高,潛水泵機組啟動程序簡單,操作程序簡化;⑥簡化泵房結構。

3設計中應注意的問題

下立交雨水排水系統設計與城市雨水排水系統的設計原理相同,但有其特殊性。

設計標準與規模。雨水排水系統因其整個系統較周圍環境要低,需要重點考慮排水安全性,故其設計參數較一般排水系統要相應提高,在《室外排水設計規范》(GB50014-2006)中對立體交叉道路的雨水管道設計參數有明確的規定,即重要干道、地區或短期積水即能引起嚴重 后果的地區,重現期一般選用3-5年;立體交叉道路排水的地面徑流量計算,宜符合下列規定:

設計重現期不小于3年,重要區域標準可適當提高,同一立體交叉工程的不同部位可采用不同重現期。

地面集水時間宜為5-10min.與城市雨水排水系統不同的是,下立交引道坡度較大,集水較快,并考慮立交的重要程度,應適當提高下立交排水的設計重現期,一般宜取其上限。

雨水泵站集水池容積及流態。對潛水泵站而言,集水池即泵室,由于潛水泵間距較小,集水池大小決定著泵站大小和工程造價,合理確定集水池大小顯得尤為重要。隨著水泵技術、自控技術進步,集水池容積可減小。集水池雨水流態會對泵的運行產生影響,由于與雨水收集系統集水井直接相連,暴雨時流速較快的雨水徑流集水井直接進入集水池會形成回流、湍流,從而惡化水泵進水條件,導致水泵效率下降,應采取導流等措施改進雨水流態以助于泵站的正常運行,可采取的措施有:設置導流板或導流墩、壓水板或擋水板等。

水泵的選型與控制。水泵作為下立交泵站核心直接對泵站的運行效率產生影響。對于立交泵站水泵運行一般要求易安裝、易維護,運行安全可靠、結構簡單故障率低。因此潛水泵作為一種泵與電機連體,并同時潛入液下工作的泵型。其明顯具有以下幾個方面的優點:

①泵體結構緊湊、占地面積小。由于泵體潛入液下工作,因此可直接安裝于污水池內,可以節省大量的土地及基建費用。

②安裝維修方便。小型的潛水排污泵可以自由安裝,大型的潛水排污泵一般都配有自動藕合裝置可以進行自動安裝,通過導軌下降至池底底座,安裝及維修相當方便。

③連續運轉時間長。潛水排污泵由于泵和電機同軸,軸短,轉動部件重量輕,因此軸承上承受的徑向載荷相對較小,壽命比一般泵要長得多。

④不存在汽蝕破壞及灌引水等問題。特別是后一點給操作人員帶來了很大的方便。

⑤振動噪聲小,電機溫升低,對環境無污染。其設計流量在自動控制時應按設計秒流量確定,人工控制時應按最大小時流量確定,水泵數量應不少于2臺,以保證有1臺備用泵。

水泵的控制手段與能否及時排除雨水密切相關。自動控制不僅有助于及時排水,還直接影響集水池的大小,可減小集水池容積,因此立交排水宜充分利用潛水泵易于實現自動控制的優點,采用報警水位雙泵啟動方式控制,即高水位(小雨)時啟動1臺水泵,超高水位(大雨)時再啟動1臺水泵并報警。值得注意的是,使用潛水泵時最低水位不應低于電動機露出液面部分的一半高度。