談城市排水設施的改進

牛宇萍 李洪亮

今年來,持續的大雨給我國很多城市造成了不利的影響,市民住宅、汽車商鋪遭到污水侵蝕,大水堵路、交通堵塞,居民的日常生活因此產生了很多不便,更嚴重地還會導致儲備糧受損以及人員傷亡,可見,對于暴雨肆虐這一哪怕是由于“極端、不可預計的天氣”的客觀因素所產生的不利影響同樣需要我們積極開展應對策略。

隨著城市化的發展,從目前來看,城市建設過程中出現的立體開發,地下商場、地下車庫以及地鐵建設遍及我國各大中小城市,對于城市社會經濟發展和人民生活水平提高的態勢而言,城市排水設施已顯得嚴重滯后。對于此,本文認為,從國內來看,可以借鑒上海世博會的“雨污分流、初雨調蓄”方式和借鑒荷蘭鹿特丹的“蓄水池連通分流雨水”(即“水廣場”)排水理念,一方面要不斷優化和提高城市新建排水設施標準,另一方面還需要大力改進中老城區中的排水管網絡布局,使其能夠充分滿足城市排水要求。

1 雨水系統的改進方案

1.1 基于雨水管道出水口的改進方案

普遍來看,城市內的雨水大多通過管道就近自流的方式排入河道等水體,但對于平原城市而言,一方面由于受地形限制,因此管道出水口一般都會低于水體水位。即采用的是“淹沒式”,管道內水流由于受水體水位頂托的影響從而速度減小,繼而管道排水能力減小,最終會在汛期導致城區低洼地段處于長時間積水狀態,車輛通行和市民出行狀況因此受到影響。另一方面由于管道出水口處一般沒有設置閘門,這就會導致無法對雨水管道下游河水回灌段進行有效清淤。基于上述兩個重要原因,可嘗試采取以下改進措施:1)可以盡量讓城市雨水管道的入河出水口略高于(或等于)排放水體的設計水位,具體可采取管道淺埋加固處理、減小管道坡度、調整城市豎向規劃等方法來實現這一方案;2)在不得已的情況下,如果出水口低于排放水體水位時,就應該在設計上充分考慮水體水位的頂托影響,并對此核算淹沒出水的排水能力,可在入河口處建設溢流閘門和抽升泵站,這樣一來,不僅能夠在汛期通過開啟水泵來強制排水,而且由于設置了閘門,也利于維護下游管道的清淤工作;3)立交排水可以采用獨立的排水系統,目的在于能夠使立交(尤其是下穿立交)排水出水口的可靠性得到保證。

1.2 借鑒上海世博“雨污分流”的理念

根據上海世博“雨污分流”理念,可設置直接與污水管道相連的專用收水井,這些專用收水井并不與雨水管道溝通,不僅能夠實現在汛期排除路面積水的功能,而且能夠避免河道頂托雨水倒灌,同時也能夠消除通過人力打開污水井蓋而出現的安全隱患。

1.3 借鑒荷蘭鹿特丹“水廣場”排水理念

我國城市內的雨水管道在建成后,一般都處于幾個各自獨立的狀態,系統之間互不連通,各排水系統各自獨立發揮排除雨水的功能。在借鑒荷蘭鹿特丹“水廣場”的成熟經驗之后,可以在相鄰兩個排水系統之間的易積水地段設置連通管,并將雨水管道建成環狀管網狀態,連通管可以較為方便地相互調劑水量,從而進一步提高原有的排水狀況。

1.4 對雨水收水口的改進方案

結合目前實際情況來看,雨水口的布置至少可以在以下三個方面進行改善:1)應根據地形及匯水面積來進行雨水口的布置;2)由于低洼和易積水地段的雨水徑流面積以及徑流量相對較大,可通過適當增加雨水口數量來提高收水速度;3)對于立交橋的引道處等道路縱坡較大的路段,可采用平篦雨水口收水,在上游段布置雨水口,并在下游段設置連續多篦雨水口,從而避免積水的形成。

1.5 住宅小區雨水管道的設置

從目前來看,我國城市多數住宅小區和庭院在建設過程中往往不太重視對雨水管道和雨水口加強建設工作,忽略了小區建成后的雨水管道驗交環節,一旦下雨,小區內的雨水要經過較長的時間和路線才能最終收進雨水管道,因此小區內就很容易形成大量積水。對于此,住宅區建設過程中一次性建好雨水管道和雨水口的工作顯得非常重要,一方面可以讓雨水能夠快速收進雨水管道,另一方面還能減少后續的維護工作量。

2 污水系統的改進

2.1 在住宅區污水管線出口處建立格柵井

污水中大量存在著纖維、塑料以及其他懸浮物和沉積物、從而給管道的清潔和疏通工作帶來了很大的麻煩。尤其是抽升泵站的格柵間,每天都會攔截到大量的懸浮物和漂浮物,盡管格柵柵條間距不斷在減小,但仍然難以避免一些體積較小的漂浮物輕易通過格柵進入泵房,最終導致水泵葉輪堵塞,時間一長,葉輪會在不斷磨損中損壞廢棄。基于此,在住宅區的污水管道出口處,可以設置簡易的人工攔污格柵,并安排專門的物業管理人員對此定期清理,從而對污水漂浮物輕易進入市政管網的狀況從源頭上得到了有效控制。

2.2 在檢查井井底設置沉淀池

當管道內水流量和流速相對較低時,污水中的沉積物會發生大量沉淀,從而形成管道淤積堵塞,并且疏通管道的工作又需要較高的費用。對于此,可以把檢查井的井底下沉50 cm左右,即將其改為沉淀式,這樣可以便于污水中的多數沉積物沉積于檢查井,不至于繼續流入下游管段,并且還能為管道維護工作帶來方便,工作人員只需要通過抓泥車來清掏檢查井內的沉積物。

2.3 檢查井構造的改進

在開展排水管道的疏通作業時,一般會利用竹片或高壓水車從檢查井內沿著管道的方向進行工作。從目前來看,較為普遍的做法是:把井內爬梯安裝在檢查井內進水管口的正上方,實際上,這種方式會對排水管道的養護和維修工作帶來很大的不便。為了方便作業,可以把井內爬梯設置于垂直管道方向線的一側,防盜檢查井蓋開啟方向則設置于爬梯的另一側。

2.4 在檢查井內設置閘槽

污水主干管道中的流量和流速一般而言都比較大,并且有些檢查井內的水位較高,在從事管道維護工作時,需降低甚至斷流管道內的水位,但斷流是一項非常困難的工作。為了維護作業方便,可在污水主干管管道交匯處和轉彎處的檢查井內設置閘槽,通過閘槽的開關來控制水流,從而為維護工作提供方便。此外,在新舊管道銜接處最好設置閘槽井。

2.5 泵站集水池有效容積和最低水位線確定問題

污水排放量會隨著城市的發展相應增加;雨水泵站的收水量也會因此增加。在暴雨較為集中的時期,我們往往會采取打開污水井蓋,通過污水泵站抽升的方式來強行排除污水,這樣就需要大大提高改造后的泵站抽升能力。雨污水泵站在實際運行中,由于原集水池的有效容積均偏小,導致池內設計最高水位長期低于池內實際水位,進水管道長期處于受壓狀態,因此,在確定集水池最高水位時,可使其略高于雨污水管頂,但同時還要防止管道上游地面出現冒水現象。

并且,對于泵站集水池的最低水位而言,由于其是保證水泵葉輪吸水的水位,因此對其設置為葉輪所在水位線。由于要確保潛水排污泵的電機在運行過程中不能露出水面,因此,應該根據電機允許露出的水面高度來確定泵站集水池的最低水位。

3 結語

城市排水設施不僅是衡量城市現代化程度的重要標志和現代化城市不可或缺的重要基礎設施,而且還是城市水污染防治以及排漬排澇的重要保障工程。因此,對于城市防水工程的設計研究,還應該結合今后我國城市發展過程中的具體變化,持續開展更加具有針對性的研究。

[1]陳 銳,張志軍.舊排水泵站的技術改造[J].中國給水排水,2007(8):26-29.

[2]張志軍.邯鄲城市排水系統運行安全性分析[J].市政技術,2007(3):169-171.

[3]侯士鳳,曹金泉.濟寧市城區雨污分流設計實施方案[J].山西建筑,2009,35(15):166-167.