不同形式穿井管對(duì)涌邊截污管運(yùn)行的影響研究

劉雨果

（中恩工程技術(shù)有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

排水管網(wǎng)是城市防洪排澇、城市水污染防御治理過(guò)程中至關(guān)重要的市政公共基礎(chǔ)設(shè)施之一[1]，其運(yùn)行質(zhì)量和效率對(duì)于城市運(yùn)轉(zhuǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钣兄钪苯拥挠绊懀浅鞘邪l(fā)展和人民安居的基礎(chǔ)保障。

1 研究背景

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市建設(shè)速度的加快，污廢水產(chǎn)生量與日俱增，原有的市政管網(wǎng)與城市的發(fā)展不相匹配[2]，同時(shí)市政基礎(chǔ)設(shè)施改造具有時(shí)滯性，部分現(xiàn)有排水系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)對(duì)急劇上升的污廢水量，部分地區(qū)雨污分流不徹底，以及雨水溢流污染嚴(yán)重，導(dǎo)致大量污染物排人河道，為黑臭水體的形成提供了契機(jī)[3]。黑臭水體作為一種工業(yè)化、城市化進(jìn)程的環(huán)境產(chǎn)物，其存在影響著城市景觀及居民的身心健康，整治的核心在于控源截污[4]。

文本所分析樣本位于廣州市。在廣州地區(qū)，新發(fā)展區(qū)排水體制規(guī)劃為分流制，但老城區(qū)多為合流制排水系統(tǒng)，早年很多合流管排放口直排河涌，造成河涌水體污染加劇，水體發(fā)黑發(fā)臭，嚴(yán)重影響周邊居民的生活環(huán)境，為了有效收集排入河涌的合流管污水，當(dāng)?shù)夭捎媚┒私亓鞯姆绞剑谌牒优盼劭谀┒嗽O(shè)置槽式截流井或堰式截流井截留排入河涌的污水和初期雨水，或采取在涌邊敷設(shè)一根截污主管將排入河涌的雨污水全部送入泵站，截污徹底但敷設(shè)管道管徑較大[5]。在目前實(shí)施的雨污分流改造工程中，需要完善區(qū)域內(nèi)雨水、污水兩套管網(wǎng)，遵循充分利用現(xiàn)狀合流管的原則，改造思路有以下兩種方案：①現(xiàn)狀合流管改造為雨水管，新建污水管。②現(xiàn)狀合流管改造為污水管，新建雨水管。兩種改造思路都存在雨水管需要穿越截污管出涌的問(wèn)題，而截污管由于管徑較大，埋深較淺，造成雨水出涌管往往需要穿井入涌，形成穿井管，此時(shí)會(huì)對(duì)截污管管網(wǎng)的系統(tǒng)運(yùn)行造成一定影響。為貫徹落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想，打贏水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，保證管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，本文以實(shí)際設(shè)計(jì)中遇到的案例為分析樣本，通過(guò)分析穿井管的不同形式對(duì)涌邊截污管運(yùn)行的影響，以尋求最佳的穿井管改造方案。

2 不同形式穿井管對(duì)涌邊截污管運(yùn)行的影響

2.1 涌邊截污管基本情況

駟馬涌位于廣東省廣州市，呈東北轉(zhuǎn)西南走向，全長(zhǎng)約7.7km，駟馬涌流域橫跨白云區(qū)、越秀區(qū)、荔灣區(qū)，流域面積約為10.1km2。項(xiàng)目研究駟馬涌段位于廣州市荔灣區(qū)，自周門(mén)北路至南岸路，整體為明涌，澳口泵站和西關(guān)幼兒園處局部覆蓋，明涌段尺寸為9~16m。

駟馬涌已實(shí)施了截污工程，河涌截污管沿駟馬涌?jī)砂斗笤O(shè)，其中駟馬涌南岸為截污主管，設(shè)計(jì)管徑為DN2200~DN2400；駟馬涌北岸為截污支管，分兩段實(shí)施，由東至西分別為鐵路橋以東的DN1400 和鐵路橋以西的DN800 管，兩段污水管最后皆接至南岸的DN2200~DN2400 截污管，最終接至澳口泵站，區(qū)域污水最終經(jīng)澳口泵站轉(zhuǎn)輸至大坦沙污水處理廠。

2.2 穿井管基本情況

工程區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀排水整體由南往北，主要排入駟馬涌南岸DN2400 截污管，由截污管轉(zhuǎn)輸至南岸路西側(cè)澳口泵站，再由澳口泵站提升轉(zhuǎn)輸至大坦沙污水處理廠處理。經(jīng)摸查知，現(xiàn)狀工程范圍內(nèi)有10 個(gè)雨水排口與現(xiàn)狀截污管存在不同程度的交叉重疊，形成穿井管，穿井管情況統(tǒng)計(jì)如表1 所示，穿井管作用下過(guò)流能力統(tǒng)計(jì)如表2 所示。

表1 穿井管情況統(tǒng)計(jì)

表2 穿井管作用下過(guò)流能力統(tǒng)計(jì)

穿井管的基本情況可分為以下4 類。

（1）穿井管與截污管斷面無(wú)重疊。例如，⑤、⑥號(hào)穿井管位于環(huán)翠園五金批發(fā)市場(chǎng)附近，現(xiàn)狀為DN600 管，總體埋深約2.5m，管內(nèi)底標(biāo)高均高于截污管管頂標(biāo)高，與截污管斷面無(wú)重疊，該類穿井管形式不會(huì)對(duì)截污管運(yùn)行造成影響。

（2）穿井管與截污管斷面有重疊，且穿井管管內(nèi)底標(biāo)高位于洪水位以上。例如，④、⑦號(hào)穿井管分別位于環(huán)翠園北側(cè)路和百海置業(yè)有限公司附近，現(xiàn)狀均為DN600 管，總體埋深約2.0～2.3m，管內(nèi)底標(biāo)高均位于洪水位線以上，但穿井管斷面與截污管斷面仍有0.4～0.6m 的重疊，受穿井管的影響，滿流條件下，不考慮局部阻力損失，穿井管作用下滿流的過(guò)流能力分別為4.25m3/s 和4.46m3/s，損失約8.2%和3.7%。正常運(yùn)行時(shí)，該類穿井管從截污管運(yùn)行水面以上穿出，不對(duì)其正常過(guò)流斷面造成影響，同時(shí)不受洪水位影響。

（3）穿井管與截污管斷面有重疊，且穿井管管內(nèi)底標(biāo)高位于洪水位以下，截污管旱季運(yùn)行水位線以上。例如，⑧號(hào)穿井管位于南岸大街路口附近，現(xiàn)狀為DN800管，總體埋深約2.6m，管內(nèi)底標(biāo)高為5.35m，位于洪水位以下，截污管旱季運(yùn)行水位線以上，截污管管內(nèi)底標(biāo)高為3.83m，斷面重疊高度為0.8m。截污管滿流時(shí)的過(guò)流能力為4.63m3/s，受穿井管的影響，滿流條件下，不考慮局部阻力損失，過(guò)流能力約為3.96m3/s，過(guò)流能力減少約14.5%，經(jīng)計(jì)算截污管旱季過(guò)流能力為2.64m3/s，仍富余1.32m3/s 的截流能力。該類穿井管形式與截污管斷面有重疊，但管內(nèi)底位于旱季運(yùn)行水位線以上，旱季正常運(yùn)行時(shí)不影響截污管的過(guò)流斷面，雨季過(guò)流斷面將受影響，過(guò)流能力減少，同時(shí)存在暴雨時(shí)雨水倒灌的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）穿井管與截污管斷面有重疊，且穿井管管內(nèi)底標(biāo)高位于截污管旱季運(yùn)行水位線以下。例如，①～③號(hào)穿井管位于周門(mén)北路～周門(mén)西街附近，現(xiàn)狀管渠為DN800（1.2m×1.2m），總體埋深2.0～2.5m，穿井管斷面完全位于截污管斷面區(qū)域，管內(nèi)底標(biāo)高均位于截污管旱季運(yùn)行水位線以下。受穿井管的影響，滿流條件下，不考慮局部阻力損失，過(guò)流能力減少約17.2%～37.6%，影響較大，②號(hào)穿井管作用下的截污管滿流過(guò)流能力甚至小于截污管旱季過(guò)流能力，對(duì)截污管的運(yùn)行造成很大的影響。例如，⑨～⑩號(hào)穿井管位于南岸路華南文體市場(chǎng)附近，現(xiàn)狀為DN600 管，總體埋深2.8～3.2m，受穿井管的影響，滿流條件下，不考慮局部阻力損失，過(guò)流能力減少約8.2%，現(xiàn)狀仍分別富余1.78m3/s 和2.15m3/s的過(guò)流能力。因⑨～⑩號(hào)穿井管管徑較①～③號(hào)穿井管管徑小，且穿井管位于運(yùn)行水面下的部分較少，故對(duì)截污管過(guò)流斷面的影響較小一些。該類形式穿井管管內(nèi)底標(biāo)高低于截污管旱季運(yùn)行水位線，直接影響截污管過(guò)流斷面，旱季會(huì)出現(xiàn)穿井管擋水壅水進(jìn)而影響上游管道運(yùn)行水位的風(fēng)險(xiǎn)，雨季溢流風(fēng)險(xiǎn)增加，可能增加內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。該類形式穿井管如圖1 所示。上游、后下游對(duì)各個(gè)入水口進(jìn)行封堵，封堵距離根據(jù)實(shí)際情況，其次根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際最大排水量確定導(dǎo)流管管徑，導(dǎo)流管強(qiáng)度與規(guī)格應(yīng)滿足工程導(dǎo)流需要，導(dǎo)流管封堵前一個(gè)和后一個(gè)檢查井之間連接，上游段宜設(shè)泵排水，保證通水流暢。

圖1 穿井管形式

3 不同形式穿井管作用下的改造思路

（1）穿井管與截污管斷面無(wú)重疊。該類形式穿井管埋深較淺且不與截污管斷面重疊，不對(duì)截污管運(yùn)行造成影響，可直接穿井而出。

（2）穿井管與截污管斷面有重疊，且穿井管管內(nèi)底標(biāo)高位于洪水位以上。該類形式穿井管可從截污管運(yùn)行水面以上穿出，不對(duì)其正常過(guò)流斷面造成影響，可直接穿井而出。

（3）穿井管與截污管斷面有重疊，且穿井管管內(nèi)底標(biāo)高位于洪水位以下，截污管旱季運(yùn)行水位線以上。該類形式穿井管旱季正常運(yùn)行時(shí)不影響截污管的過(guò)流斷面，雨季過(guò)流斷面將受影響，過(guò)流能力減少，同時(shí)存在暴雨時(shí)雨水倒灌的風(fēng)險(xiǎn)。若遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)完全雨污分流，截污主管只接納污水，正常運(yùn)行則不受穿井管影響，可直接穿井而出。

（4）穿井管與截污管斷面有重疊，且穿井管管內(nèi)底標(biāo)高位于截污管旱季運(yùn)行水位線以下。該類形式穿井管直接影響截污管過(guò)流斷面，由于穿井管擋水雍水進(jìn)而容易造成上游管道高水位，對(duì)于影響過(guò)流能力較大的穿井管考慮設(shè)泵井強(qiáng)排，將穿井管的標(biāo)高抬高至不影響管網(wǎng)正常運(yùn)行的位置穿井入涌，泵井強(qiáng)排如圖2所示。若受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，不宜建設(shè)泵井，只能在影響過(guò)流斷面的情況下強(qiáng)行穿井時(shí)，可將現(xiàn)狀井尺寸適當(dāng)改大，抵消部分該穿井管對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。當(dāng)對(duì)穿井管進(jìn)行改造時(shí)，因其與現(xiàn)狀截污管存在重疊交叉，破除井壁將對(duì)截污管轉(zhuǎn)輸污水造成影響，因此需要在施工前采取施工導(dǎo)流措施：首先根據(jù)管道實(shí)際情況先

圖2 泵井強(qiáng)排

4 結(jié)語(yǔ)

排水管網(wǎng)系統(tǒng)高效、安全運(yùn)行是城市可持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志。涌邊截污管作為城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的主要通道，其運(yùn)行狀態(tài)決定了污水出路的可靠性和穩(wěn)定性，本文通過(guò)研究不同形式穿井管作用下的截污管運(yùn)行情況，得出當(dāng)穿井管位于截污管旱季運(yùn)行水位線及洪水位線以上時(shí)，不對(duì)其過(guò)流斷面造成影響，同時(shí)不受雨季洪水位倒灌影響，可保證截污管旱季正常運(yùn)行和雨季雨水排口正常出流，是應(yīng)優(yōu)先考慮的穿井管形式。當(dāng)穿井管位于截污管旱季運(yùn)行水位線以下時(shí)，直接影響截污管的過(guò)流斷面，是應(yīng)盡量避免的穿井管形式。隨著雨污分流工作的進(jìn)一步推進(jìn)，截污管只接納城市污水，管道負(fù)荷減小，此時(shí)穿井管對(duì)截污管過(guò)流斷面的影響也會(huì)進(jìn)一步減小，因此應(yīng)加快推進(jìn)城市雨污分流工程，保證管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。