雨水管道（精选六篇）
雨水管道 篇1
关键词：市政工程,雨水管道,质量优化,质量通病
市政雨水管道是影响城市建设效果的主要因素, 其施工地点大多处于市内, 受建筑工程、地下管线和交通等因素的影响, 经常会出现质量问题。虽然市政雨水管道对施工技术的要求不高, 但是, 在安全施工的基础上, 要降低其对周围建筑和交通等方面的影响, 这无疑加大了施工难度, 无论是施工进度还是质量管理。结合过去的施工经验, 简要分析了常见的质量通病, 并以上海市的气候环境和发展需求为基准确定具体的处理措施。
1 常见的施工质量通病
1.1 雨水管道渗水
排水管道渗水是雨水管道工程中常见的质量通病之一。近年来, 虽然各类新型设备、技术和材料的应用在一定程度上提高了工程的施工质量, 但是, 管道渗水一直都是需要重点解决的问题。一旦排水管道出现渗水的情况, 就会在不同程度上削弱市政雨水系统的排水能力。而出现此类问题的主要因素是在施工过程中, 忽视了地质不均匀沉降造成的沉降问题, 使其在后期使用过程中出现了管道变形的情况, 进而出现渗水的问题。如果管道材质选择不当、管道接口施工质量差和闭水段端头封堵不严密等, 就会出现渗漏的情况。
1.2 管道偏移或积水
受施工环境的影响, 雨水管道系统在施工时要克服的困难比较多, 尤其是当部分工程建设没有预留排水管道时, 会增大施工难度。在其他类型的工程建设中, 没有详细测量和预留雨水管道, 这样就会导致在排水管道正式施工时还需要再次测量, 并且还要避开所有已建构筑物。这样做, 很有可能会对测量的准确性产生一定的影响, 出现测量误差, 最终导致管道偏移或者出现积水的情况, 严重的甚至还会引发倒坡问题。
1.3 回填土沉降
回填土处理也是影响雨水管道施工质量的因素之一。回填土的处理效果在很大程度上决定了管道地质的沉降程度。在对管道进行回填土施工时, 如果压实度不符合施工要求, 或是选择的回填土质量不合格, 都会使得排水管道发生地质沉降。一旦排水管道出现地质沉降问题, 就会使管道变形, 久而久之会出现渗漏等问题。
2 优化措施分析
2.1 加强管道渗水管理
对于排水管道常见的渗水问题, 需要根据具体的情况分析原因, 并根据不同的原因确定相应的处理措施。其主要采取的处理措施包括以下3点: (1) 管道基础问题。如果因为管道基础施工处理不当, 就会使管道出现沉降, 进而诱发局部积水或者破裂渗水。鉴于此, 应根据设计要求和实际施工需求来处理, 以提高基础强度和稳定性。对于不适合施工的地质路段, 应更换地质土, 提高基槽底部的承载能力。 (2) 底槽土壤扰动。对于底槽土壤扰动造成的管道渗水情况, 应将松软土层或者超挖部分全部处理干净, 并且选择稳定性好的填土回填, 进行分层夯实处理, 以提高地质基础的密实度和强度。另外, 在开挖地下水位地质土时, 应及时排除槽底积水, 确保可以干槽开挖施工。对于部分特殊地段, 还应在槽坑底部预留厚度为20 cm的土层, 保证可以随时开挖或者封闭处理。 (3) 管材质量不合格。在施工前, 必须要检查管道的质量和性能, 确保不存在松散、渗水和局部砼松散等问题。一旦发现问题, 必须要更换此材料。选定管道后, 还需要对其进行试验, 尤其是在安装施工时, 应逐节检查, 以保证所有的管道都符合施工要求。
2.2 加强对施工地的气候调查
上海市处于亚热带季风气候区, 雨量充沛并且多集中于5—9月份, 在雨期、降水量比较大时, 对雨水管道排水功能要求则更加严格。为了减少市政雨水管道存在质量问题而影响排水效果的情况, 应在雨期前完成检查并开始施工。虽然管道施工工期比较短, 但是, 其受气候因素的影响较大, 因此, 在施工前, 要详细调查工程当地的气候, 以保证施工进度。另外, 应根据工程当地的气候特征, 合理规划施工时序, 制订最坏情况的应急预案, 使工程施工质量满足建设需求。
2.3 加强回填土管理
在对雨水管道进行回填土施工时, 可以选用沟槽开挖土, 但是, 可以更换存在腐殖质、垃圾和硬块比较多的土质, 尤其不要选用淤泥。另外, 还应合理选择夯实机械, 以分层夯实的方式施工, 使其密实度满足建设需求。其中, 对于沟槽比较窄的工程, 可以选用人工或者蛙式打夯机施工, 而面对不同的填料, 其最终的填筑厚度也不同, 应根据实际情况来确定。另外, 还应控制好填土的含水量, 最佳含水量应控制在2%以下。如果施工时需要在有地下水或者雨水的情况下施工, 就必须先排干积水, 然后再分层进行回填土的夯实工作, 保证每一层的密实度都符合施工要求。
2.4 加强管道偏移处理
要想加强管道偏移处理, 就要做好管道施工测量管理。施工时, 要选择专业程度较高的测量人员, 严格按照专业规范测量管道。尤其是在施工放样时, 以测量参数和施工地区水文地质材料为依据, 根据地质条件照埋置深度和技术要求规范放样, 在多次复测检验无误后才可正式施工。在对市政雨水管道施工时, 必须严格按照提前预知的样桩施工。在沟槽和平基时, 应做好轴线和纵坡测量验收管理工作, 做好与已建构筑物的规避, 在保证规避的基础上, 根据实际施工情况增设连接井, 病做好联通工作。
3 结束语
对于市政雨水管道施工质量通病的管理, 应以工程当地的实际情况为基础, 做好气候和施工的综合分析, 认真研究其中存在的问题, 选择相应的措施进行优化管理, 不断地提高工程施工质量。
参考文献
[1]鲍凝.市政排水项目施工质量管理[D].天津:天津大学, 2008.
[2]邹树增, 闫志为.市政污雨水管道施工中的几个技术问题[J].给水排水, 2008 (S1) :310-312.
雨水管道施工方案 篇2
1、雨水管道施工工艺流程
测量放线→预制检查井井室→沟槽挖土和支护→管道基础施工→管道铺设及焊接→管道坞膀（部分潜埋包封处理）→沟槽回填。
2、测量放线
根据设计图纸，测设管道中心线和井中心位置，设立中心桩。管道中心线和井中心位置须经监理复核。根据施工管道直径大小，按规定的沟槽宽定出边线，开挖前用白灰划线来控制，在沟槽外检查井位置的两侧设置控制桩，并记录两桩至井中心的距离，以备复核。
3、预制检查井井室施工
雨水管道检查井为钢筋砼结构，在施工时先预制混凝土井室及盖板，混凝土达到强度要求后，用挖掘机先开挖检查井基坑，标高及位置达到图纸要求后采用吊车吊装安放混凝土检查井井室，利用检查井两侧设置的控制桩控制检查井安放位置，高程控制使用水准仪复测以控制高程。
4、沟槽开挖与支护及排水设施
雨水管道的埋深较浅，管道埋深一般为2.5~3.5米左右，本地区地质全部为吹填土，土质松散，部分地段有淤泥。据此，雨水管道的沟槽采用放坡开挖，明排水施工，边坡1:1。沟槽用挖掘机开挖，人工修坡，开挖时，在设计槽底高程以上保留一定的余量，避免超挖。槽底以上20cm须用人工修整底面，槽底的松散沙土、淤泥要及时清除，并保持沟槽槽底干燥，修整好底面，立即进行铺设土工布及中粗砂垫层施工。
槽边堆土高度不宜高于2m。堆土距槽边距离不得小于3m。施工机具设备停放离沟槽距离不小于1m。
管道沟槽开挖的深度一般在2.5-3.5m左右，采用明沟排水进行施工排水，具体方法如下：在沟槽的开挖过程中，在槽底设置排水沟，将地表水或槽底、槽坡渗流出的地下水汇集到槽底的排水沟内，然后通过排水沟流入集水井，再用水泵将水抽走、抽出的水排入附近排水明沟，以保证沟槽干燥。
排水沟的深度比沟槽底低0.2m,集水井比排水沟低0.3--0.5m，并保持水流畅通。局部深度在3.5-4.5m，需先进行开挖，将表层1.5m高的吹填土挖除，上口宽度为10m左右，边坡为1:1，下层土基本上为粉细沙土。
5、管道基础采用中粗砂。
基础施工前，必须及时复核高程样板标高，以控制挖土和基础标高。用全站仪将中心位置测设在沟槽中粗砂上钉上中线桩，然后将中线桩向左右侧外各引0.5~1.5米（根据管道直径选择尺寸）设立边线桩，确定边线位置，以边线为准安放管道，以确保管道平直度。
当管道沟槽挖成，验槽达到设计要求，可以用水准仪测量出高程桩，便于铺设管道时作为高程控制桩，管道铺设前槽内不得有积水和淤泥。中粗砂铺设前按图纸要求先铺设隔水土工布。沟槽底部有淤泥土时应人工挖除，修整槽底应用中粗砂填实，中粗砂铺设时用机械散铺配合人工整平的方式施工。
6、铺设的管道运至现场的管道视现场情况就近沿途单排堆放，堆放时严禁管道中间有硬物顶撞，防止管道破坏，同时服从现场调度排放，不得妨碍机械的进行。待用的管材要进行检查验收。两节管间要有一定间隙，以便捆管，管节捆绑生扣。可滚管，也可在地上开槽穿绳，吊装带不得从管中心轴线串过吊装。吊绳宜采用5t8~12m长吊装带。根据现场施工条件、管节重量大小选择起重设备，采用吊车或挖掘机下管，下管应轻落，防止造成管材损坏和管节断裂。
当用起重吊车时下管用的起吊设备应停放在坚实的基础上，若底面软弱，要用方木、钢板等铺垫进行加固。下管要有专人指挥，操作人员上下时要密切配合，防止意外。
管道直径＜dn600时，管道连接使用承插口连接，管道直径≥dn600时，管道采用焊接连接，焊接时厂家派人现场指导，焊接采
用槽底焊接方式，边焊接边下管边回填的方式以加快施工进度。
铺设管结束后，必须进行一次综合检查，当线性、标高、接口、管枕等符合要求时，方可进行下道工序的施工。管道铺设质量验收标准应符合有关要求。
（1）中线控制：本施工采用边线法，即将管边线用钉子钉在中线偏位的边桩上，通过定位线定出边线，在基础上做好标志，稳管时通过边线控制管道轴线，这样就可以使管道处于中心位置。
（2）高程控制：管道高程控制采用水准仪复测，高程桩控制高程，相邻两桩的高程钉分别到管底标高的垂直距离应相等，则两高程钉之间连线的坡度即为管道坡度，该连线为坡度线。坡度上任何一点到管底的垂直距离为一常数。
高程控制时，使用高程塔尺，将高程尺垂直放在管底，当标记和坡度线重合时，表明高程正确。管线平面位置与高程误差必须符合规范要求。管中心控制与高程控制必须同时进行。
7、本工程管道胸腔覆土计划采用石灰土（石灰含量12%），部分埋深较浅处采用钢筋砼包封处理，砼包封管道施工时：侧向模板有一定的强度和刚度，以便于装拆和周转使用，安装应缝隙紧密，支撑牢固，并符合结构尺寸要求，一般可选用木板或钢模，砼采用商品混凝土，砼运输车运输，卸料槽卸料，长臂砼泵送车泵送或挖掘机运料，插入式振捣器或平板振捣器进行振捣。浇筑的砼在12h内不得浸水，混凝土成型后可拆模。回填石灰土须回填至管顶以上500mm。当管道位于设计车道下，胸腔覆土采用石灰土（石灰含量12%）。
8、沟槽回填后，管顶以上的回填土将变为管道上的竖向土压力施加在管道结构上，因此，采用措施减小竖向土压力强度就意味着减小管道的荷载，先用手扶式振动夯、小型振动夯将管道两侧分层回填压实、分层厚度为250mm，到管顶以上500mm后，可
城市雨水管道系统设计技术分析 篇3
一、暴雨强度公式、流量公式及相应设计参数确定
暴雨强度公式、流量公式和设计参数的确定是进行雨水管道设计的第一步, 是所有设计工作的基础。只有正确地确定暴雨强度公式、流量公式和设计参数, 才能保障后续设计工作的意义。
1、暴雨强度公式
雨水管道系统是由雨水口、雨水管道、检查井、出水口等构筑物所组成的一整套工程设施。雨水管道系统的任务就是及时地汇集并排除暴雨形成的地面径流, 以保障城市人民的生命安全和工农业生产的正常进行。在雨水管道系统设计中, 管道是主要的组成部分, 所以合理而经济地进行雨水管道的设计具有很重要的意义。
2、雨水管道设计流量公式
雨水设计流量是确定雨水管道断面尺寸的重要依据城镇和工厂中排除雨水的管道, 由于汇集雨水径流的面积较小, 所以可采用小汇水面积上其他排水构筑物计算设计流量的推理公式计算雨水管道的设计流量。
3、设计参数确定
雨水管道设计流量计算公式中涉及到几个设计参数, 包括设计重现期P、径流系数ψ、集水时间t, 这几个设计参数决定着设计流量的计算结果。雨水管道设计重现期的选用, 应根据汇水面积的地区建设性质广场、干道、厂区、居住区、地形特点、汇水面积和气象特点等因素, 一般选用, 对于重要干道, 立交道路的重要部分, 重要地区或短期积水极可能引起严重损失的地区, 宜采用较高的设计重现期, 一般选用, 并应和道路设计协调。对于特别重要的地区可酌情增加, 而且在同一排水系统中也采用同一设计重现期或不同的设计重现期。
径流系数的值因汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况的不同而异。如屋面为不透水材料覆盖, ψ值大;沥青路面的值也大而非铺砌的土路面, ψ值就较小。地形坡度大, 雨水流动较快, 其ψ值也大;种植植物的庭院, 由于植物本身也能截留一部分雨水, 其ψ值就小等等。但影响值得主要因素则为地面覆盖种类的透水性。此外, 还与降雨历时、暴雨强度雨型有关。从地面点产流过程可知只有当降雨历时等于集水时间时雨水流量为最大因此, 计算雨水设计流量时, 通常用汇水面积最远点的雨水流达设计断面的时间下作为设计降雨历时。为了与设计降雨历时的表示符号相一致, 故在下面叙述中集水时间的符号用表示。对管道的某一设计断面来说, 集水时间由地面集水时间和管段内雨水流行时间两部分组成。
二、排水流域划分、管道定线以及调节池、泵站位置
雨水管道系统设计的基本要求是能够通畅地及时地排走城镇或工厂汇水面积内的暴雨径流量。为此在接受某项设计任务后, 应深入现场进行调查研究、勘察地形, 了解排水走向, 收集当地的设计基础资料, 作为选择设计方案及计算的可靠依据。
1、确定排水区域, 划分排水流域
排水区界是排水系统设置的界限。他是根据城镇设计规模决定的。在排水区界内, 根据地形及城镇和工业区的竖向规划, 划分排水流域。一般在丘陵及地形起伏的地区, 可按等高线划出分水线, 通常分水线与流域分界线基本一致。在地形平坦无显著分水线的地区, 可依据面积的大小划分, 使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积, 使干管在最大合理埋深情况下, 尽量使绝大部分雨水能以自流排水为原则。
2、管道定线及雨水管道平面布置原则
在总体图上确定雨水管道的位置和走向, 称雨水管道系统的定线。正确的定线是合理的、经济的设计雨水管道系统的先决条件, 是雨水管道系统设计的重要环节。管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。定线的原则是应尽可能的在管线较短和埋深较小的情况下, 让最大区域的雨水能自流排出。定线是通常考虑的几个因素是, 地形和向规划;排水体制和线路数目;污水厂出水口的位置;水文地质条件;道路宽度;地下管线及构筑物的位置等等。
3、调节池位置及高程控制点确定
雨水管道清淤施工方法（推荐） 篇4
雨水管道清淤施工方法
市政雨水管道清淤：是利用高压清洗车，或者人工，牵引，推拉等方法把管道内淤泥清理到管道外，然后运到指定地方，如果管道需要清理到无淤泥情况，就要反复清洗管道内壁，可以用管道检测可视影像拍摄画面，看管道内部情况，矗种鼷以达到了解管道清淤情况。
用于不同深度和管径的雨水管、污水管道、明渠、暗渠清淤施工。银浩管道清淤特为您解答各清淤方法及相关步骤：
（1）降水、排水使用泥浆泵将检查井内污水排出至井底淤泥。将需要疏通的管线进行分段，分段的办法根据管径与长度分配，相同管径两检查井之间为一段。
（2）稀释淤泥高压水车把分段的两检查井向井室内灌水，使用疏通器搅拌检查井和污水管道内的污泥，使淤泥稀释；人工要配合机械不断地搅动淤泥直至淤泥稀释到水中。（3）吸污用吸污车将两检查井内淤泥抽吸干净，两检查井剩余少量的淤泥向井室内用高压水枪冲击井底淤泥，再一次进行稀释，然后进行抽吸完毕。
（4）截污设置堵口将自上而下的第一个工作段处用封堵把井室进水管道口堵死，然后将下游检查井出水口和其他管线通口堵死，只留下该段管道的进水口和出水口。
（5）高压清洗车疏通使用高压清洗车进行管道疏通，将高压清洗车水带伸入上游检查井低部，把喷水口向着管道流水方向对准管道进行喷水，污水管道下游检查井继续对室内淤泥进行吸污。
（6）通风施工人员进入检查井前，井室内必需使大气中的氧气进入检查井中或用鼓风机进行换气通风，测量井室内氧气的含量，施工人员进入井内必需佩戴安全带、防毒面具及氧气罐。
（7）清淤在下井施工前对施工人员安全措施安排完毕后，对检查井内剩余的砖、石、部分淤泥等残留物进行人工清理，直到清理完毕为止。
然后，按照上述说明对下游污水检查井逐个进行清淤，在施工清淤期间对上游首先清理的检查井进行封堵，以防上游的淤泥流入管道或下游施工期间对管道进行充水时流入上游检查井和管道中。
银浩管道清淤分享
注意：
雨水管道 篇5
1 工程概况
天津地下直径线是联系东北、华北及华东地区铁路路网的重要通道, 其中DK4+002.5—158.25段明挖隧道位于天津市河北区滨海道, 该段明挖隧道围护结构采用800 mm宽地下连续墙 (简称地连墙) 。为了连接天津市河北区地下雨水管网, 一条直径2.2 m的地下雨水管线迁移施工时, 在滨海道明挖隧道DK4+026.41—041.75斜穿围护结构, 雨水管道与天津地下直径线线位平面斜交, 其平面交角约59°;与天津地下直径线相交段, 雨水管管底埋深7.3 m左右, 位于明挖基坑的第2、3道支撑之间;新建雨水管箱涵为永久结构, 位于天津地下直径线隧道主体结构的上方, 箱涵底与隧道主体结构拱顶之间的竖向距离约0.15 m。雨水管采用预制钢筋混凝土管, 内径2.2 m, 管厚22 cm, 每节长2.5 m, 净重10.5 t。铺管前, 在底部铺设30 cm厚混凝土作为管道基础 (150°范围内施做基座) 。该水管为河北区雨水主干道, 水管投入使用后按满管自流考虑, 即无压常流。
2 工程地质及水文地质
雨水管箱涵基坑深约8.2 m, 基坑底位于粉土层中, 从上至下依次为杂填土、素填土、粉土、粉质黏土, 有少量淤泥层;地下水位埋深较浅, 勘测期间水位埋深0.9～4.8 m, 地下水主要为第四系孔隙潜水, 主要依靠大气降水入渗和地表水体入渗补给, 受季节影响明显。
根据抽水试验成果和室内渗透试验结果, 并参考地区经验, 主要含水层渗透系数如下:素填土渗透系数K=0.005～0.4 m/d, 杂填土渗透系数K=0.4～2.0 m/d, 粉土渗透系数K=0.1～0.6 m/d, 粉砂渗透系数K=3～5 m/d, 细砂渗透系数K=8～9 m/d。黏土、粉质黏土及软土为相对隔水层, 渗透系数K=0.001～0.05 m/d。
3 雨水管箱涵施工技术
3.1 围护结构
先施工隧道基坑内雨水管箱涵围护结构, 围护体系采用钢板桩φ600 mm、间距400 mm双排水泥土搅拌桩止水帷幕+钢支撑形式, 先放坡开挖1.5 m深, 然后插入钢板桩, 钢板桩采用12 m长Ⅰ32c一横一竖布设形式。钢支撑水平间距4 m, 竖向布设2道φ600 mm (厚12 mm) 钢支撑, 钢支撑腰梁采用2根Ⅰ40c双拼, 沿基坑通常布设;与地连墙接缝处采用旋喷桩, 其桩径、间距及桩长同搅拌桩。
整个雨水管箱涵 (宽22.5 m) 基坑范围形成封闭的围护结构, 以确保施工安全。雨水管箱涵围护结构见图1。
3.2 主体结构
(1) 结构尺寸。雨水管外径2.64 m, 管道两侧各预留60 c m工作空间, 雨水管箱涵结构内净宽3.84 m, 底板厚0.6 m, 侧墙厚0.5 m, 顶板厚0.4 m;雨水管箱涵结构高4.2 m, 宽4.84 m。雨水管箱涵横断面见图2。
(2) 结构计算。雨水管箱涵结构主要用于在隧道施工期间架立雨水管道, 保证雨水管道的正常使用。按临时结构设计, 其荷载主要有:
结构自重荷载:γ=25 kN/m3;
混凝土水管 (自重) 荷载:γ=42 kN/m (根据有关部门提供资料换算) ;
管内水重荷载:γ=38 kN/m (按满流考虑) ;
混凝土垫层荷载:γ=35 kN/m。
不考虑天津地下直径线隧道施工期间附加在雨水管箱涵上的施工荷载 (如碰撞等) 。
3.3 雨水管箱涵结构与地连墙的连接
由于该段隧道的地连墙已经施工完成, 雨水管箱涵基坑开挖后, 必须在地连墙上凿一个洞, 以保证雨水管通过。在地连墙上凿洞后, 先做一个加强环, 地连墙的主钢筋应弯折锚入加强环中, 并与加强环主筋焊接牢固, 雨水管箱涵的钢筋也锚入加强环中, 锚固长度应满足规范要求。
3.4 施工工序
地下直径线明挖隧道两侧的地连墙已经完成, 未形成封闭结构, 基坑尚未开挖。先对基坑进行降水, 然后放坡开挖, 之后施工雨水管箱涵围护结构, 开挖雨水管箱涵基坑, 开挖至基底后, 在两侧地连墙上凿除一个矩形洞, 然后施工加强环及雨水管箱涵主体结构, 雨水管箱涵底板和侧墙施工完成后, 待其强度达到100%时, 铺设雨水管, 最后施工雨水管箱涵顶板。
在地连墙上凿除孔洞时, 分块凿除, 随凿随撑, 可采用φ609 mm钢管支撑凿除完的孔洞, 以确保施工安全。
待雨水管箱涵完全施工后, 并达到设计强度的100%时, 方可开挖直径线该段的隧道基坑, 及时架设支撑, 并按正常工序施工直径线隧道主体结构。
4 管线安全保证措施
(1) 在施工时, 因箱体结构已经施工完毕, 按照设计要求需要做2道混凝土支撑体系进行保护和支撑加固。施工要确保支撑体系位置的准确性, 同时要监测元件钢筋里面 (测量支撑受力及挠度的元件) 。
(2) 加强施工管线监控, 在支撑体系及箱体结构上相对薄弱位置安排监测人员粘贴反光片, 用全站仪监测开挖后箱体结构及支撑体系的初始状态, 及时反馈监测数据用于指导施工。
5 结束语
通过一系列严密的技术措施, 大直径雨水管在施工过程中得到有效保护, 雨水管箱涵的沉降及偏移均在允许范围内。同时施工完毕后, 经相关部门检测, 雨水管排水状态良好, 可以保证施工区域雨季地下水排放通畅, 同时保证了明挖隧道的安全施工。
参考文献
[1]晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998
[2]彭振斌.深基坑开挖与支护工程设计计算与施工[M].武汉:中国地质大学出版社, 1997
雨水管道 篇6
1 模型简介
Infoworks ICM (Integrated Catchment Manage—ment) 模型, 即城市综合流域排水模型, 是由Wall—ingford软件公司开发的, 实现了城市排水管网系统模型与河道模型的整合, 更为真实的模拟地下排水管网系统与地表受纳水体之间的相互作用。它在一个独立模拟引擎内, 完整的将城市排水管网及河道的一维水力模型, 同城市流域二维洪涝淹没模型结合在一起, 是世界上第一款实现在单个模拟引擎内组合这些模型引擎及功能的软件。
2 排水系统模型构建
通过对排水系统中检查井、管道、泵站以及其他排水构筑物的流量、水位、流速、充满度以及泵的启闭等时间序列的仿真模拟, 排水模型提供的结果可为用户分析现状排水管网系统的工作状态。借助这些分析, 可了解排水管网是否出现超负荷运行或冒溢;当降雨量达到多大时, 系统无法正常排涝;为了让系统达到规定设计暴雨重现期的雨水, 排水系统进行改扩建的规模是多少。
2.1 研究对象概况
模型以江苏如东县洋口港临港工业区二期南北向道路东堤路为研究对象, 东堤路为新建道路, 连接北堤路和海堤路, 总长2.38km, 路宽24m, 双侧布置雨水管道。
东堤路西侧为经七河, 东侧为地块, 雨水系统主要收东侧地块雨水排入经七河。经七河为现状河道, 河底标高:中心河以南为-0.69m (85 高程, 下同) , 中心河以北为-1.19m;经七河最高水位为2.01m, 常水位1.81m。
2.2 建模所需数据 (图1)
模型建立需要的数据如下: (1) 管道材料、管径、坡度及管内底标高; (2) 汇水面积图; (3) 道路范围线以及河道范围线; (4) 规划竖向或控制参数; (5) 规划径流系数; (6) 当地最新暴雨强度公式; (7) 河道水位数据等。
2.3 构建模型网络
2.3.1 管道、检查井
鸿业格式的管道、检查井数据包括设计管道编号、管径、设计地面标高、设计管内底标高、检查井X、Y坐标等, 将这些数据处理成CSV格式, 方可导入Infoworks ICM。
2.3.2 子流域集水区
方案阶段所绘制的汇水面积图, 可直接以dwg格式导入。
2.3.3 道路、河道
汇水面积图中所包含的道路、河道等信息同样可直接以dwg格式导入Infoworks ICM。
2.3.4 规划地形高程
根据地块竖向规划或控制参数制作地形文件, 以txt格式 (包含散点的X、Y坐标及高程值) 导入Infoworks ICM。
2.4 降雨事件
由于缺少详细的降雨观测资料, 无法建立当地的雨型, 故选择目前被广泛运用的“芝加哥雨型”结合当地暴雨强度公式, 生成方案的设计雨型。方案对2 年一遇常规降雨和20 年一遇特大暴雨分别进行模拟。
2 年一遇降雨, 降雨历时取2 小时, 最大降雨强度为112mm/h (图2) 。
20 年一遇降雨, 降雨历时取24 小时, 最大降雨强度为200mm/h (图3) 。
2.5 河道水位
河道水位来源于该地区防洪规划。
2.5.1 常水位
应对2 年一遇短历时降雨工况, 设定水位为常水位1.81m。
2.5.2 汛期排涝水位
应对20 年一遇长历时排涝工况, 设定水位如图4 所示。控制水位2.01m, 汛期之前预降至0.31m。
2.6 模拟结果
本项目雨水流量按推理公式法计算, 现采用Infoworks ICM模型校核, 结果如图5;可见发生2 年降雨的情况下, 雨水不会溢出地面, 说明本方案设计的雨水管道符合要求。
对20 年一遇长历时降雨的情况下采用Infoworks ICM进行模拟, 结果如图6;可见雨水仍然不会溢出地面, 说明本方案设计的雨水管道满足20 年一遇长历时降雨的排涝要求。
3 结论
模型能够计算流量过程线, 采用非恒定流非均匀流计算, 使排水情况更接近实际。
通过引入河道水位和地面高程, 能够耦合雨水管道、河道、地面积水, 真实地模拟雨水管道淹没出流和检查井溢水地面漫流的情况。
Infoworks ICM不仅可以用于新建道路的雨水方案设计, 评估管道设计的合理性, 还可以用于老路改造方案设计, 对现状管道进行排水能力评估并提出解决方案。另外, 《室外排水设计规范 (2014 版) 》已经明确提出当汇水面积超过2km2 时, 雨水设计流量宜采用数学模型进行确定。可见, 排水模型在市政道路雨水设计中的应用必定越来越广泛。
参考文献
[1]宁静.上海市短历时暴雨强度公式与设计雨型研究[D].上海:同济大学, 2006.
[2]邓培德.城市雨水沟道容量平衡法设计流量的研究[J].给水排水, 2006, 32 (2) :21-26.