排水运行（精选十篇）
排水运行 篇1
关键词：雨水系统,污水系统,优化运行,改进措施
2007年济南市和重庆市的暴雨事件, 曾造成重大损失, 同时也暴露出城市排水系统存在的问题。排水系统如城市的命脉, 保证其正常运转, 对于保护环境、维持城市的正常秩序有着重要意义。但是按照传统设计方法建成的排水系统, 在实际运行中往往难以达到预期效果, 如:汛期城区道路和立交桥下积水;污水管道淤积堵塞, 污水漫溢, 疏通作业效率低;新旧管道及用户污水接管施工困难;污水处理率低;再生水推广困难等, 这些问题的存在给排水系统的运行维护管理带来诸多不便, 维护作业费时费力, 如何优化和改进排水系统运行, 就成为排水管理部门所面临的问题。
一、对雨水系统的改进
1、对雨水管道出水口的改进
城市内的雨水大多通过管道就近自流排入河道等水体, 但平原城市由于受地形限制出水口多采用淹没式, 即出水口低于水体水位。由于受水体水位顶托, 管道内水流速度减小, 管道排水能力减小, 导致汛期城区低洼地段长时间积水, 影响车辆通行和市民的出行。另外由于出水口处多不设闸门, 导致雨水管道下游河水回灌段无法进行清淤。鉴于上述原因, 建议采取如下措施: (1) 城市雨水管道入河出水口应尽量高于或等于排放水体的设计水位, 可采取减小管道坡度、管道浅埋加固处理、调整城市竖向规划等措施来实现; (2) 如出水口不得已低于排放水体水位时, 设计上应考虑水体水位顶托的影响, 核算淹没出水的排水能力, 当不满足时在入河口处建设抽升泵站和溢流闸门, 以在汛期时开启水泵抽升强制排水, 同时因闸门的设置也利于下游管道的维护清淤; (3) 为保证立交 (尤其是下穿立交) 排水出水口的可靠性, 立交排水应采用独立的排水系统。
2、建设雨水管道之间的连通管
城市内的雨水管道往往建成几个各自独立的排水系统来排除雨水, 各系统之间互不连通。但是根据实际经验, 由于雨水管道各系统的汇水面积、集水时间均不相同, 因此高峰流量不会同时发生, 各系统的排水能力也就各不相同。为充分发挥各个排水系统的排水能力, 减少地面积水时间, 建议在相邻两个系统之间的适当地点 (如易积水地段) 设置连通管, 将雨水管道建成环状管网, 通过连通管可相互调剂水量, 达到改善排水情况的目的。
3、建设直通污水检查井的雨水收水口
在暴雨集中的北方城市, 为尽快排除地面积水, 往往采用打开污水井盖, 强行排水的做法。这样做效果很好, 但是也给行人、车辆及自身带来安全隐患。可以设置专用收水井, 直接与污水管道相连, 不与雨水管道沟通, 既可避免河道顶托雨水倒灌, 又达到排除汛期路面积水目的, 同时也消除了人力打开污水井盖排除路面积水而带来的安全隐患。做法见图1。
4、对雨水收水口的改进
雨水口的型式主要有平篦和立篦两类, 平篦水流通畅, 但易被杂物堵塞, 影响收水能力, 立篦不宜堵塞, 但边沟需保持一定水深。针对多数地区不经计算、不加选择, 完全按道路长度均匀布置雨水口的情况, 雨水口的布置应做以下改进: (1) 雨水口的布置应根据地形及汇水面积, 结合道路纵断设计布置; (2) 对于低洼和易积水地段, 雨水径流面积大, 径流量较大, 为提高收水速度, 需要适当增加雨水口数量, 最好采用“线形”收水井; (3) 对于道路纵坡较大路段, 尤其是立交桥的引道处, 应采用平篦雨水口收水, 且在上游就开始布置雨水口, 在下游段相应设连续多篦雨水口, 形成“线形”收水井, 让径流雨水从上游开始就收进管道, 避免全部汇到下游或桥下后, 造成积水; (4) 下穿立交应保证其独立的出水系统, 其桥头应增加截流设施, 以分流客流雨水; (5) 采用立篦雨水口时, 应根据道路道牙时高度, 保证有足够收水断面, 道牙高度不足时, 立篦与路面衔接处应做成三面坡; (6) 为减少平篦雨水口被杂物堵塞, 其安装要有一定倾斜角度, 4度为易, 坡向路边侧。
5、建设住宅小区的雨水管道
目前多数庭院和住宅小区不建设雨水管道和雨水口, 其院内的雨水经地面径流至市政道路上后才经雨水口进入雨水管道。这样院内的雨水要经较长的时间才能收进雨水管道。由于院内径流雨水的汇入, 增加了道路上雨水口的额外收水量, 延长了泄水时间, 易导致路面积水。为解决该问题, 建议在庭院或住宅小区建设雨水管道和雨水口, 让雨水在尽早时间内收进雨水管道, 避免径流至道路上。
6、应研究推广应用渗水型雨水排水系统
为充分利用宝贵的雨水资源, 减少大量雨水径流给城市防汛带来的压力, 应进一步研究开发及推广利用雨水入渗排水系统, 减少雨水排放量, 使雨水排放、入渗以及储蓄利用三者有机结合起来。同时雨水检查井及雨水口的底板也相应设计为渗水材质, 其井内不应采用水泥砂浆抹面。
二、对污水系统的改进
1、在用户污水管线出口建立格栅井及水质检测井
污水中纤维、塑料等沉积物、悬浮物和漂浮物的大量存在, 给管道的清掏和疏通维护作业工作带来很大工作量和困难。特别是抽升泵站的格栅间, 每天都拦截到大量的漂浮物。有的漂浮物通过格栅进入泵房后, 常导致水泵叶轮堵塞、磨损损坏现象。尽管格栅栅条间距一再减小, 有的已减小到16mm, 但是仍有大量的漂浮物进入泵站, 致使水泵叶轮常常堵塞。为解决以上问题建议在庭院或住宅小区的污水管道出口处设置简易人工拦污格栅, 由物业管理人员定期清理、清掏, 这样就从源头上控制住了漂浮物进入市政管网, 给市政管网的维护管理节省了很多工作量, 带来极大方便。根据建设部令《城市排水许可管理办法》的规定, 为加强用户排水水质管理, 应在用户排水管道与市政管道连接处设置专用水质检测井, 并在井盖上注明“检测井”字样。
2、在检查井井底设置沉淀池
污水中大量的沉积物在管道内水流量少, 流速小时会发生沉淀, 造成管道淤积堵塞, 通水不畅, 而管道的疏通工作又费时费力。针对传统的检查井做法, 建议将检查井的井底改进为沉淀式的, 井底下沉30～50CM。这样污水中的沉积物多数会在检查井中沉积, 不至于流入下游管段, 对管道维护作业时只要定期用抓泥车清掏检查井内的沉积物就可以了, 减少了对管道的维护作业工作量。
3、在检查井内设置闸槽
污水干管中的流量和流速都较大, 有的检查井内的水位较高, 管道维护作业或户线污水管接头时, 需要将管道内的水位降低或断流, 如采用草袋、胶囊等措施断流则困难较多。为了维护作业方便, 建议在污水干管的管道交汇处检查井、转弯处检查井或直线段的每隔一定距离的检查井内根据需要设置闸槽, 通过闸槽的开闭可以控制水流, 便于维护作业。同时考虑到户线支管接头时施工方便, 建议能研制一种较轻便、实用的管道阻水设备。
新旧管道衔接处也应设置闸槽井, 并铺设甩线。闸槽井起到关闭待建管线 (甩线) 的作用, 避免了已使用管线内水位高, 无法与待建管线衔接问题。应合理预留污水支线, 支线长度应甩出道路红线, 支线端应设置检查井, 以便于用户排水管的衔接。
4、关于检查井构造的改进
在对排水管道进行疏通作业时, 往往利用竹片或高压水车, 从检查井内顺管道方向作业。但传统多数做法都将井内爬梯安装在检查井内进水管口正上方, 也就是检查井的井壁直墙 (相切点) 位于进水管口一侧, 这样做实际对排水管道的养护维修造成不便, 不便于穿竹片或高压水带。为便于作业, 应将爬梯也就是检查井的井壁直墙 (相切点) 设在垂直管道方向线的一侧, 相应的防盗检查井盖开启方向, 应位于爬梯的另一侧。检查井传统做法和应改进做法平面图见图2、图3。
5、关于泵站集水池有效容积和最低水位线确定问题
对于旧排水泵站改造, 如原有集水池容积不变, 考虑到随着城市的发展, 污水排放量会相应增加;随着城市雨水实际径流系数的增大和汇水面积的增加, 雨水泵站的收水量也会增加;另外, 在暴雨量集中的北方城市, 为加速雨季路面积水的排除速度, 往往采取打开污水井盖的措施, 通过污水泵站抽升, 强行排除, 可见污水泵站也担负雨水的抽升任务。因此, 要求改造后的泵站抽升能力要有较大提高。如何解决原集水池有效容积偏小问题, 有两种办法:
(1) 考虑雨污水泵站实际运行中, 集水池内水位长期高于设计最高水位, 高于管顶很多, 进水管道属于受压情况, 因此计算集水池的最高水位时可以高于雨、污水管顶, 也就是高于原设计最高水位, 但要复核, 控制最高水位不得使管道上游地面冒水。
(2) 《室外排水设计规范》中规定的, 污水泵站集水池的有效容积, 不应小于最大一台水泵5min的出水量;雨水泵站集水池的容积, 不应小于最大一台水泵30s的出水量, 是按人工操作所启动时间而要求的, 随着水泵技术、自控技术的进步, 其有效容积可以减小。对于新建排水泵站, 其抽升能力及集水池有效容积确定时也应考虑上述因素。下穿立交设计汇水量应考虑20%左右的客水。
根据一般原则, 泵站集水池最低水位应该是保证水泵叶轮吸水的水位, 一般为叶轮所在水位线。由于潜水排污泵的诸多优势, 近年来普遍采用, 但由于潜水排污泵的电机不能在露出水面状态运行, 故这种情况下, 泵站集水池最低水位应该根据电机允许露出的水面高度确定。
6、关于污水处理厂规模和效率问题
城市污水集中处理, 便于管理、运行成本低, 但是所铺设的进出水管道距离长、埋深大、投入大, 在污水厂建成后几年内, 由于收水量不足, 造成设备闲置浪费, 且经深度处理, 中水回用时, 所铺设中水管线线路长、投入大, 不便于推广利用中水。因此, 应采用集中与分散相结合的方式建设污水处理厂。在居住区集中或有集中工业大用户时, 为便于中水利用, 可在排水量为2～3万m3/d时建设1座分散式污水处理厂。
7、关于污水管道充满度问题
污水管道是按非满流设计的, 保证管道内的设计水深的方法就是靠抽升泵站的抽升, 污水抽升泵站的最高控制水位也应该是设计充满度水位。因此泵站按最高控制水位抽升是保证管道内设计水深的关键。但是现实中多数地区污水泵站的抽升考虑到节约电费、减少水泵的启动次数或人为因素等原因, 不开启足够数量的水泵, 不按最高控制水位抽升, 这样导致应抽升的水不抽升, 使整个管网处于满水状态, 超过了设计充满度, 甚至有的检查井内的水位接近路面。这样做一方面使管道内的流速减小, 管道内容易淤积堵塞;另一方面由于集水池内水位超过设计最高水位, 使格栅起不到拦污作用, 大量漂浮物进入泵房, 使水泵叶轮堵塞、磨损;再者由于检查井内水位较高, 使得户线支管接头施工无法进行。
8、关于污水排放总量与污水处理率问题
受历史、政策、资金等因素的影响, 目前所有城市的污水处理率还达不到100%, 也就是说, 仍会有大量未经处理的污水要直排水体, 造成水体污染。污水处理率是考核各级政府对水环境污染治理的一项重要指标, 也是创建国家园林城、文明卫生城等各项活动中的一项重要指标。但是污水处理率是较难做出正确统计的一个数据, 因为污水排放总量难以科学准确统计, 一般采用给水量乘以系数来确定, 但污水排放系数不是定值, 系数不同, 计算出的污水处理率也不同。再者, 有计量登记的用水户排水量易统计, 往往是大量利用自备井盗采地下水的用户, 其排水量无法统计。采用河水的工业大户, 因无计量装置, 其排水量也无法准确统计。这些都造成污水处理企业一方面不能足额征收污水处理费, 另一方面又必须处理大量污水, 加重了企业运行成本。另外, 确定污水处理率还要考虑污水收集率问题, 由于城市规划问题, 污水管网可能延伸不到某些偏远郊区, 不是所有城市规划区域内的污水都能收集到污水管网, 因此, 污水处理率应该以污水管网能服务到的区域的排水总量来计算, 而不是按城市规划区域内的所有污水排放总量计算。污水实际处理率统计中, 还应扣除国家允许的污水处理厂年检修天数中, 因检修所不能处理的水量。
目前, 要重点解决好污水排放总量中, 在污水处理率范围以外、尚得不到处理的污水集中排放与污染水体问题。要加快污水管网新建步伐, 力争污水管网100%覆盖, 同时要做好雨污水分流改造以及污水截流工作, 使污水首先都能收集进入管网, 杜绝随意排放, 其排放口可集中设在城市河道水体或污水处理厂出水口的下游, 利用流动河水对其进行稀释, 利用水体自净作用, 降低其污染浓度。
三、结束语
在实际工作中, 如果能对上述几个问题认真加以改进, 对于缓解城市汛期路面积水, 保证排水系统安全运行, 提高污水处理率, 减少水体污染, 减轻维护管理工作量无疑将起到明显效果。
参考文献
[1]陈锐, 张志军.旧排水泵站的技术改造.中国给水排水, 2007, (8) :26-29
排水运行 篇2
第一章
总
则
第一条
为确保中煤平朔集团有限公司（以下简称公司）矿井主要排水系统的安全、可靠运行，提高矿井防灾抗灾能力，依据《煤矿安全规程》、《煤矿机电设备完好标准》、《煤矿安全质量标准化标准》，结合公司实际，制定本办法。
第二条
本办法适用公司各矿井主排水系统和主要盘区排水系统(以下简称主排水系统)的管理工作。
第二章
职
责
第三条
机电动力部是各矿井主排水系统的业务主管部门，主要负责：
1、每年一次的主排水泵性能测试、主排水系统联合测试工作监督指导工作。
2、主排水系统运行情况专项检查工作。第四条
设备管理中心主要负责：
1、各矿井主排水系统运情况的月度检查工作。
2、主排水设备大修工作。第五条
各矿井主要负责：
1、本单位主排水系统的日常管理、运行和日常检修维护工作。
2、不定期的设备、设施检修和水仓清理工作。
3、矿井过富水区应急排水方案的提报和实施工作。
4、每年一次的主排水泵性能测试，主排水系统联合测试的实施工作。
第三章
运行管理
第六条
各矿井要建立健全矿井排水系统管理机构和管理制度，明确管理责任。
第七条
各矿井主要水泵房必须有设备技术档案、系统图、岗位责任制度、操作规程、运行记录、故障记录、检修记录（日检、月检、大修）机电干部上岗查岗记录、要害场所管理制度、外来人员出入记录等。
第八条
各矿井排水设施标识标志要齐全、规范。第九条
各矿井辅助设施设备（真空泵、配水闸阀、流量计、压力表、水位计传感器）要齐全完好。
第十条
各矿井水泵房安全通道必须畅通；防水密封门、防火门、防水闸阀必须齐全、有效。
第十一条
各矿井主要排水设备运转应符合下列要求：
（一）设备运转时无异常声音、异常振动和异味，各轴承、控制设备及电机的温度正常。
（二）电机的电压、电流、输入功率等符合要求。
（三）水泵流量、扬程、效率等参数在合理的工况范围。
（四）电器保护灵敏可靠、仪器仪表齐全显示准确。
（五）阀门开启灵活。
（六）新投入水泵及大修后的水泵试运转时间不少于24小
时。
第十二条
各矿井每旬对主要排水泵房及管路系统进行检查，设备管理中心在每月的月度检查中对各矿井主要排水系统进行检查，公司在季度综合管理体系检查中对各矿井的主要排水系统进行全面检查。
第十三条
各矿井主要水泵房必须有足量的备用水泵。第十四条
各矿井主要排水系统应使用低耗、先进、可靠的电控装置，有通信接口。
第十五条
各矿井主要排水系统电动机保护应齐全、可靠。第十六条
各矿井主要排水系统各仪表指示正确，校验不过期。
第十七条
各矿井主、副水仓的蓄水能力应满足《煤矿安全规程》要求，并设有高、低水位声光报警装置。
第四章
检修、检测管理
第十八条
矿井主要排水系统要由专人进行点检和维护保养。
第十九条
每年雨季前，各矿井必须对主要排水系统进行一次全面检修。
第二十条
设备管理中心要根据各矿井提报的主排水设备大修计划及时组织大修，主排水设备大修期间必须有备用设备。
第二十一条
各矿井主要排水设施进行预防性检修、大修或更新时，必须制定专门的应急措施，由矿总工程师审批并报公司机电动力部批准后执行。
第二十二条
各矿井新投入运行的排水系统，投运前必须做一次水泵性能测试和联合排水试验，在用的主排水系统必须在每年的5月份前进行一次水泵性能测试和联合排水试验。
第二十三条
每年雨季前，各矿井必须对矿井主要水仓全部进行彻底清理；清理后水仓有效容积必须达到《煤矿安全规程》的规定。
第二十四条
各矿井要定期检查排水系统的设备铭牌、责任牌、完好牌、警示牌、电缆标志牌，确保规范齐全。
第二十五条
各矿井主要水泵房的电话应能与矿调度室直接联系。
第二十六条
各矿井排水系统宜采用无人职守集中控制方式，但必须有集中监控和专人巡查。
第二十七条
各矿井排水系统的作业规程、制度、图牌板、记录等资料齐全，并有运行、日检记录及排水供电系统图和排水系统图。
第五章
罚
则
第二十八条
矿井主排水系统的规章制度、记录、档案、资料不齐全、不完善，对矿井罚款3000元，对队组主要责任人罚款500元。
第二十九条
矿井不按规定对主排水系统设备、设施进行点检和维护保养，或维护保养不到位，对矿井罚款3000元，对队组主要责任人罚款500元。
第三十条
矿井排水设备、设施不完好，或排水能力不符合
《煤矿安全规程》要求，对矿井罚款5000元，对矿分管机电领导罚款2000元。
第三十一条
矿井不按规定时间对主排水系统的水泵性能测试和联合排水试验，对矿井罚款5000元，对矿分管机电领导罚款2000元。
第三十二条
矿井不按时清理水仓或水仓清理不彻底，对矿井罚款10000元，对矿分管机电领导罚款2000元。
第六章
附
则
第三十三条
本办法未涉及内容，按《煤矿安全规程》等相关规定执行。
第三十四条
本办法由机电动力部负责解释。第三十五条
排水运行 篇3
一、雨水系统设计与运行改进
（一）雨水收水口的改进
地面径流雨水快速进入管道排除的前提是，能有效、足量、及时收进雨水口。雨水口的型式主要有平篦、立篦、联合式平立篦结合三种。平篦水流通畅，但易被杂物堵塞，影响收水能力；立篦不宜堵塞，但边沟需保持一定水深；联合式兼顾平立篦优点，应优先选用。
雨水口的布置应考虑以下因素：应根据地形及汇水面积，结合道路纵断面设计高程布置，考虑30%的堵塞系数，认真核算路面竖向设计高程，确保将雨水口布置在低洼处；对于低洼和易积水地段，雨水径流面积大，径流量较大，为提高收水速度，需要适当增加雨水口数量，最好采用连续多篦的“线形”收水井；对于道路纵坡较大路段，尤其是下穿立交桥的引道处，采用平篦雨水口收水，且形成“线形”收水井；下穿立交应保证其独立的出水系统，桥头增加雨水截流与分流设施，考虑20%的客水汇集量，以分流客流雨水；为减少平篦雨水口被杂物堵塞，安装要有一定倾斜角度，4度为易，坡向路边侧；为提高收水效果，应优先选用平立篦结合的联合式雨水口，且道路两侧的路平石（路缘石的一种）应向外有3CM坡度，以形成边沟；雨水口下面应设30～50CM的沉淀池，以避免泥沙杂物进入管道。
（二）雨水管道淹没出水口的改进
一是城市雨水管道入河出水口应尽量高于或等于排放水体的设计水位，可采取减小管道坡度、管道浅埋加固处理、调整城市竖向规划等措施来实现；二是若出水口不得已低于排放水体水位时，应考虑水位顶托的影响，核算淹没出水的排水能力，在排水管道上下游水面高差大于或等于淹没段水力坡降时，淹没段的排水能力才能达到设计要求。当不满足时，应考虑加大淹没段管径，甚至根据地区重要性，在入河口处建设抽升泵站（或配备液压式移动泵站）和止回阀。其中泵站的抽升能力按相应雨水系统管道设计汇水量的50%计算，在降雨时一方面通过管道自流排放，同时也通过泵站抽升强排，既可大大节省泵站投资，又可缩短低洼地段积水时间。
（三）在适当位置铺设雨水系统之间的连通管
根据不同规划汇水面积，城市内的雨水管道往往建成几个各自独立的排水系统来排除雨水，各系统之间互不连通。但是根据实际经验，由于雨水管道各系统的汇水面积、集水时间均不相同，因此高峰流量不会同时发生，其中有的排水系统处于满负荷运行状况，同时也有的排水系统处于非满负荷运行状况。为充分发挥各系统的排水能力，减少地面积水时间，可在相邻两个系统之间的适当地点设置连通管（其前提是相邻系统、管道高程接近，如其中一雨水系统的支线管道起点与另一雨水系统主线连通等），通过连通管可相互调剂水量，达到改善排水状况的目的。
（四）在积水严重路段临时增设直通污水检查井的雨水口
在暴雨量集中的北方城市，除通过雨水管道正常排放外，为加速积水严重路段排水速度，防汛排水管理部门常采用打开污水井盖，通过污水泵站抽升，强行排水（这部分水不进入污水厂，通过污水泵站的事故排放管道，排向河道）。虽然效果不错，但在一片汪洋中，因看不到已开启的井盖，给行人、车辆及防汛人员自身带来安全隐患。可在积水严重路段设置专用收水井，直通污水检查井，不与雨水管道沟通，既可避免非降雨时因河道顶托河水倒灌进入污水管道，又达到排除汛期路面积水目的，同时也避免了人力开污水井盖排水的安全隐患。但要特别注意，随积水点治理工程的实施，在汛期积水问题解决后，必须封堵或废除上述雨水口。
（五）合理铺设住宅区的雨水系统
出于节省投资目的，多数庭院和住宅区不建设雨水排水系统，其雨水经地面径流至市政道路上后，才经雨水口进入雨水管道，这样要经较长时间。由于院内径流雨水的汇入，增加了道路上雨水口的额外收水量，延长了泄水时间，易导致路面积水。为解决该问题，应进一步改进规划设计，科学合理的建设小区内的雨水系统。根据经验，楼长在50米以内的、面积不大于1000平方米的、只有1栋建筑的庭院，可不铺设雨水管线，超过1栋楼的庭院必须建设雨水系统。城市排水管理部门可将其作为对小区核发《排水许可证》的一个必要条件来执行。
（六）加快雨洪资源利用系统的推广应用
近年来，随着城市不透水硬化面积的大量增加，雨水径流系数增加较多，大量径流雨水一方面对城市雨水系统排水能力带来考验，另一方面给城市防汛带来较大压力，同时也浪费了宝贵的雨水资源。雨洪资源利用已是成熟技术，关键是如何推广利用，如，政府可出台政策强制厂矿企业、大型公共建筑、成规模的小区建设雨水利用系统，城市建设中应多建设下凹绿地系统，多采用渗水型路面与人行道结构，建设地下储蓄池，利用河流湖泊储蓄雨水等，使雨水排放、入渗以及储蓄利用三者有机结合起来，达到补充城市杂用水、涵养地下水、消减城市洪峰的目的。
二、污水系统设计与运行中的改进
（一）检查井构造的改进
传统检查井做法都将井内爬梯安装在检查井内进水管口正上方，不便于穿竹片或高压水带。为便于作业，应将爬梯也就是检查井的井壁直墙（相切点）设在垂直管道方向线的一侧，相应的防盗检查井盖开启方向，应位于爬梯的另一侧；在管道交汇处以及直线段每隔150米左右的检查井井底应设置30～50CM的沉泥井；在用户管道与市政管道产权管理分界处设置标识检查井。
（二）在适当位置铺设污水管系统之间的连通管
即使在同一污水厂收水系统范围内的污水管网，随不同道路，布置不同的一、二、三级管网（即总管、干管和支管），其中不同管道系统之间的支管与支管、支管与干管之间是互相不连通的，有的支线管道分流点之间可能就只有40M距离。在实际运行中常出现，有时上游管道已修建需要投用排水，但下游管道尚未建；有时因管道堵塞造成污水漫溢或在对管道进行维护改造时，需要将上游污水导流至下游，或分流至相邻另一污水管道系统；有时各污水厂之间需要合理调度分配水量或在事故时互相调剂水量。这都需要在适当位置设置污水管网系统间的连通管（如相邻管道系统支线与支线间、支线与主线间、污水厂事故排水管道与另一污水厂管道系统间等），形成环状管网，可解决上述问题。对于污水甩线，应根据实际需要预留，其长度应甩出道路红线，支线端应设置检查井，以减少日后破路和便于用户接管。
nlc202309040032
（三）铺设污水厂进水总管复线
污水厂一般采取总体规划，分期建设的原则，其进水总管一般只有1条。在污水厂二期扩建工程运行时，需要断流原有1条进水总管，以接通扩建工程的进水管；另外在原进水总管出现事故抢修时，也需要断流上游来水，这样都会造成污水处理厂停运的重大事故。为解决这个矛盾，可通过铺设污水厂进水总管复线，并通过设置阀门井相互切换来解决。
（四）在适当位置设置闸槽井
污水管道中的流量和流速都较大，有的检查井内的水位较高，在管道维护作业或户线接管施工时，需要将管道内的水位降低或断流。采用编织袋、胶囊等措施封堵上下游检查井，有时还需要把带盖板的检查井上部挖开，影响交通、效率低、危险大、效果不好、困难较多。为便于维护作业，可在污水管道交汇处、转弯处或直线段上每隔200M左右距离处设置闸槽井。管径小于D800mm，可设置成井下操作的蝶阀井（必要时人工用工具开启，地面上为正常井盖，不影响交通）；管径大于D1000mm，可设置成闸槽井，并适当加大间距，通过增加管道转弯，将其设在隔离带、绿化带及人行道上，以便于管理及无碍交通。新旧管道衔接处也应设置闸槽井，并铺设甩线。闸槽井起到关闭待建管线（甩线）的作用，避免了已使用管线内水位高，无法与待建管线衔接的问题。淹没出水的雨水管道入河口处也应设置闸槽井，以便于疏通作业。
（五）泵站集水池有效容积和最低水位线的确定
对于旧排水泵站改造，如原有集水池容积不变，考虑到随着城市的发展，污水排放量会相应增加；随着城市雨水实际径流系数的增大和汇水面积的增加，雨水泵站的收水量也会增加；另外，在暴雨量集中的北方城市，为加速雨季路面积水的排除速度，往往采取打开污水井盖的措施，通过污水泵站抽升，强行排除，可见污水泵站也担负着雨水的抽升任务。因此，要求改造后的泵站抽升能力要有较大提高。如何解决原集水池有效容积偏小问题，有两种办法：①考虑雨污水泵站实际运行中，集水池内水位长期高于设计最高水位，高于管顶很多，进水管道属于受压情况，因此计算集水池的最高水位时可以高于雨、污水管顶，也就是高于原设计最高水位，但要复核，控制最高水位不得使管道上游地面冒水；②《室外排水设计规范》中规定的，污水泵站集水池的有效容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量；雨水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量，是按人工操作所启动时间而要求的，随着水泵技术、自控技术的进步，其有效容积可减小。对于新建排水泵站，其集水池有效容积确定时也应考虑上述因素。由于潜水排污泵的诸多优势，近年来被普遍采用，但由于潜水排污泵的电机不能在露出水面时运行，故泵站集水池最低水位应该根据电机允许露出的水面高度确定，或者要求潜污泵采用带冷却水套的电机。
（六）污水处理厂的规模和效率问题
城市污水集中处理，便于管理、运行成本低，但是所铺设的进出水管道距离长、埋深大、投入大，在污水厂建成后几年内，由于收水量不足，造成设备闲置浪费，且经深度处理，中水回用时，所铺设中水管线线路长、投入大，不便于推广利用中水。因此，应采用集中与分散相结合的方式建设污水处理厂。在居住区集中或有集中工业大用户时，为便于中水利用，可在排水量为2～3万m3/d时建设1座分散式污水处理厂。目前我国污水厂已由全面建设期进入运营期，除加强监管正常运行，保证出水水质达标外，为避免大量剩余污泥带来新的污染，现有以及新建污水厂应选择合理工艺，尽早建设污泥处置场，短期建不成的应预留污泥处置用地。
（七）排水体制的确定
《室外排水设计规范》中规定，排水体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件，综合考虑确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水制度。新建地区的排水系统宜采用分流制。
实际运行中，虽然多数城市的新建地区采用了雨污水分流制，但由于管网不完善、下游无出路、加上管理难度大，致使一些小区、单位及沿街商户将污水就近接入雨水管道。甚至为解决污水漫溢问题，排水管理部门不得不将污水人为接入雨水管，因此雨污水混流现象普遍存在且严重。鉴于上述因素，为提高污水收集率和处理率，减少水体污染，各地要根据实际情况采取分流制、合流制、截流式合流制并存的排水体制。一方面通过在雨水管道入河口处修建截流井和截污管，达到尽快收集、截流污水的目的；另一方面通过加快完善雨污水管网建设步伐，力争污水管网100%覆盖，以进一步做好雨污水分流改造工作。
参考文献：
[1]秦卫峰、张志军.基于北方平原城市特点的雨水系统优化设计[J].中国给水排水，2008（22）：38-41.
[2]张志军.邯郸市排水系统运行状况分析[J].中国给水排水，2009，（4）：15-18.
（责任编辑：李利）
优化城市排水系统运行的改进措施 篇4
关键词：城市排水系统,优化运行,改进措施,污水系统
近年来, 我国暴雨事件频繁发生, 对人们的生活以及城市经济造成了极大的影响, 究其主要原因是由于城市中的排水系统在运行过程中出现了问题。排水系统是城市中的重要基础设施之一, 其正常运行有利于保护城市生态环境, 维持城市的正常秩序。但是在当前的城市中, 人们都是采用传统的设计方法对排水系统进行设计与使用, 导致其运行存在各种问题。例如污水管道堵塞, 导致路面存在大量污水、新旧管道及用户污水接管施工困难、污水处理率低下等。导致管理人员不易对排水系统进行维护与管理, 不仅提高了排水系统的维修费用, 还不能够保证排水系统的稳定运行, 因此我们很有必要对其进行改进。
1 对雨水系统的改进措施
1.1 对城市雨水管道出水口的改进措施
在暴雨季节, 城市中的雨水一般都会通过雨水管道流入到就近的河道等水体当中, 但是有些城市, 由于地势较为平坦, 人们一般都会采用淹没式来对雨水管道出水口进行设计, 这一出水口往往会受到水体水位顶托的影响, 导致城市雨水排放的速度减小, 排水能力有所降低, 最终影响到人们的正常生活。或者设计者没有对出水口设置闸门, 导致雨水管道下游出现大量淤泥, 最终堵塞了管道。鉴于此, 我们需要采用以下改进措施。
首先, 要求雨水管道如何的出水口不低于排放水体的设计水位, 这就需要设计者适当减小管道的坡度或者对管道进行加固处理来达到这一要求;其次, 若雨水管道出水口低于排水的设计水位, 那么我们应该将水体水位顶托的影响因素考虑在其中, 采取有效的措施来提高出水口的排水能力, 并设置相应的闸门, 便于清除其中存在的淤泥;再次, 尽量保证立交出水管道的可靠性, 可设置一个独立性的排水系统, 以提高城市排水系统的排放能力。
1.2 雨水管道之间的连接
在城市建设中, 设计者在雨水管道设计过程中一般都会建立几个相对独立的排水系统来达到排水的效果。但是根据实际情况来看, 由于雨水排放系统的回水面积与集水时间都有很大的差异, 因此各个雨水排放系统的排水能力也就不同。为了保证每个雨水排放系统的排放能力都能够充分发挥, 那么设计者可以将每相邻两个排水系统之间设置一个连通管, 这样可以有效的提高其排水能力。
1.3 对雨水收水口的改进措施
在城市排水系统中, 雨水收水口的型式大致分为两种类型, 一种是平篦, 这种方式虽然能够保证雨水顺利的排除, 但是极易因杂物而堵塞管道, 影响到其收水能力, 另一种是立篦, 这种方式虽然不容易被杂物堵塞, 但是在设计过程中要求边沟达到设计的水深。目前, 很多地区在设置雨水收水口的过程中都没有经过计算与选择, 因此我们必须要采用以下措施对其进行改进。
首先, 在布置雨水收水口之前, 设计者应将当地的地形、汇水面积以及道路纵断设计等因素考虑在其中, 从而保证其布置的合理性;其次, 如果遇到低洼或者容易积水的地方, 为了提高雨水收水能力, 设计者可以多设几个雨水口, 或者设置一个收水井, 避免路面出现积水现象;再次, 如果道路纵坡较大, 那么设计者应该采用平篦雨水收水口的方式对其进行布置, 即在尚有部分设置一个雨水口, 而下游则需要连续设置多个雨水口, 从而形成一个收水井, 这样也就可以避免路面出现积水现象;第四, 下穿立交应保证其独立的出水系统, 其桥头应增加截流设施, 以分流客流雨水;第五, 采用立篦雨水口时, 应根据道路道牙时高度, 保证有足够收水断面, 道牙高度不足时, 立篦与路面衔接处应做成三面坡。
2 对污水系统的改进
2.1 在用户污水管线出口建立格栅井及水质检测井
污水中纤维、塑料等沉积物、悬浮物和漂浮物的大量存在, 给管道的清掏和疏通维护作业工作带来很大工作量和困难。特别是抽升泵站的格栅间, 每天都拦截到大量的漂浮物。有的漂浮物通过格栅进入泵房后, 常导致水泵叶轮堵塞、磨损损坏现象。尽管格栅栅条间距一再减小, 有的已减小到16mm, 但是仍有大量的漂浮物进入泵站, 致使水泵叶轮常常堵塞。为解决以上问题建议在庭院或住宅小区的污水管道出口处设置简易人工拦污格栅, 由物业管理人员定期清理、清掏, 这样就从源头上控制住了漂浮物进入市政管网, 给市政管网的维护管理节省了很多工作量, 带来极大方便。
2.2 在检查井井底设置沉淀池
污水中大量的沉积物在管道内水流量少, 流速小时会发生沉淀, 造成管道淤积堵塞, 通水不畅, 而管道的疏通工作又费时费力。针对传统的检查井做法, 建议将检查井的井底改进为沉淀式的, 井底下沉30~50CM。这样污水中的沉积物多数会在检查井中沉积, 不至于流入下游管段, 对管道维护作业时只要定期用抓泥车清掏检查井内的沉积物就可以了, 减少了对管道的维护作业工作量。
2.3 在检查井内设置闸槽
污水干管中的流量和流速都较大, 有的检查井内的水位较高, 管道维护作业或户线污水管接头时, 需要将管道内的水位降低或断流, 如采用草袋、胶囊等措施断流则困难较多。为了维护作业方便, 建议在污水干管的管道交汇处检查井、转弯处检查井或直线段的每隔一定距离的检查井内根据需要设置闸槽, 通过闸槽的开闭可以控制水流, 便于维护作业。
2.4 关于污水管道充满度问题
污水管道是按非满流设计的, 保证管道内的设计水深的方法就是靠抽升泵站的抽升, 污水抽升泵站的最高控制水位也应该是设计充满度水位。因此泵站按最高控制水位抽升是保证管道内设计水深的关键。但是现实中多数地区污水泵站的抽升考虑到节约电费、减少水泵的启动次数或人为因素等原因, 不开启足够数量的水泵, 不按最高控制水位抽升, 这样导致应抽升的水不抽升, 使整个管网处于满水状态, 超过了设计充满度, 甚至有的检查井内的水位接近路面。这样做一方面使管道内的流速减小, 管道内容易淤积堵塞;另一方面由于集水池内水位超过设计最高水位, 使格栅起不到拦污作用, 大量漂浮物进入泵房, 使水泵叶轮堵塞、磨损;再者由于检查井内水位较高, 使得户线支管接头施工无法进行。
结束语
在实际工作中, 如果能对上述几个问题认真加以改进, 对于缓解城市汛期路面积水, 保证排水系统安全运行, 提高污水处理率, 减少水体污染, 减轻维护管理工作量无疑将起到明显效果。
参考文献
[1]陈锐, 张志军.旧排水泵站的技术改造[J].中国给水排水, 2007, (8) :26-29.
排水运行 篇5
【关键词】快速城市化；排水管网；技术
随着我国城市化进程的不断推进，在经济水平提高的同时，也伴随着一些城市污水排放的问题，近几年这些问题也更加的突出，所以加强对城市化进程中排水管网的技术思考成为了现阶段人们普遍关注的问题。排水管网的主要功能就是疏导城市的污水，在其运行的过程中会对城市的水质造成一定的影响。因此，处理好城市发展阶段的管网运行管理问题，是城市规划中应该特别注意的部分。只有实现了排水管网的有效运行，才能促进我国城市化的发展，为人们提供一个健康的生活环境。
1.快速城市化进程中排水管网问题
从对我国城市化建设的进程的分析来看，我国在20世纪早期主要采用的是河流制排水系统，该系统主要是通过分流的形式进行排水，这就容易造成一些城市的老居民区出现难以分流的现象，而新的建筑区的分流制网管也存在一些错接等棘手的问题，这些问题都严重了影响了我国城市化的发展，降低了我国降级建设的水平，对人们的日常生活造成了很大影响。目前，我国排水网管主要存在以下的问题。
排水网管的设备配置比较低。我国在2008年的时候，进行了一次管网的普查，设备的完好率只有74.6%，这就造成了我国排水管网效率低的情况，而且一些排水管网存在错接和沉降等问题，造成了排水网管自身的损耗，没办法发挥作用。
排水管网在长期的运行中，随着时间的推移，出现了管内审计、腐蚀、异味等问题，造成了管网破损和输送功能受阻等问题，甚至会导致一些安全问题。
排水管网的整体运行水平不高，对管网系统的调度能力不够，下雨的泥浆混流对管道的运行造成了很大的冲击，排水管网运行的效率低，造成了管网溢流，出现了水污染和人工渗流等问题，导致了对自然环境的污染，影响了人们的日常生活。
2.排水管网运行管理的技术发展现状
我国有关部门，针对排水管网出现的这些问题，提出了行之有效的治理措施，主要包括预防性措施，检查性措施，保养修护措施以及整体的管理措施。
2.1管网问题预防性技术方法
预防性的技术方法主要对排水管网的功能进行了加强，对管道的沉积物和堵塞状况进行了清理，施工人员可以用雨水口挂篮，选用双层聚氨酯材料堵住入口处禁止杂物盒腐蚀物进入管道，还可以采用斜板隔油的方式进行处理，凭借管道水利条件和虹吸原理对管道的沉积物进行清洗和去除；对管道内的防腐和除臭工作，施工人员可以采取物理和化学的方法，通过一些化学物质来对管内的气味和腐蚀物进行科学合理的处理。
2.2管网在线监测和检测技术
为了提高排水管网的运行效率，施工人员就需要了解管网的整体状况，要及时对排水管网的运行状况进行检测。管网检测主要包括对管网流量、水位和安全系数的检查。建立一个完善的排水管检查系统，对管网的运行进行实时的检测，可以采取超声留到设备和水位检测设备进行检测，对有毒和有害气体的检测可以使用在线硫化氢设备等，防止有害性气体和有毒性气体对管道的腐蚀。
2.3管网维护修复技术
管网的维护修复主要是针对管道出现的堵塞、沉积以及破损等问题采取的技术措施。管道的清淤疏通町以根据管道的尺寸大小，选择合适的技术和设备。推杆和转杆技术适用于小型管道，射水和绞车疏通适用于中型管道，大型和特大型管道则选用水力疏通或者人工铲挖比较合适。管道的修复技术主要包括开挖修复和非开挖修复技术，目前国内以开挖修复技术（直接费用平均成本约3800元/m，综合成本约9400元/m）为主，而国外以非开挖修复技术（直接费用平均成本约5 50元/m，综合成本约6600元/m）为主。非开挖修复技主要包括原位修复技术（爆管法、吃管法、裂管法、回拉螺旋法），其最大优势在于它是一种采用大于旧管道直径的非开挖管道修复法；内衬修复技术适用范围也比较广，但是会使得管道水力直径变小；软衬法、螺旋缠绕法、内衬紧配合法对管道直径影响较小，施工难度相对其他方法较低，修复后水力半径变化不大。管道局部修复技术的施工量最小，其中喷涂法、浇筑法和管片法适用于管道内部的修复，喷涂法可采用高密度和高强度的砂浆，修复速度快，费用低；机器人在修复方面具有多种功能，它可以同时对管道进行切削、打磨、注浆等，施工快，可以在检测的同时进行修复，但对设备的要求比较高。现阶段需要加强发展非开挖修复技术的配套设施及相关技术人员，降低实际消耗费用和人力物力成本。
2.4管网综合管理技术
为提升城市排水管网运行管理水平，排水管网数字化与信息化得到一定发展，基于GIS技术，建立管网信息数据库和数字化排水平台系统，全面掌握区域内污水管网的位置、长短、管径、坡度、埋深、窨井位置及形式等基本信息；同时基于管网在线监测技术，通过在线监测和人工检测、录入污水管网运行信息、构建污水管网运行管理数据库，全面掌握区域内污水管网的流量、沿途接入量、外来水或外渗水量、充盈度、固废淤积堵塞、损坏与渗漏情况等运行信息。
3.排水管网技术的发展与展望
3.1管网运行的信息化及预警技术
管网系统的资料分散，数据不完整、不准确、不全面，是阻碍实现管网高水平管理的基础性问题，实现管网运行的信息化对管网运行调度分析、高效养护管理、运行效果的提升十分重要，需要发展能够随时掌握管网排水负荷和运行状况的廉价设备和技术手段。结合GIS技术在管网系统中的应用，发展廉价适用的新型管网监测设备和技术方法，推动管网技术的信息化水平，通过管道的液位和流量信息，对管网的运行状态进行评估，通过短期、中期和长期相结合的监测，评估管网的实际运行状态和运行能力。
3.2基于模拟分析的运行控制技术
排水管网系统在硬件、软件和网络的支持下，利用GIS、计算机、网络等新技术手段，基于管网在线监测数据，进行动态分析和模拟技术，为管网的规划设计、运行养护提供动态可靠的专业分析依据和方案，研究开发适用的城市一体化系统模型，提供优化管网运行决策。
3.3管网系统综合调度技术
排水管网与主要的污水处理设施、城市防洪系统、河道水体等均关系密切，针对排水管网对污水处理厂的影响、管网溢流对水体直接污染等问题，需要优化管网的规划，充分提升管网的调蓄调度能力，与相应调蓄和处理设施相结合，减少雨季向水体的排污量。
4.结语
综上所述，本文通过对城市化进程中排水管网存在问题的叙述，提出了对这些问题的具体处理措施，分析了排水管道运行管理的发展方向。加强对排水管网管理技术的研究，可以促进我国城市化建设的发展，实现对环境的保护。 [科]
【参考文献】
[1]杨光.城市排水管网的现代化管理[J].市政技术，2010（01）.
[2]程江，吕永鹏，黄小芳，郭晟.上海中心城区合流制排水系统调蓄池环境效应研究[J].环境科学，2009（08）.
排水运行 篇6
1 我国城市排水系统现状
简单来说, 城市排水系统是由排水户、排水管道、排水提升设施、污水处理设施组成。我国在城市排水系统的优化问题上, 一直侧重于污水处理技术的研究, 对其他方面关注较少。与欣欣向荣的污水处理领域形成鲜明对比的是, 排水管网领域的科学技术日趋落后, 已不能满足当今社会的基建设施需求。城市排水体制的选择上不能结合各地区实际情况, 片面孤立化, 生硬地向“分流制”靠拢。另一方面, 我国在市政排水系统的污染规律、污染控制的基础理论、排水系统管理政策法规领域几乎一片空白。再者, 随着现代科学技术发展, 材料、生物、模拟、信息等专业技术在排水系统的运用越来越多, 排水系统等基础设施的设计、施工、管理无不渗入了这些专业。但是, 由于墨守成规, 也由于管理体制的僵化、系统工具的陈旧, 使当今排水系统规划包括已建成的排水系统并不能适应城市的长期可持续发展。总而言之, 现阶段我国的排水系统规划方式方法、分析设计工具相对落后, 合理性、科学性、前瞻性不够, 过于短浅、急功近利。与其他市政基础设施系统协调能力差, 不能因地制宜的分析区域特征, 缺乏整体意识, 从而使排水系统的建设资金庞大, 人力物力消耗大, 效率却低下。这些矛盾已经严重制约了城市的可持续性发展。
2 我国排水系统存在的问题
2.1 排水管理部门众多, 责任分工不清
当前, 很多地区的排水设施分别有环保局、城管署、集团公司、工业园区、街道镇政府等不同部门管理。各部门之间缺乏沟通, 没有统一、合理的养护管理机制, 管理人员之间责任不清、专业性不强, 并且相关法律法规不够健全, 对排水设施存在的问题只能“兵来将挡, 水来土掩”, 缺乏科学依据和合理方法, 很多新问题更是无法及时解决。
2.2 排水规划缺乏科学合理性
现阶段, 在市政基础设施建设中, 给排水设计担任配合的角色, 影响了城市排水系统规划的科学性、合理性发展。常常出现道路需要快速建设, 排水工程规划没有编制或者编制依据不足的问题。还有一些排水工程不能与道路同步建设, 或者由于别的专业规划需要做出调整让步, 这些都导致排水规划的指导作用无法充分发挥, 甚至造成系统不合理, 为今后排水系统不畅埋下“定时炸弹”。
2.3 排水体制生搬硬套
目前, 在新城区往往推崇使用完全分流制, 理想化地想通过雨水、污水管道完全分开建设, 雨污水分开排放, 从而对河道的污染降至最小。但实际情况却大相径庭, 初期雨水的污染、雨污水管道混接、企业民众私自乱接乱排等情况多如牛毛, 使分流制形如虚设, 从一定意义上讲, 甚至不如合流制奏效。另外, 不同区域有各自的区域自然环境、气候特征、经济模式、人文习惯, 这些在排水体制选择时都应该予以考虑, 不能生硬地把分流制拿来就用。分流制不是万能膏药, 排水体制的选择要结合实际、科学理性。
3 健全完善排水系统的建议
3.1 排水规划要科学合理
排水规划前期要进行严密认真的调查研究, 规划内容要与当地条件相匹配。在规划编制过程中要注意与其他专业诸如河道水系、交通、绿化、给水、防洪等规划的相协调。要把规划的科学性、技术性、经济性、全面性相结合, 避免孤立片面的以某个因素影响全局。另外, 排水系统规划要考虑特定城市内的水源、给水、排水、污水处理及其他诸多因素, 需要对这些因素进行全局的统筹布置、管理实施。再者, 排水规划的编制要有前瞻性, 为以后更改或扩建留有充分余地和论证, 要能够促进水资源的可持续发展和良性循环。城市排水系统从属于城市系统, 是区域水资源的子系统, 排水系统的顺畅运行要能够辅助区域水资源系统往良性、可持续的方向发展。
3.2 因地制宜, 合理选择排水体制
在选择排水体制时, 不要照本宣科, 盲目按照分流制来设计规划, 要冷静客观分析, 充分分析当地条件, 合理利用资源, 从科学性、可持续发展的长远角度进行规划研究。譬如当地的气候特征、降雨量、水文地质特征等。对这些要素要进行综合、长期地跟踪调研、评估分析, 从而制定出合理经济的排水体制。通过这样确定的体制才是最适合该地区的总而言之, 一定要结合区域的综合情况, 因地制宜, 才能制定出匹配的排水体制。
3.3 归并梳理排水管理职能, 管理专业化、精细化
对于排水管理单位繁多, 管理头绪不清的问题要仔细梳理。能归并的要归并管理, 不能归并的, 各相关排水设施管理单位要形成统一的管理方式方法, 并且上一层面相关机构有严格的监管、考核、激励机制。同时尽快建立全覆盖式的在线排水管网设施信息数据库, 并定期更正、更新, 使排水管理专业化、精细化。
4 结语
随着城市化进程的不断推进, 排水系统的建设与完善已经越来越被人们所重视。2011年至2012年, 第一次全国水利普查工作的开展揭示了排水工作的重要性。排水系统建设是市政设施建设的重要组成部分, 如果能够根据城市发展现状和未来的发展方向科学、合理地进行排水系统规划、建设、养护、管理, 必将能更好更快地推动我国经济建设发展、提高人民生活质量, 使社会走上可持续发展、科学发展之路。
摘要：合理规划、建设排水系统, 是城市市政基础设施建设的重要组成部分, 而且影响城市的规划和生态环境, 本文将从现状、存在问题方面分析哪些是现代排水系统顺畅运行的因素, 并且提出一些完善和改进的建议。
关键词：排水系统,规划,体制
参考文献
[1]马海庆, 马洪亮, 秦新玲.城市给排水系统的可持续发展研究[J].科技博览, 2009 (28) :26
排水运行 篇7
长期以来, 煤矿一致属于高耗能单位。在矿井生产中, 尤其突出的当属机电设备的耗能, 特别是井下主排水泵需要消耗最大的能量。提高其工作效率, 尽可能减小能耗, 已经成为煤矿亟待解决的一大问题, 关系着我国节能减排大计, 所以, 本文以矿井主排水泵运行效率为主题展开探讨, 分析提高效率的措施。
1 排水设备效率
通常情况下, 矿井排水主要通过离心式水泵进行。矿井排水设备主要涉及到水泵、管路与电动机几个部分, 其运行效率与成本主要通过吨水百米电耗来进行衡量。在这里, 如果水泵工况点的扬程与流量、效率三者分别是HM, QM, ηm, 电动机效率是ηd, 两者之间的传动效率是ηc, 实际扬程和电网效率两者分别是Hsy和ηw, 那么排水设备的吨水百米电耗具体如下所示:
2 泵件损坏机理分析
2.1 汽蚀破坏
煤矿井下生产时, 沉淀池之中的水流至水井的时候, 将会携带着许多煤灰到水井里面, 经检测之后发现, 煤灰水里面的灰浓度高达8 000 mg/L, 煤灰粒度与硬度相对偏小, 对泵件没有磨损, 而且干扰偏小。
然而, 水中由于存在着许多煤灰, 将导致汽蚀提前出现, 在泵件工作时汽蚀将或多或少对泵件形成磨损, 煤灰对汽蚀形核存在着或多或少的推动作用, 也就是说煤灰发挥了汽蚀核的作用, 使得空泡提前产生, 于是造成汽蚀出现。而且, 因煤灰相对较多, 在水里将出现沉淀现象, 沉淀之后会堵塞吸水量, 这样在吸水的时候就会形成一定的阻力, 在工作的时候叶片入口的压强比这一个区域饱和蒸汽压低的时候, 此时, 将形成汽蚀现象, 于是在叶片运转时由于压力小而被气化, 气化之后的水泡当传至高压区域的时候还将伴随压力的提高而形成凝结, 这时其体积将随之降低, 在其体积急剧降低的时候将形成非常大的水力冲击, 导致泵件之中的金属表面被剥蚀。发生汽蚀的时候, 水里面的活性物质将一定程度腐蚀到泵件, 最终使其磨损速度有所提高。
2.2 机械性磨损
泵件工作的时候将会发生机械磨损, 这是可控性磨损的范畴, 是非常普通的消耗磨损, 一般对泵件的工作产生相对较小的干扰。而其与硬质颗粒相互间的磨损却能够产生非常严重的影响, 主要包括以下四种磨损。
1) 变形磨损。当泵件处于工作状态的时候, 硬质颗粒会处于高速运动状态之中, 能够对泵件表面产生直接冲击, 在瞬间形成非常强大的力, 导致泵件变形。为降低该磨损的发生, 通过改变泵件的韧性, 来减小硬质颗粒的冲击, 从而减小这种磨损。
2) 切削磨损。当泵件工作的时候, 硬质颗粒将会自各个角度来撞击泵件的表面, 导致其受到磨损。为有效减小该撞击的磨损作用, 应当将其表面的剪切强度提高, 降低由于撞击而产生的这种磨损。
3) 斜向磨损。第一种和第二种磨损进行结合则形成了斜向磨损, 发生这种磨损的时候, 也就是双重冲击力来撞击泵件, 使其受到最大的磨损。如果想减小这种磨损, 则必须千方百计地提高泵件的综合性能, 保证其具备剪切强度与韧性。
4) 研磨性磨损。也就是硬质颗粒通过高压的形式来磨损泵件的表面, 对其形成研磨力, 导致其受到磨损。为减小该种磨损, 则必须提高其硬度, 使其表面硬度可以明显比颗粒的硬度高得多, 从而可以有效减小磨损。
2.3 电化学冲蚀磨损
一般情况下, 该领域应用的泵件往往均由金属构成, 运转的时候将产生相对微弱的电解池, 伴随工作时间增加, 其表面将出现电解现象, 从而使其磨损速度加快。按照使用要求, 泵件的材质同样存在一定的差异, 在使用的时候电解程度将存在差异。在其表面电解的时候将形成一层比表面强度小的腐蚀层, 这样就可以少使其磨损提速。
当水泵运行的时候形成的磨损基本上属于上述3种及更多种磨损同时影响的结果, 所以, 使用的时候应当按照煤矿的具体状况来选择水泵的材质与型号, 从而使它能够满足煤矿生产的需要。
3 水泵效率低的主要原因
九里山矿所用的水泵具有相对较低的效率, 究其根源, 是由于泵件材质的耐磨、耐汽蚀性较差, 然后就是水里面具有很多固体颗粒, 将流道堵塞。
3.1 叶轮材料
当前, 主排水之中应用的叶轮均为铸铁材料制成, 具有相对较低的耐磨、耐汽蚀性能, 根据对叶轮的拆检我们可以发现:D型泵首级叶轮、sh型的叶轮均出现一定的汽蚀, 情况相对较轻的呈现蜂窝状, 而情况相对较重的则出现穿孔, D型泵的次级叶轮同样出现一定磨痕, 当它的入口边缘受到磨损的时候, 入口角发生一定的变化, 形成异常的入口冲击, 使得水力损失有所增加, 导致水泵工作效率减小, 甚至还会出现穿孔现象。
3.2 导叶套、密封环材料
两者都是灰生铁制造的, 它们耐磨性能同样无法满足需求。从拆检结果进行分析, 密封间隙位置发生相对严重的磨损的原因, 是由于这个部位受到切削磨损、研磨性磨损等各种磨损的共同作用, 磨损以后密封间隙就会有所提高, 泄漏损失提高, 流量降低, 运行效率减小。
3.3 平衡板、平衡盘
购自市场的均为铸铁材料, 具有相对较差的耐磨性, 能够很快就被磨损, 这样不仅导致泄漏量提高, 运行效率减小, 而且导致轴功率提高, 水泵运行效率减小, 严重的时候根本不能正常使用。
3.4 水质因素
水质里面含有大量固体颗粒, 导致堵塞叶轮, 使其效率减小, 因煤灰水溃入水仓或井下, 产生相对较多的沉淀物, 水里面含有的固体颗粒对叶轮流道产生堵塞, 导致其效率减小。
4 提高水泵运行效率的策略
如果想使水泵的效率提高, 一定要按照水质状况来确定泵的材料与型号, 确保其能够处于高效的状态下工作。
1) 与制造厂商联系, 定制耐磨、耐汽蚀性相对较好的泵件, 例如利用锡青铜生产首级叶轮, 利用耐磨合金球墨铸铁制造次级叶轮、导叶等各种部件, 各级叶轮锒装2Cr13不锈钢口环, 通过锌基合金制造前段、出口段的口环。
2) 当泵运作的时候选择相应的抗汽蚀策略。首先, 对泵吸入装置进行优化, 提高有效汽蚀余量;其次, 切实强化对泵过流部件的维护和管理;其他的方法, 例如减小汽化压力等。
5 远程监控矿井主排水泵
远程监控, 即在水泵工作的时候使用信息技术手段和设备, 这种方法可以在地面上检测井下水泵的动态状况, 当水泵不能正常工作时能够对其加以控制, 基本上是利用信号交换设备来控制其工作状况, 利用电脑控制程序把泵的状态传输至地面, 然后地面利用可编程逻辑控制器来监控其运行状况。利用远程监控平台能够实时地监控其运行状况, 可以预报其中发生的故障, 还可以查询其历史数据资料。另外, 煤矿井下还配备了防爆型网络摄像机, 这样利用光纤就能够把图像传至地面, 然后通过地面系统利用硬盘录像机把图像传至工业电视上进行显示。
6 结语
选择水泵材料与型号时, 应当认真进行综合分析, 及时发现其中存在的问题, 然后选择合理的方法解决, 从而使水泵能够处于高效运行状态。
参考文献
[1]樊晓辉, 宋明达.水环真空泵在矿井主排水系统中的应用[J].中国科技纵横, 2012 (3) :115.
排水运行 篇8
1.1 排水泵站的组成
目前,南昌市排水泵站有两种,分别为雨水泵站、污水泵站,其中雨水泵站占多数。水泵与电动机是排水泵站的两个主要部分。排水泵房是安装水泵、电动机等设施的建筑物。其他辅助设施有除污格栅、起重设备,通风设备等。
1.2 排水泵站的运行状况
从总体上分析,南昌市市区的排水泵站运行较为平稳。就以南昌市排水管理处所辖排水泵站为例:截止到2013年底,雨污水泵站共32座,总装机容量11995.4KW,为南昌市防汛排水奠定了坚实的基础。南昌市除昌南城老城区、象湖排水区与青山湖排水区排水体制为雨污水合流外,其余十三个排水区排水体制均为雨污分流。并建有五座污水处理厂,居民日常的生活污水主要依靠城东泵站、施尧路泵站等泵站排放至污水处理厂,经污水处理达标后排放至赣江。汛期雨水主要由各地块的雨水泵站排放至玉带河等河道,再经下游的泵站排至赣江。因此,整个排水系统较完善,排水泵站的运行状况比较稳定可靠。
1.3 泵站的地位和效益
目前在南昌市,排水泵站作为城市基础设施的重要组成部分,主要作用是解决城区内人们日常生活污水的排放、汛期雨水的排放、防洪减灾、河道调水及保障水利系统的正常运转等问题。因此,南昌市对于泵站的建设非常重视,不过排水泵站运行效益不高也是不争的事实。实施全面管理能显著降低设备的维护费用支出,提升工作人员的工作效率,减少对电能的消耗,最终实现排水泵站运行效益的提升。
2 南昌市排水泵站运行与管理中存在的一些问题
随着南昌市的不断发展,城市的版图也在不断扩大,相应地对排水泵站也有了更大的需求。但部分排水泵站也存在一些问题,尤其是污水泵站,例如南昌的城东污水泵站,水泵运行效率低,经常检修,故障率较高,导致一些排水泵站带病运行。这些问题给南昌市的防汛排涝工作带啦了较大影响。
2.1 运行设备存在的安全隐患
目前,南昌的排水泵站水泵与电动机作为主要的排水设备,主要采用国产低电压水泵机组,无论是保养还是维修工作量都很大,而水泵与电动机需长期运行使用,持续维护保养有难度,工作效率也会受到影响。除此之外,泵站的电气设备保养维护不到位,高、低压控制柜启动柜等设备的易发热从而导致火灾的发生,也给泵站运行带来安全隐患。
2.2 自动化技术水平较低、运行管理较落后
南昌市的大部分排水泵站没有安装自动化的监控系统,设备和信息处理技术缺乏,管理也不够完善,部分设备带病运行。从总体上看,排水泵站的管理手段较落后。当然,目前南昌市的大多数泵站工作人员文化水平不高,即使采用一些优化运行的措施以及科学的管理方法也达不到很好的效果。
2.3 规章制度不规范、执行力度不足
规章制度也是一大硬伤,目前南昌市大多数排水泵站都有规章制度,但规章制度还是不规范,内容过于笼统,可操作性不强。岗位责任制虽较明确,但执行起来不是很到位,致使运行管理差强人意。
3 做好排水泵站运行管理的几点建议
3.1 加强日常维护保养,确保运行正常
水泵运行前应检查水泵叶轮及电机转子,不得有擦碰和轻重不均匀的情况,水泵机组轴承润滑应良好,进水水位应高于水泵最低运行水位。做好水泵机组的日常清洁工作,确保设备无灰尘开机、停机正常。外壳应无尘垢和锈迹。冬季应放空辅助系统管路中的水,以防冻坏。必须做到每天日巡,每查有文字记录。一旦发现问题要及时处理,坚持经常养护、随时维修、养重于修的原则,确保排水泵站各项指标运行正常。
3.2 加强技术管理,提高管理水平
(1)根据国家和江西省有关技术法规和相关技术标准,结合南昌市排水泵站具体情况。制定泵站的运行、维护、检修、事故处理和安全等相关技术规程与规章制度。
(2)按照泵站技术经济指标要求,对南昌市排水泵站实行目标管理。使得泵站各项指标,如设备完好率、排水成本、安全运行率等指标达到规定的标准。
(3)搞好泵站的机电设备、辅助设备、监测控制设备和自动化设备管理;运用先进技术对泵站实现优化调度与运行。
(4)按照南昌市排水任务和检修任务,编制运行计划和维修计划。通过对各种资料的逐年积累分析,掌握泵站各种设备的规律,进一步改进泵站的运行方式和提高安全运行的能力,不断提高和改进泵站管理水平。
3.3 加强安全技术培训,提高管理人员素质
管理工作的主体是人,以人为本,必须要有高素质的人才队伍。泵站管理人员必须熟悉工程结构,掌握工程现状和存在问题,掌握检查,观测,养护维修和控制运用技术。技术工人要熟练掌握机电设备操作方法,能观测水位,判断水流流态类型,掌握养护维修技能。单位要加强管理人员的岗位培训,持证上岗,做到人人都能独立胜任本职工作。工作中要充分调动工人的积极性,最大限度地发挥他们的聪明才智和潜力。根据单位的实际情况,结合人员自身特
点,对人员进行合理分工,使其在各自的岗位上各尽其能,各尽其职,发挥最大潜力。汛前汛后组织人员认真学习《安全运行规程》,使工程的运行操作进一步规范化、制度化。严格要求运行管理人员,运行值班人员自我加压,自觉学习,进一步提高设备操作技能和事故应急处理能力。
3.4 建立健全各项管理规章制度,强化各项管理措施
泵站的正常运行离不开有效的管理制度的制约,建立健全的泵站系列管理制度,实行“用制度管人”,避免“以人管人”的管理模式。切实做到“有法可依,有法必依”,需从以下两个方面加以解决:(1)根据泵站运行管理的实际需要,制定切实有效、内容细致、全面、易于操作的规章制度。如泵站安全操作规程、泵站操作工岗位职责、站长岗位责任制、职工奖惩制度以及考勤制度等;(2)强化各项管理措施,狠抓制度落实。要按照“事事有人做、人人有事干”的原则,细化岗位责任,明确事故追究制度,层层落实岗位目标责任,彻底扭转“无法可依,有法不依”的管理局面。
4 结束语
在南昌市排水泵站的建设与运行过程中,问题可能远远不止以上谈到的几点。关键是看我们工程技术人员能否积累经验,尽可能的防止故障的重复出现,并在出现故障后迅速采取切实有效的措施来加以解决,以保证排水泵站的正常运行,从而发挥最大的效益。排水泵站作为城市基础设施的重要组成部分,承担着城区内的防汛、除涝、调水、污水的日常排放的重任。所以,我们要充分认识泵站运行管理的重要性,要充分调动管理人员的积极性,提高工作效率,减小运行管理成本,使日常排水调度管理能及时、准确、可靠,确保城市排水系统高效正常运行,从而保障城市生产生活正常秩序。
参考文献
[1]黄良勇.考察荷兰泵站工程的几点体会[J].机电排灌,1997(3):36-38.
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[3]杨建军.泵站经济运行管理问题初探[J].科技情报开发与经济,2007(33):295-296.
排水运行 篇9
1 工程概况
1.1 项目背景
复兴中路 (重庆南路—西藏南路) 排水管道改建是由上海市排水管理处2014年投资建设的积水点改善工程, 该项目位于黄浦区中心地区, 主要解决区域系统排水瓶颈, 提高地区防汛排水能力, 沿线按规划新建DN1200~DN1800合流干管1.2 km。本工程排水管道下方有轨道交通L10隧道区间通过, 上行线隧顶标高-6.023 2~-11.407 0 m, 下行线隧顶标高-6.050 8~-11.398 2 m。新建排水管与轨道交通L10隧道区间的位置关系图见图1。
1.2 设计难点
1) 在上海地区史无前例, 无经验可循。以往市政及轨道交通配套项目中新建排水管均和轨道交通“点状”相交, 而本工程新建DN1200~DN1800排水管, 全线1.2 km, 与运行中的轨道交通L10平行;排水管基础离轨道交通隧道顶部较近, 净距约5.70~10.00 m;沟槽开挖深度3.11~5.22 m, 宽度2.60~3.50 m, 卸去轨道交通盾构上方覆土最多达37.32%, 对设计提出新的挑战。
2) 项目前期遭轨道交通运营监管部门否定, 项目几乎中止。上海地区乃至全国并无先例, 轨道交通管理部门也是首次经历, 无实施数据可参考。轨道交通审批部门提出, 项目如要实施, 设计单位必须提供可靠的数据支撑及论证分析。
3) 将新建排水管道改至周边道路的方案不可行。对工程所属的鲁班、复兴东排水系统进行全面分析, 提出多条改道方案, 经水力分析计算, 结合周边道路、建筑物、管线及工程投资多方案比选, 改道方案不具备条件, 无法实施。
4) 工程建设条件复杂, 方案实施难度较大。工程地处市中心繁华地段, 现场道路狭窄, 道路两侧多为老式建筑物, 房屋结构基础较差;且周围有多处保护建筑;此外, 沿线还有较多非开挖信息光缆 (信息18孔、21孔、34孔) 、大口径的DN1200上水管、DN700中压天然气与新建排水管平行;道路上方还建有24路电车架空电缆。新建排水管断面示意图见图2。
2 解决方案
1) 优化设计管位。结合地上、地下公用管线敷设要求、施工条件、对保护建筑物的影响以及道路红线等多项因素, 与上海市管线规划部门共同研究新排管道位于轨道交通上、下行隧道中间及外侧的可行性。最终确定在偏离隧道正上方的线位方案, 对公用管线、道路设施、现状建筑物动拆迁、施工安全、施工周期、工程投资等各方面的影响较小, 具有可操作性。
2) 确定施工方法。从施工条件、缩短工期、环境保护、降低投资等多方面对顶管施工和开槽埋管进行分析比选, 确定采用分段开挖、板桩围护的快速施工方法, 减少基坑50%的敞开时间, 进而有效减少土体回弹量和轨道交通隧道结构位移量。
3) 突破禁区、达成共识。在项目设计过程中, 设计人员主动与轨道交通运营管理部门、市交管处进行沟通, 搭建轨道交通和建设单位之间的沟通桥梁, 对采取的施工方法、沟槽围护方式进行技术、经济多方案比选, 充分论证排管施工实施的可行性, 并提出可靠的数据支撑, 经轨道交通运营管理部门专项评审、取得肯定的技术审查意见后编制完成工可、初设、施工图, 使在轨道交通隧道结构上方的沟槽基坑工程从不可能变为可能。
4) 技术创新, 支撑设计方案。沟槽开挖采用软件MIDAS/GTS进行数值模拟, 计算结论满足《上海市轨道交通沿线建筑施工保护轨道交通技术管理暂行规定》[沪市政法 (94) 第854号]中轨道交通结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20 mm, 有力支撑设计方案具有可操作性。
5) 降低设计方案风险。设计中根据风险评估报告提出轨道交通区间保护、建 (构) 筑物保护、爆炸、临近管道保护4个风险源逐项分解, 提出按管节长度 (每段6 m) 分段开挖埋设后及时回填、避开轨道交通运营高峰期, 安排在夜间排管的施工措施, 并细化管线保护和监测措施。
6) 节约工程造价。推荐的设计方案避免民宅动拆迁、非开挖信息管线的搬迁费用, 极大节约工程投资。通过设计前期对现状管线、公交、沿线建筑物、排水现状充分调研、仔细排摸, 收集相关基础资料, 工程前期费做到全面不漏项, 确保施工阶段工程实施预算可控。
3 设计创新
沟槽开挖采用“拉森钢板桩+注浆”的围护方式, 采用具备高级非线性分析功能的岩土分析软件MIDAS/GTS进行数值模拟, 分析对周边环境, 尤其是处于运营中的轨道交通L10隧道结构产生的影响。
数值模拟取沟槽基坑开挖施工的极限情况和相应的工程地质参数为分析工况和依据, 采用7步施工工序对整个沟槽基坑开挖全过程进行有限元非线性数值模拟分析得出:处于沟槽开挖正下方的轨道交通隧道结构, 最大的竖向位移约为5 mm, 最小约为3.9 mm;距离沟槽相对较远的轨道交通隧道结构, 竖向位移仅在1 mm左右。该结果满足上海保护轨道交通技术管理的规定, 获得评审专家认可, 且通过相关部门 (含轨道交通运营部门和监管部门) 的审批。
本工程已于2015年10月份竣工, 在施工过程中由上海轨道交通运营有限公司监护分公司每隔3 d对轨道交通L10上、下行轨道路基垂直监测布点进行监测, 根据提供的51组检测数据显示, 现场监测数据与数值模拟计算成果基本吻合, 监测布点的沉降值均控制在5 mm范围之内, 未超出警戒值, 即使与轨道交通间距最小、风险最大的关键节点也顺利完工。
4 结语
本次工程是上海地区第一次与运行的轨道交通平行、距离长、开挖大的排水管道, 于2015年2月开工建设, 已于2015年10月竣工, 现场监测数据与数值模拟计算成果基本吻合。通过本工程的实施, 充分验证设计采用的施工方案、沟槽围护措施对轨道交通运营无影响, 更为重要的是, 用数值模拟分析沟槽开挖对轨道交通产生影响的研究方法, 对今后类似工程具有较强的推广性和适用性。
排水运行 篇10
1 南水北调北京段干线工程应急排水系统概况
南水北调北京段干线工程排水设计工况为单侧管涵分段应急抢修工况,即当南水北调干线工程单侧管涵发生事故时,关闭相应闸阀设施,在保证一侧管涵正常通水的条件下,抽排事故段管涵积水。
北京段因大宁调压池而分为两端,上段为惠南庄泵站~大宁调压池段,下段为大宁调压池~ 团城湖明渠段。上段为双排、管径4m的PCCP管道,全长约56.4km,占北京段总干渠长度的70%,沿线设分水口5处、连通阀井3处、排气阀井102处、排水井19处、末端阀井1座,3处连通阀井将双线管道分为单线4段、双线共8段。按照有关规范要求,PCCP管道工程按单线一段管道应急排水为条件设计排水设施,并以全线检修排水量最大段为不利情况选取排水设备。工程排空主要由排空井自流、强排两部分组成,先进行自流排空,自流完成后架设排水泵进行强排,排水设备主要有长轴深井泵6台、便携式潜水电泵6台。
大宁调压池~团城湖明渠段由永定河倒虹吸、卢沟桥暗涵以及西四环暗涵等段组成,卢沟桥暗涵为双孔内径3.8m×3.8m方涵;西四环暗涵工程为双孔直径4m输水涵洞,由于中间无节制设施,本段工程在应急检修排水时需排空全线单侧管涵,排水设备按单侧全线管涵积水量为设计排水量。本段排水设备主要有长轴深井泵5台,拖车式排水泵2台[1]。
2 排水系统运行方案优化研究
2.1 优化研究的必要性
2009年12月,根据运行管理要求,对干线北京段进行了一次全线排水。最终结果证明,原设计应急排水方案可满足工程检修的需要,各排水点均发挥了应有的作用,但也存在个别排水点因沟渠被侵占等变化而致使排水受限,以及在全线全排空等非设计工况下排水时间稍长等问题,并存在大量弃水现象,而且北京段在国内外首次采用了大规模地双排、管径超大、沟槽最深的PCCP管道,在城市快速路下建成的长距离、大口径输水隧洞也属罕见,缺乏能够直接借鉴的排水检修运行经验。加之地形变化大,运行水力条件复杂,难以预测和检验排水后管道内部情况和排水质量。因此通过数值模拟方法来模拟在现状排水设施和排水设备的情况下全线应急排水系统工作状况,并据此研究优化运行措施和设备调度方案,以提高排水速率、减少排水时间、节约宝贵水资源,为应急抢修指挥等工作提供决策支持。
2.2 技术路线
主要建立北京段干线工程管涵内排水水流的数字模型,并构建可视化的建模平台和结果展示平台,可提供各个排水点排水量的输出、各段排水动画、制定断面水位、流量等水力参数的变化过程以及积水情况的定量展示,通过该平台对南水北调的数字模型进行调整形成不同的方案,为决策提供条件。
排水模型的生成主要有计算模型开发和应用、数字管道搭建方案集成两部分工作组成。将工程CAD图作为源数据,一些说明文件作为辅助数据,通过多个流程的处理,生成可以计算的基本管道。
计算模型采用管道中非恒定流动的质量守恒方程和动量方程,其一维二维形式也被称为圣维南方程。该方程可表示为如下形式:
式中:x是管道流动的方向;t是时间;A是横断面的面积;Q是流量;H是水头(水深加上压力);Sf是摩阻系数(单位长度上的水头损失);hL是沿程能量损失;g是重力加速度。
方程的摩阻项Sf和hL可以表示成如下的形式:
式中:n是曼宁系数;V是管道的平均速度;R是管道断面的水力半径;k是修正系数,一般取1;K是局部水头损失系数;L是管道的长度。
当考虑单个管道时,只需给出首末断面的边界条件和管道的初始状态就能求解。而对于要分析的管网,需要考虑连接各个管道节点的水流运动模型。本模型假定节点存在渐变的水面线,水体在节点处水量平衡。
式中:Astore是节点处的水面面积;∑As是管道连接节点处贡献的水面面积。
有的节点不具备蓄水能力,那么Astore=0[2,3,4,5]。
2.3 不同工况排水方案优化研究
南水北调北京段排水数字模拟模型的计算结果应明确分段排水及全线排水的主体排水量、排水时间和局部剩余水体的情况。本文主要对事故检修设计工况和全线排空检修工况进行模拟。均采用先自流后强排方式,当水位达到强排水位时,立即利用水泵进行强排,且下文提到的强排时间均不包含安装、开启水泵所需要的时间。
2.3.1 事故检修设计工况
设计工况以1、2、3号连通井为分段点,将PCCP工程分为4段,加上永定河倒虹吸至西四环暗涵段共计5段。
惠南庄泵站停泵后起始处的水位为58 m,其他各段的水位按照管道的摩阻坡降降低。停泵后,采取先自流后强排的措施,其中自流和强排的转换采用水位控制的方式,不同排水点取不同的自流出流系数和泵型。大宁之后的排水段,仅通过水泵进行强排。
分别对以上5段管道单侧排水情况进行模拟计算,以2号至3号连通井PCCP管段为例,计算结果如下,该段从桩号HD20+948至桩号HD40+155,全长约20km,单管水量约24万m3。该段所包含8~15 号共8 个排水点,除14、15 号使用1 600m3/h的强排泵外,其余均用800m3/h的强排泵。
由模拟看出,每个排水点的强排曲线均出现拐点,证明各排水点在各自负担的排水段中均能够排除积水。排空阀井12、14号具有比较大的自流能力。排空阀井9、11号的排水工作时间较短,排水任务较小。
如图3所示,36h之后,管内水深不再发生变化,排水任务基本结束,出现四处积水。其中HD27111~HD27839之间积水较为严重,是由于受条件限制12号排空阀井未设置在低洼处,后段积水是由于靠近处于关闭的3 号连通井,水体无法排出。
设计工况下全线5段管涵各排水点排水量、排水时间计算结果如表1所示。
从模拟结果中可明显看出,全线总体排水能力能满足工程事故抢修的需要,但因地面条件受限等原因而导致管道敷设局部低洼点较多,排水口无法顾及全部低洼处,因此全线有23处积水点,积水情况如表2所示。
2.3.2 设计工况优化研究
(1)推荐排水点。在工程分段排水的工况下,根据设计工况计算结果和现状排水点受限条件,并结合现有排水设备情况,选定重要排水点作为实际排水的推荐方案,在应急排水检修情况下,可优先启用此类排水点进行排水。
根据表1统计数可得出各排水点任务量,结合能否自流以及现状地面受限情况推荐各段优先排水点如下,1号联通井前:1号排空井;1号联通井-2号联通井管段:2、4、6、7号排空井;2号联通井-3号联通井管段:8、9、13、14、15号排空井;3号联通井-大宁调压池管段:16、17、19号排空井;永定河倒虹吸工程-西四环暗涵段:倒虹吸1号排气阀井、卢沟桥暗涵2号排空井、西四环暗涵调压塔、14号通气孔、暗涵渐变方涵、三厂分水口。以PCCP管道左纵为例,各段排水模拟结果如下。
本方案相对于设计工况,减小了若干排水点。通过计算结果对比分析,1号连通井前以及倒虹吸至西四环段积水百分比大致相同,其余3个管段积水均有所增加,增量最大的1号连通井-2 号连通井,积水量由设计工况4.35% 增至优化工况6.45%,由此可见,这种选取建议排水点的方案是有效的。
根据前面的分析,按照排水点排水范围和负担任务,排水点可分为重要和次级重要两个部分。重要的排水点包括:1、2、8、9、17、18、19号排空阀井、2号排空井、调压塔、14号通气孔、渐变方涵、水源三厂等排水点。其余为次级排水点。排水过程中需要首先保证重要排水点的排水能力。
(2)排空井阀门开度控制。实际运行中,如果排水管流量太大会产生诸多不利的影响。因此一般出口流量不应超过2m3/s。但为节约排水时间,当流量不超过2m3/s时,应尽可能加大阀门开度。因此通过数值模拟计算出各阀门允许流量时的开度和全开时间两个参数。
计算可知,自流状态1、7、19号排空阀井排水流量超过2m3/s,如获得3个阀门限制开度和全开时间,需要进行两组迭代。第一组,通过阀门开度步进,从全开一直到限制开度;第二组,通过自流流量变化点向后步进,得到理想的全开时间。以0.05个开度为步进单位,得到各阀门限制开度,以30min为步进步长,求得各阀门全开且出口流量小于2m3/s的时间,结果如表4所示[6]。
2.3.3 全线排空检修
全线排空检修工况在输水管涵投入使用后较少用到,为非设计工况,全线排空时既要考虑尽量降低排空时间,又要节约水资源尽量先通过末端自流进受水池- 团城湖。因此通过计算重点分析全线局部积水和各排水点工作情况,据此对排水泵优化配置及末端闸门开度控制进行研究。
(1)末端出口闸开度控制研究。为节省水资源,减少强排水量,在关闭惠南庄泵站后,先由团城湖明渠自流全线积水,然后监测某个排水点附近的水位。当排水点附近的水位不再变化(变化很缓慢)时,各排水点开始各自的自流和强排。
由图5可以看出,末端自流排水主要集中在20h内,17h以后自流流量降至2m3/s,20h以后自流流量为1.22m3/s,31h以后自流流量降至0.3m3/s,总排水量为596 776.625m3。
由图5末端闸全开时的流量过程线可知闸门初始出流流量很大,容易在上段管涵产生较大负压,危害管涵及其附属设备安全,因此需对闸门开度进行限制,保证其过流流量不超过4m3/s。在对单管限制流量为4m3/s情况下,43h后,其流量小于2m3/s(单管1m3/s)。
(2)各排水点工作情况以及排水泵优化配置。在现有排水设备的条件下,为降低全线排水时间、减少工作成本和提高调度效率,一方面尽可能延长排水点的自流时间,另一方面协调各排水点的用泵时间。通过对数值计算分析,PCCP管道的1、2、8、16、19号排空阀井以及倒虹吸~西四环暗涵段的2号排空井、调压塔、水源三厂排水任务较重,应优先保证强排用泵需求,其他排水点可根据积水水位下降情况采用轮转用泵的方式。PCCP管道的1、2、7、14、15、19号排空阀井具有较强的自流能力,应通过进一步加大自流时间的方法降低排水时间。3、4、5、9、10、11、12和13号排空阀井具有一定的自流能力,但排水任务相对较小,可以延长自流时间减少排水总时间。
从表5可以看出,全线排水的局部积水明显小于事故检修设计工况,说明连通井的开启对其前后管段低洼处积水的排除有十分重要的作用。
3 结语
通过构建排水模型和结果展示平台,直观显示了各排水点的排水量、断面水位、流量等水力参数的变化过程,通过计算分析确定各排水点重要程度和优先级别,并对出口闸门自流流量和开度控制等问题进行研究,据此对排水系统运行调度方案进行优化,为工程管理决策提供了科学依据。在运行管理中,应结合实际排水工况对干线各排水点排水过程进行记录,详细记录流量曲线、排水量曲线等过程数据,并据此率定模型参数,使排水模型能更准确反映排水点工作情况,更好地指导运行管理。
摘要：南水北调北京段干线工程是大型长距离管涵输水工程,其应急排水系统能否高效运行对减少事故损失、降低影响范围有着重要的作用,通过建立数学模型,模拟计算管道事故检修排水设计工况和全线排空工况排水量和排水时间,经过大量计算分析确定输水工程各排水点重要程度和优先级别,并对出口闸门自流流量和开度控制等问题进行研究,依据以上研究结果对排水系统运行调度方案进行优化,为工程管理决策提供科学指导。
关键词：南水北调,长距离输水,应急排水,事故检修
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