在城鎮建設、管道養護等過程中,必要時需進行排水管道臨時封堵工程,其設計流量是最關鍵的設計參數,目前上海市水務部門規定“汛期臨排流量應為設計流量的100%,非汛期宜為設計流量的40%以上”。
排水管道臨時封堵應以保障封堵期間的排水安全和排水水質為目的,以“雨水汛期排水能力不降低,污水不冒溢”為原則,需確定合理且可行的臨時排水措施的規模,并兼顧工程投資和工程效益。
影響因素
污水管道:污水管道現狀流量不能簡單按照規劃人口密度來確定,需按照實際的服務人口和地下水入滲數據進行理論分析或通過流量監測確定。 雨水(合流)管道:與污水管道相比,雨水(合流)管道的設計流量不僅與降雨密切相關,而且還要考慮暴雨致災的影響范圍和可承受程度,因此,雨水(合流)管道臨時排水措施設計流量的影響因素包括封堵時間和時長、工程所在地區的重要性、所封堵管道的重要性、封堵管道的可恢復性和現狀管道流量或排水能力的限制等。
雨水(合流)管封堵時間跨越6~9月時,將帶來較大的排水防澇壓力,而封堵時間為4月、5月和10月時,也存在一定概率遭受強降水,且封堵周期越長,概率越大。
若不對承災體(人類或財產等)構成威脅,暴雨內澇(積水)就不能稱之為災害。不同地區,其人口、財富集聚和城市基礎設施功能不同,暴露在暴雨內澇中的受災影響亦不同。
封堵管道在系統中不同位置對排水系統整體排水能力的影響存在顯著差異。封堵管道位于系統下游時對系統排水的影響最大,系統排水負荷將增加50%;而當封堵管道位于系統上游時,系統排水負荷僅增加5%。
有些封堵管道的排水能力在施工期間是不可恢復的,比如需要占用管位、管道需臨時搬遷等,需在封堵工程結束后才可恢復;而有些封堵管道的排水能力是可以暫時恢復的,比如在施工現場以保護管道結構為主進行的封堵、在養護作業中為確保人員安全和有效作業進行的封堵等,該段管道在面臨超過臨排能力的短時強降雨時,可根據需要在12h內恢復排水功能。對于后一種情況,臨排的標準可適當降低。
為避免臨時排水措施設計流量大于現狀排水管道排水能力,與上游、下游管道排水能力不匹配,造成設施能力浪費,因此,最終臨時排水措施設計流量應與現狀排水管道排水能力進行比較后取小較值。
設計流量
流量計算:上海市臨時排水措施設計流量的計算公式如下。式中α1~α4取值請參考原文。
流量校核:對于雨水管和合流管,應比較臨時排水措施設計流量與現狀排水管道排水能力Qx后取較小值。對于污水管道,根據封堵污水管道的管徑和現狀流量,確定流量折減系數α5(具體做法請參考原文)。
案例
以上海市某合流制排水系統為例,整個系統服務面積2.59km2,設計重現期為1年一遇,設計綜合徑流系數為0.65。假設臨時封堵懷德路某路段的排水管道A-B,其水流方向為由北向南,管徑為DN1650,管長為65m,坡度為0.00061,埋深為4.9m。預計封堵起止時間為2015年6月1日至次年3月31日。
經過計算得知,封堵管段的滿流排水能力Qx為2.249m3/s;由于缺少計算書,將Qx近似為封堵管道的雨水設計流量Qs。根據臨時封堵排水工程的基本情況,確定設計流量影響因素,分別為1.2、1.1和1。計算得臨時排水措施設計流量QL為2.474m3/s。經校核,QL大于Qx,因此,臨時排水措施設計流量最終確定為2.249m3/s。