城市排水管网系统运行现状分析研究实例.pdf

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1、给水排水工程器WaterSupply＆DrainageEngineering城市排水管网系统运行现状分析研究实例董颖．吴喜军(榆林学院建筑工程系，陕西榆林719000)摘要：以陕西榆林高新区为例。对排水系统目前存在的积水问题进行了分析。指出污水管道过水能力的减小与管壁粗糙系数和有效管径的变化有关；雨水管道规划年设计流量的增大与径流系数和设计重现期的选取有关。并校核了管网的过水能力，查找出超载管段。为下一步排水管网改扩建提供了依据。关键词：排水管网；粗糙系数；过水能力；径流系数；重现期中图分类号：TU992．033文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)02—0091—04ACa

2、seAnalysisStudyonOperatingStatusofanUrbanDrainageNetworkSystemDongYing，WuXijun进行排水管网改扩建优化设计，一个很重要的前提就是对管网现状进行科学的、尽可能精确的分析与评价。当管段的人流量超过其过水能力时，就会有一部分水被滞留，并产生回水，使受影响的管段水位升高。当水位标高超过地面标高时，即产生溢流。为此，笔者针对陕西榆林高新区排水系统目前存在的积水问题，对该区排水系统的运行现状进行了分析，校核了管段的过水能力，查找出产生溢流的超负荷运行管段，为下一步排水管网改扩建提供依据。1排水系统运行现状及存在问题该高新区排水系

3、统从开始建设就实行雨、污分流，重力自流排水系统。管网布置及各管段的管径、管长等参数详见图1、2。目前存在的主要问题是：排水管网系统不够完善，经过10余年时间的运行，有些已建管段年久失修，并且随着人口的增加。污水排放量急剧增大，预计到2020年将由建设初期的1600m3／d增至8．0万m3／d，排水能力已满足不了要求：地面径流不能及时排除，降雨造成淹水现象较为普遍，急需改建。2污水管网现状特性分析2．1污水管网的计算理论污水管道水力计算的目的，在于合理经济地选择管道、断面尺寸、坡度和埋深。基本公式有：流量公式Q=Av；(1)流速公式12----CX／RJ。(2)矧1污水管蚓f面图式中：Q为污水

4、设计流量，(mVs)；A为过水断面面积，m2；v为流速，(m／s)；R为水力半径，m；．，为水力坡度；C为流速系数或称谢才系数，一般按曼宁公式计算，即：c：上尺}。(3)n将公式(3)代入式(1)、(2)，得：2013-年$2期(3一)$31鑫辛荭投木91器给水排水工程冬12『：f：j水管I“J平f疗f

5、_冬I1，=上尺3．，2；(4)几1土上Q=上4尺3．，2。(5)n式中：n为管壁粗糙系数，该值根据管渠材料而定。从以上管网的计算理论可知，污水管段的过水能力取决于管壁粗糙系数、管径、水力坡度等参数。其中水力坡度一般情况下视为定值，但污水管道经过多年运行，内部粗糙系数发生了很大变化，其有效管

6、径也因沉积而大大缩小⋯。在对已运行了多年的管道现场实测资料中发现，有些旧管道的有效管径仅为新管管径的60％～70％，该变化与n值增量相一致。因此管壁粗糙系数n值的变化不仅反映了流量的变化，而且还反映了管径的变化。笔者考虑了粗糙系数n的变化对管段过水能力变化这一影响。2．2管壁粗糙系数对过水能力的影响由于污水管道内的化学腐蚀、微生物腐蚀和后沉淀等因素的作用，水中的杂质颗粒不断黏附于管道内壁。随着时间的增长，形成了沿管道内壁下部较厚、上部较薄的锈垢。污水管网内部锈垢会缩小管道的过水有效面积．增加管道内部粗糙系数．从而直接影响管道的过水能力。因此，在对实际运行的污水管网系统进行水力计算、现状分析时

7、必须考虑管壁粗糙系数的变化。管壁粗糙系数的变化受多种因素的影响。主要影响因素有：管段铺设年代、管径、管材、管道内壁腐蚀情况、粗糙度等。工程实践表明，管段铺设年代是管壁粗糙系数变化的主因素，其他几个因素为关联因素。我国城市管网建设是经过几十年时间逐渐发展起来的，管道内壁腐蚀状况、粗糙度等与近年铺设管道相比相差较大，所有这些都严重影响管壁的粗糙系数．使其表现出明显的动态特性12】：随着污水管道使用时间的增长，其中沉积的有机质与矿物质将提高管壁的粗糙系数，管道的有效管径也因此而大大缩小，管径变化量与n值增量相一致；从而使得污水管道的过水能力随着使用时间的增长而减小。根据HorowitzandLee

8、提供的数据13J，结合该工程实例，得出该区规划年曼宁粗糙系数的增加量均值为9．7％。2．3污水管网过水能力校核随着该高新区中部分区域用水量和污水排放量的增长，一些管段规划年的设计流量显著增大；并且污水管渠中有机成分较多，随着管网运行时间的增长，有些油类物质黏附于管渠壁上而影响其粗糙度及有效管径，过水能力也因此而发生了很大变化。将规划年的曼宁粗糙系数、有效管径的实际值及各管段的最大设计充满度代人公式(5)中，即