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2015年10月第10期
城市道桥与防洪
防洪排水89
污水倒虹管设计要点与实例分析
李敏
东南大学建筑设计研究院有限公司,江苏南京210096)
摘要:排水管渠遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时,需要采用倒虹吸的方式通过。污水倒虹管是污水管网上的重
要节点,它的设计合理与否,对整个污水管网的运行起到至关重要的作用。对倒虹管的线位选择、敷设根数、管径、埋深、流速等
设计要点进行分析,根据设计规范及手册进行倒虹管的水力计算,并将其运用到实际工程的设计中。同时,提出了倒虹管日常
维护管理的相关要求。
关键词:污水倒虹管;设计参数;水力计算;维护管理
中图分类号:TU992
文献标志码:B
文章编号:1009-7716(2015)10-0089-03
行,并能顺利到达目的地。确定倒虹管的路线时
0引言
应尽可能与障碍物正交通过,以缩短倒虹管的长
排水管渠遇到河流、山润、注地或地下构筑物度,减少工程的施工量。过河倒虹管道应尽量选择
等障碍物时,不能按原有的坡度埋设,而是按下凹在水流稳定、不易被水冲刷、河岸土质稳固段,以
的折线方式从障碍物下通过,这种管道成为倒虹策安全。测量的目的是要选择倒虹管的穿越线,使
管リ。倒虹管由进水井、下行管、平行管、上行管和其距离近,有较好的施工工作面,从而减少倒虹管
出水井等组成,如图1所示。
的设计长度和降低施工难度。
另外,对选择好的穿越线地下的地质情况进
行详细勘探。一是看穿越线下是否有不利顶管施
工的地质,如穿越位置处是否有岩石等坚硬物;二
并
下行管
看是否对障碍物会造成不利影响,如河道的河床
位置等,然后对探测数据进行可行性分析后确定
进水井
出水并
虹管
倒虹管的穿管深度。
1.2倒虹管设计参数选择
(1)设计倒虹管的条数
图1倒虹管
根据《室外排水设计规范》(CB50014-2006)
污水倒虹管的设计要点
(2014年版),通过河道的倒虹管不宜少于两条,通
要做好污水倒虹管的设计,应结合实际工程,
过谷地、旱沟或小河的倒虹管可采用一条。倒虹管
设置两条以上,是以便一条发生故障时,另一条可
主要要求线位合理、排水顺畅、维修方便、经济安继续使用,平时也能逐条清通。当近期流量不够,
全。要达到以上目的,首先要做好倒虹管的设计,达不到设计流速的时候,可使用其中一条,暂时关
主要体现在以下几个方面。
闭另一条。
1.1线位选择
(2)确定倒虹管的流速
确定倒虹管穿越障碍物的大致位置,选定的
因倒虹管的清通比一般管道困难得多,因此
穿越位置必须对整个管网是可行的、有利的。判定在设计时必须尽量完善,并采取各种措施来防止
是否可行、有利的标准主要有两点:一是选择此位倒虹管内污水的淤积。在设计流速时最好采用
置不会引起排水管网的过大近回;二是过障碍物1.2~1.5mA,在条件困难时可适当降低,但不宜小
后排水管道能按原有管道的埋深坡度继续敷设前于0.9m/s,且不得小于上游进水管道内的流速。当
收稿日期:2015-05-28
流速达不到0.9m/s时,应采用定期冲洗措施,冲
作者简介:李敏(1982-),女,江苏海了人,硕士,工程师,主要从
事市政给排水及管线综合设计工作。
洗流速不得小于1.2m/s。
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城市道桥与防洪
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1.3倒虹管设计计算
式中:H为进出水井的水面差,m;hl为倒虹管沿
(1)设计倒虹管管径
程水头损失,m;h2为倒虹管局部水头损失,m,初
倒虹管的管径应通过流量、流速计算确定,设步估算时,一般可以按照沿程水头损失值的5%~
计污水为合流管道时,设计倒虹管应按旱流污水10%考虑,当倒虹管长度大于60m时,采用5%,
量校核流速。但最小设计管径不应小于200mm。等于或小于60m时,采用10%;3为安全水头,
当缺乏基础的污水量资料时,可按照上游管般取0.05~0.10m;i为倒虹管每米长度的水头损
道管径、坡度,按最大充满度计算得的流量确定。失;L为倒虹管总长度,m:z为局部阻力系数;为
(2)设计倒虹管各项标高
倒虹管内流速,mks。
污水在倒虹管内的流动是依靠上、下游管道
中的水位差(进、出水井的水面高差)进行。该高差3设计实例
用以克服污水流经倒虹管的全部阻力损失。计算
某工程一条污水主干管需要穿越一条大型河
时,要求进水井和出水井间水位高差稍大于全部阻道,水面宽度120m。河道北侧有一30m宽云台山
力损失值,其差值(安全水头)一般取0.05~0.10m。河路,距离北河岸边40m左右;河道南侧距离河
倒虹管的水平管段的管顶距规划的河底一般岸边30m、60m处分别有一根川气东送管道和一
不宜小于1.0m,通过航运河道时,其位置和管顶根西气东输管道。具体平面位置见图2
距规划河道河底距离应与当地航运管理部门协商
确定,并设有标志,遇到冲刷河床应考虑防冲措
施
1.4附属构筑物设计
(1)倒虹管进、出水井的设计
倒虹管进、出水井应设在不被洪水淹没的地
方。进出水井内应设闸槽或闸门。倒虹管进、出水
井应设置检修室,检修室净高宜为2m。当进出水
井较深时,井内应设检修台,其宽度应满足检修要
求。当倒虹管的设计流速达不到0.9m/s时,还应
在进水井内设置定期冲洗装置,并且在每个检修
室顶部都应设人孔,地面检修孔应设井口和井盖。
倒虹管进水井和进水井的前一检查井内,均应设
图2设计实例倒虹管过河道平面布置图
置沉泥槽,沉泥槽的设置深度一般为0.5m
3.1设计实例管径计算
(2)事故排出口
该工程上游两根DN600管道汇入该倒虹管,
倒虹管宜设置事故排出口。当需要检修倒虹设计坡度1%o,设计充满度0.75,则流量为Q=2x
管时,使上游废水通过事故排出口直接排入水体。150L=300Ls。
如因卫生要求不能设置时,应设置备用管线。
鉴于该河道水面宽度较宽,且近期污水流量
2倒虹管水力计算
较小,为保证倒虹管正常运行,该工程设计设置2
根倒虹管,近期使用一根,一用一备,且定期轮换
2.1管径计算
使用,以保证倒虹管内有较好的水力条件。
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由于上下游设计标高已经设定,两者相差甚
TT v
小,无调整余地,故该处倒虹管设计水头损失不宜
式中:D为倒虹管管径,m;Q为倒虹管内流量,过大。査设计手册以,选择倒虹管管径D=600m,
ms;u为倒虹管内流速,ms,一般取1.2-1.5m/s,坡度i=2.4%,流速=1.064m/s,Q=300.84Lk。
但不宜小于0.9m/s。
3.2设计实例标高计算
2.2标高计算
沿程水头损失:i=0.0024x210=0.504(m)
H=h1+h2+h3
(2)
局部水头损失:按照沿程水头损失的5%计算
hl=i xl
0.05×0.504=0.0252(m)
倒虹管全部水头损失:h=0.504+00252=0529(m
h2=∑
2g
安全水头:由于该倒虹管长度比较长,故取大