【摘 要】結(jié)合下穿通道排水特點(diǎn)，對(duì)柳州市強(qiáng)容路下穿通道雨水排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，闡述了排水方式的確定，通道內(nèi)雨水量的計(jì)算，集水池有效容積及設(shè)計(jì)水位，水泵選擇等內(nèi)容，并總結(jié)相應(yīng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】下穿通道排水；泵站；集水池有效容積；設(shè)計(jì)水位；水泵選型

引言

近幾年來(lái)，內(nèi)澇頻繁發(fā)生。下穿通道地勢(shì)低，更是內(nèi)澇頻發(fā)地。由于氣候和地形地貌問(wèn)題，柳州是洪澇災(zāi)害高發(fā)地。所以柳州下穿通道雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更應(yīng)該采取多種措施以確保排水安全。

1、工程概況

本工程位于柳州市官塘新區(qū)強(qiáng)容路一期與博園路交叉路口。為城市主干路I級(jí)。下穿通道采用單層下穿，下穿距離0.455km。

2、排水方式的確定

2.1下穿通道排水特點(diǎn)

該下穿通道排水具有如下特點(diǎn)：

（1）該下穿通道為城市主干路I級(jí)，若遭特大暴雨襲擊，發(fā)生內(nèi)澇，會(huì)造成負(fù)面社會(huì)影響：交通中斷，影響人們正常。

（2）因下穿部分道路縱坡較大（4.422%～4.488%），比匝道低2m～8.25m，成為區(qū)域內(nèi)的凹地，相當(dāng)于一個(gè)蓄水池，匯集并滯留雨水。內(nèi)澇極易發(fā)生。

因此本工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高于一般道路排水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2排水方式的確定

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50014-2006（2014版）4.10.2.6規(guī)定，本工程設(shè)計(jì)原則為“高水高排、低水低排”。下穿通道內(nèi)澇主要原因有幾點(diǎn)：一是排水標(biāo)準(zhǔn)低，老規(guī)范中，P≥3；二是路面積水倒灌到下穿通道；三是停電，水泵沒(méi)法啟動(dòng)。所以本次設(shè)計(jì)采用多種設(shè)計(jì)措施，以便有效防止內(nèi)澇。

（1）地面雨水系統(tǒng)

匝道地面雨水具備自流條件，自流排除。綜合徑流系數(shù)，取0.7；雨水匯水面積按規(guī)劃路網(wǎng)，結(jié)合本路段的實(shí)際地形，并考慮其它路段的轉(zhuǎn)輸流量進(jìn)行劃分；重現(xiàn)期，取2年。

暴雨強(qiáng)度公式采用廣西建委綜合設(shè)計(jì)院編制的柳州市暴雨強(qiáng)度公式。本工程雨水出口為到博園大道西側(cè)的設(shè)計(jì)雨水干渠，沿博園大道由南向北排往莫道江，最終排入柳江。渠道斷面BxH=3600x2000，設(shè)計(jì)坡度3.3‰。本工程雨水管（渠）采用雙側(cè)布置，雨水管道布置在道路兩側(cè)輔道下，距離道路中心線24.50米。

（2）通道內(nèi)排水設(shè)計(jì)

下穿通道最低處標(biāo)高為81.53m，低于本工程設(shè)計(jì)重力流雨水渠道BXH=3600X2000的渠內(nèi)底標(biāo)高82.67m，因此須設(shè)置雨水提升泵站。

①設(shè)置反坡。為了減小雨水提升泵站的規(guī)模，在下穿通道兩端設(shè)置反坡，并在在出入口設(shè)置了截水溝，減少流入通道內(nèi)的雨水。

②邊溝上雨水口設(shè)置。雨水通過(guò)通道兩側(cè)的內(nèi)嵌邊溝收集，再經(jīng)d800，i=0.004排水管排入泵站集水井。綜合考慮幾種類型雨水口的特點(diǎn)：立篦雨水口不易堵塞，但是邊溝需保持一定水深，常常道路加鋪瀝青層后水深不夠；平篦雨水口水力條件好，可惜容易被樹枝、垃圾等堵塞；聯(lián)合式雨水口能兼顧平立篦優(yōu)點(diǎn)。由于下穿部分道路縱坡遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于道路橫坡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)布置一個(gè)雨水口，不利于雨水的收集。所以直接在邊溝上設(shè)置鋼格板代替雨水口，鋼格板的設(shè)置形式參照聯(lián)合式雨水口。

③消能井設(shè)計(jì)。排出口設(shè)消能井，盡可能提高水泵壓力出水管標(biāo)高，并在消能井內(nèi)設(shè)擋板，防止渠道雨水倒灌。

④提高泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，P取20年，增設(shè)備用水泵。選擇性能優(yōu)越的水泵。

⑤泵站泵房設(shè)計(jì)為采用半地下濕式，與框架一體建設(shè)。為避免通道被淹造成停電，泵站的控制設(shè)備（箱式變電站）設(shè)于通道外的人行道上外。

3、通道內(nèi)雨水量的計(jì)算

通道內(nèi)雨水量計(jì)算

Q=Ψ×q×F（L/s）

式中：

ψ：徑流系數(shù)，取0.9；

F：匯水面積，單位為ha，本工程F=1.43ha；

q：廣西建委綜合設(shè)計(jì)院編制的按數(shù)理統(tǒng)計(jì)法得出地柳州市暴雨強(qiáng)度公式：

（L/s·ha）

其中：

P：重現(xiàn)期，取20年

t：降雨歷時(shí)（分鐘），t=t?+t2

t1：地面集水時(shí)間，單位為min，本工程取t1=5min

t2：管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間，單位為min

經(jīng)計(jì)算，Q雨=790.19L/s=2844.69m3/h

確定泵站規(guī)模為3000m3/h

4、水泵類型的選擇

潛水排污泵能將水中長(zhǎng)纖維、袋、草、布條等撕裂、切斷，然后順利排放，適合下穿通道積水的排除，不易因雜物堵塞引發(fā)停機(jī)。此外，潛水排污泵具有不存在汽蝕破壞、灌引水問(wèn)題；安裝維修靈活方便；結(jié)構(gòu)緊湊合理、占地少；使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。所以本工程選擇潛水排污泵。

5、泵站設(shè)計(jì)

下穿通道雨水經(jīng)兩側(cè)邊溝收集，經(jīng)d800管輸送至集水池。

5.1設(shè)計(jì)流量Q：Q=3000m3/h

選用三臺(tái)同型號(hào)水泵，每臺(tái)水泵出水量Q=1500m3/h，二用一備。出水管選用630x9鋼管。

5.2集水池的有效容積及設(shè)計(jì)水位

（2）集水池的有效容積選取原則

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50014-2006（2014版）5.3.1.2規(guī)定：“雨水泵站集水池的容積，不應(yīng)小于最大一臺(tái)水泵30s的出水量。”容積過(guò)小，水泵開啟頻繁；容積過(guò)大，增加工程造價(jià)。

因此，集水池有效容積選取要慎重考慮，并應(yīng)認(rèn)真校核所選取的有效容積、啟泵水位與水泵是否搭配得協(xié)調(diào)，每小時(shí)開動(dòng)水泵次數(shù)是否過(guò)于頻繁。

（3）集水池的有效容積初步確定

集水池平面采用AxB=9000mm×4800mm，集水池的有效容積取最大一臺(tái)潛水泵3分鐘的出水量：v=3000÷2÷60×3=75m3。

故有效水深為75÷9÷4.8=1.74m，取1.9m。

（3）集水池設(shè)計(jì)水位的確定

在排水泵站的設(shè)計(jì)，集水池設(shè)計(jì)水位是非常重要的，它涉及到泵和整體結(jié)構(gòu)尺寸的選擇，從而影響工程造價(jià)和雨水提升泵站的管理。

①三臺(tái)泵啟動(dòng)水位：以通道地面以下0.3米不被水漫為原則，為81.11m。水泵為兩用一備。平時(shí)運(yùn)行，僅僅開啟兩臺(tái)泵。如果特大暴雨導(dǎo)致流量大于設(shè)計(jì)流量，集水池水位上升，等到水位上升達(dá)到三臺(tái)泵啟動(dòng)水位時(shí)，三臺(tái)泵全部啟動(dòng)，避免水淹到泵房上層地面和下穿通道。

②設(shè)計(jì)水位（兩臺(tái)泵啟動(dòng)水位）：為79.91m，與集水池進(jìn)水管管頂相平。

③最低設(shè)計(jì)（停泵）水位：Hmin[最低設(shè)計(jì)（停泵）水位]=H（集水池設(shè)計(jì)水位）-h（集水池設(shè)計(jì)有效水深）

H0（池底設(shè)計(jì)標(biāo)高）=Hmin（最低設(shè)計(jì)（停泵）水位）-△h（水泵吸水口安裝要求水深）所以Hmin[最低設(shè)計(jì)（停泵）水位]=79.91m-1.9m=78.01m

H0（池底設(shè)計(jì)標(biāo)高）等選定水泵型號(hào)后，根據(jù)它的吸水口安裝要求水深確定。

④一臺(tái)泵起泵水位：一臺(tái)泵起泵水位應(yīng)結(jié)合集水池的構(gòu)造特點(diǎn)，并滿足自動(dòng)控制水泵機(jī)組每小時(shí)開泵次數(shù)不能過(guò)于頻繁的要求。所以，雨水泵站一臺(tái)泵起泵水位到最低水位之間水體的體積至少要滿足最大一臺(tái)水泵30s的出水量，即最短工作周期得出水量。本工程一臺(tái)泵起泵水位定為79.51m。

5.3水泵型號(hào)選擇

經(jīng)計(jì)算，泵站規(guī)模為3000m3/h，擬選用3臺(tái)同型號(hào)水泵，二用一備，單臺(tái)抽水量為1500m3/h，揚(yáng)程為8～14m，每臺(tái)配55kw低壓電機(jī)。提升泵采用由水位自動(dòng)控制、安全可靠的潛污泵。參照廠家提供的樣本，選用WQ4445-661型潛水排污泵。

5.4泵房的工藝設(shè)計(jì)

泵房采用半地下濕式布置，泵房上部分考慮方便起吊單臺(tái)水泵所需要的高度，經(jīng)計(jì)算為≥4.7米，本工程取5.27米。集水池的有效水深為1.9米。泵房平面尺寸為L(zhǎng)XB=9mx4.8m，泵房分成2層，上層凈空高5.27米，下層凈空高5.49米。

泵房?jī)?nèi)設(shè)工字鋼梁，配電動(dòng)葫蘆1臺(tái)，起重量為2t，用于水泵檢修安裝。

7、結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了一些下穿通道排水的基本設(shè)計(jì)方法，如有不妥之處，歡迎指正。在預(yù)防下穿通道內(nèi)澇這個(gè)問(wèn)題上，除了設(shè)計(jì)方面，還需要各部門支持。如采購(gòu)：期待通道建設(shè)中，能采購(gòu)質(zhì)量和性能優(yōu)越的包括變壓器、抽水泵等設(shè)施在內(nèi)的硬件產(chǎn)品；監(jiān)控：應(yīng)該在下穿通道內(nèi)安裝自動(dòng)水位計(jì)，以便防汛部門遠(yuǎn)程監(jiān)控的通道內(nèi)水位變化，及時(shí)發(fā)布防御指令；維護(hù)：需要維護(hù)部門定期對(duì)下穿通道排水系統(tǒng)的配電、機(jī)電設(shè)施、水泵進(jìn)行維護(hù)檢修。確保暴雨中通道排水系統(tǒng)能正常工作。

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