关于市政排水工程构筑物设计的探讨

摘要市政排水工程中，构筑物是其中重要的组成部分，构筑物的合理设计，对管道工程施工、维护及工程造价都有很大的影响，因此设计中应谨慎对待。

关键词构筑物 检查井 截流井 防排洪 排涝 防潮

0 概述

近年来，随着国家及社会各界对环境要求的提高，各地都加大了对环境治理的力度。废水、废气、废渣等都在加大力度整治，作为其中重要部分的废水处理，包含了污废水收集、污废水处理等方面。收集是采用管渠将城市污水排至污水处理厂的过程。在管渠建设中，主要包含管道、管道构筑物的建设。其中构筑物数量庞大，可供选择的做法越来越多。由于篇幅有限，本文对仅部分构筑物的选择进行分析比较。

1 检查井

为便于对管渠的定期检查和清通，必须设置检查井。检查井的位置，应设在管道交汇处、转弯处、管道或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。

一般检查井，宜采用国家标准图集设计施工，需要特别指出的是，S5版本排水检查井对砖砌检查井有采取有地下水与无地下水的方式，而06MS201版本则对无地下水情况选用砖砌检查井，有地下水情况选用钢筋混凝土检查井。

在我国南方，由于地下水丰富，地下水位较高，而排水管道埋设最深，因此，管道一般处于地下水位以下，根据06MS201图集要求，选用砖砌检查井的条件不多。但从工程投资方向考虑，砖砌检查井又是首选。比较发现，新版图集中，砖砌雨水检查井内壁防水水泥砂浆抹面至管顶以上200mm，老版采用检查井内外壁抹面至检查井顶部。在设计中，从优化投资角度考虑，同时将砖砌雨水检查井抹面设计至检查井顶部，基本上得到评审专家的认可。排除投资方面的考虑，采用混凝土检查井避免了由于施工质量导致地下水渗入管道内的问题，是技术上更加全面的考虑。根据新图集设计检查井意图，污水管采用混凝土检查井是更好的选择。

检查井的设置间距，除应满足《室外排水设计规范》要求外，应结合项目所在地的规定，根据实际情况进行调整，达到较好的效果。比如雨水检查井，DN800管径最大间距可达90m，而雨水口间距宜为25～50m，深圳地区暴雨强度大，为尽快将路面雨水排至雨水管渠，一般雨水口间距采用30～40m，同时在雨水口附近设置雨水检查井，则雨水检查井间距一般宜为30～40m。污水检查井根据管径控制最大间距，在合理位置设置预留井及与现状污水管衔接支管。检查井布置太密或太稀，均不利于日后的运行及管理维护。

2 截流井

截流井，是指设于合流制排水系统中，用于将旱季污水和初期雨水截至污水管道，且保证雨水排泄水体的特殊构筑物。

1）截流井设计的必要性

目前旧城区的排水体制主要是合流制，在城区排水系统改建、扩建中，为满足雨污分流，需采取措施满足该要求。由于城市建设的复杂性、投资的周期性，难以一次性建设雨污分流系统，必须借助现有排水系统及新建排水系统建立混合制排水系统，在该系统中，需设置截流井。

在对现有合流制排水系统改造过程中，在主要排水渠及接入主要排水管处应设置污水截流井，以防止旱流污水污染水体的问题。

截流井在工程中适用于宜按一下条件设置：第一，管道是重力自由出流；第二，在无各排污渠流量资料的前提下，使截流井的溢流断面与雨季的排洪断面基本保持一致，即指改造前后各排洪渠的过流能力基本保持不变，设计截流井前雨季的流量与设截流井后雨季通过的流量基本上是相等的；第三，截流井溢流管出口不受水体水位顶托，为自由流出。

2）截流井样式选择

目前截流井主要有槽式截流井、堰式截流井、槽堰结合式截流井三种基本形式。详见以下示意图：

由于槽堰式截流井吸取了槽式和堰式的优点，因此应优先选择；堰式截流井由于水力性能好，施工方便，也经常出现在各种工程中。

3）截流井设计

a.污水截流设施的计算

污水截流设计的计算，目的是为了保证截流效果。计算主要内容有污水截流量的计算；截流井井内堰高、槽深或槽宽的计算；污水截流管水力计算，确定截流管管径；雨水溢流管渠流量及尺寸。

b.规定污水截流量的计算公式

采用公式：Q=(1+n0)×Qh+Qs

其中 Qh－管内设计最高日最高时污水量；

QS－渗入的地下水量，目的是提高旱流污水不进入水体的安全性。可按污水量的10％计算。

n0－截流倍数；应根据合流管道内旱流污水的水量、水质、水体卫生要求、水文、气象条件、资金条件、已建截污干管的承受能力等因素选用，取值1≤n0≤5，在截污干管工程中，目前一般取n0=1。

雨水溢流管渠的尺寸，一般仍按截污前尺寸实施，主要是基于排水虽然有部分进入截流管，但截流井有相当的水头损失，且排水尺寸略大，对排出雨水有利而无害。

c.截流井排出口若位于河渠的最高水位以下，则还应考虑设置防倒灌设施。

3 防排洪/排涝/防潮设施

在排水系统设计中，排出口一般是沟渠或河道，但是考虑到不同情况下洪水位不同，需根据管渠标高与洪水位标高考虑设置防排洪/排涝/防潮措施。随着气候的变化，城市防洪水位越来越高，城市河渠最高防洪水位经常高于城市地面，因此需采取措施防止河水倒灌破坏城市。

一是采用拍门形式防止河渠水倒灌至管渠。从技术经济角度考虑，尺寸较小的管渠上多采用拍门的形式方式河渠水倒灌。拍门有方形、圆形，材质有复合材料、铸铁、HDPE、橡胶等，根据了解，目前拍门多采用圆形复合材料拍门。主要优点是依靠拍门自重及拍门内外压力差，自动实现开启和关闭，达到溢流和止回，投资低；缺点是对水体有一定要求，特别是水面垃圾可能对其密闭性产生不利影响。

二是采用水利闸门，当洪水/潮水涨至设计水位时关闭闸门，来减少潮水和洪水对管道/城市的影响。小型闸门一般采用人工手动控制，大型闸门采用电动控制，据报道，宁波市目前采用远程自动监控及控制，利用现代化手段控制闸门，大大的提高了工作效率，节省了维护的财力人力，缩短了响应时间。方形闸门比较普遍，也有采用圆形等其他样式的闸门，材质通常有不锈钢、铸钢、木闸门、钢筋混凝土和组合材料等。有特殊的上下部结构，需配置相关配套设施。主要优点是结构合理坚固、耐磨耐蚀性强、性能可靠，安装、调整、使用、维护方便等；缺点是结构复杂，投资较高。

4 结语

市政排水工程中构筑物数量大、样式多，在具体设计过程中应根据技术可行、经济合理并结合当地要求进行设计。

注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看