在城镇建设、管道养护等过程中,必要时需进行排水管道临时封堵工程,其设计流量是最关键的设计参数,目前上海市水务部门规定“汛期临排流量应为设计流量的100%,非汛期宜为设计流量的40%以上”。
排水管道临时封堵应以保障封堵期间的排水安全和排水水质为目的,以“雨水汛期排水能力不降低,污水不冒溢”为原则,需确定合理且可行的临时排水措施的规模,并兼顾工程投资和工程效益。
影响因素
污水管道:污水管道现状流量不能简单按照规划人口密度来确定,需按照实际的服务人口和地下水入渗数据进行理论分析或通过流量监测确定。
雨水(合流)管道:与污水管道相比,雨水(合流)管道的设计流量不仅与降雨密切相关,而且还要考虑暴雨致灾的影响范围和可承受程度,因此,雨水(合流)管道临时排水措施设计流量的影响因素包括封堵时间和时长、工程所在地区的重要性、所封堵管道的重要性、封堵管道的可恢复性和现状管道流量或排水能力的限制等。
雨水(合流)管封堵时间跨越6~9月时,将带来较大的排水防涝压力,而封堵时间为4月、5月和10月时,也存在一定概率遭受强降水,且封堵周期越长,概率越大。
若不对承灾体(人类或财产等)构成威胁,暴雨内涝(积水)就不能称之为灾害。不同地区,其人口、财富集聚和城市基础设施功能不同,暴露在暴雨内涝中的受灾影响亦不同。
封堵管道在系统中不同位置对排水系统整体排水能力的影响存在显著差异。封堵管道位于系统下游时对系统排水的影响最大,系统排水负荷将增加50%;而当封堵管道位于系统上游时,系统排水负荷仅增加5%。
有些封堵管道的排水能力在施工期间是不可恢复的,比如需要占用管位、管道需临时搬迁等,需在封堵工程结束后才可恢复;而有些封堵管道的排水能力是可以暂时恢复的,比如在施工现场以保护管道结构为主进行的封堵、在养护作业中为确保人员安全和有效作业进行的封堵等,该段管道在面临超过临排能力的短时强降雨时,可根据需要在12h内恢复排水功能。对于后一种情况,临排的标准可适当降低。
为避免临时排水措施设计流量大于现状排水管道排水能力,与上游、下游管道排水能力不匹配,造成设施能力浪费,因此,最终临时排水措施设计流量应与现状排水管道排水能力进行比较后取小较值。
设计流量
流量计算:上海市临时排水措施设计流量的计算公式如下。式中α1~α4取值请参考原文。
流量校核:对于雨水管和合流管,应比较临时排水措施设计流量与现状排水管道排水能力Qx后取较小值。对于污水管道,根据封堵污水管道的管径和现状流量,确定流量折减系数α5(具体做法请参考原文)。
案例
以上海市某合流制排水系统为例,整个系统服务面积2.59km2,设计重现期为1年一遇,设计综合径流系数为0.65。假设临时封堵怀德路某路段的排水管道A-B,其水流方向为由北向南,管径为DN1650,管长为65m,坡度为0.00061,埋深为4.9m。预计封堵起止时间为2015年6月1日至次年3月31日。
经过计算得知,封堵管段的满流排水能力Qx为2.249m3/s;由于缺少计算书,将Qx近似为封堵管道的雨水设计流量Qs。根据临时封堵排水工程的基本情况,确定设计流量影响因素,分别为1.2、1.1和1。计算得临时排水措施设计流量QL为2.474m3/s。经校核,QL大于Qx,因此,临时排水措施设计流量最终确定为2.249m3/s。