城市地塌、积水你知多少?

2014-06-23 17:13:05 更新  |  来源:  |   次阅读

     这些年新闻老播哪个城市哪里哪里又地塌啦,要不就是道路积水,所有的车都得停在原地不动而导致交通堵塞等问题。

从公元前几世纪城市初现规模时的排洪沟渠到现在城市地下错综复杂被誉为城市血管的雨水管网系统,排水管网的
发展一直伴随着城市化进程的脚步在不断前进。然而,道路积水、管网缺陷导致道路坍塌、河道污染这三个问题也越来越突出,这也是城市很多城市雨水排放系统发展中遇到的最为棘手的问题。原因,有些是局部缺陷导致也有些是系统缺陷导致;有些是先天设计因素导致也有些是后天施工和维护不当造成的。下面我们一起看看这些问题的的分析及解决方法。
1. 道路积水的成因和解决方法
道路积水通常有以下几种原因导致:
(1)相应雨水口或雨水口连通管堵塞;
(2)地势低洼,系统设计重现期较短或下游管网堵塞,排水不及,上游雨水汇集于此;
(3)洪水期内河水位高,地势低洼,河水倒灌。
针对道路积水这种令管理单位最为头痛的问题,如果只考虑其中一种或几种原因,往往收到的成效很局限。一个城市雨水排放系统都会同时遇到以上三种原因导致的积水。在短期不能大规模对管网进行重建的情况下,可以采用以下的方法进行解决和预警:
1)定期对雨水口进行清理。由于人为或环境因素导致,经常有落叶、垃圾等被弃留在雨水口内,如果长期不对期清理,不但容易对雨水口造成堵塞,而且对雨水管网也会造成功能性影响。目前清理方法主要还是局限于人工清理,因此需要耗费大量的人力和物力,因此也检疫员适当进行相关的宣传和警示。道路积水期间对积水路段的上下游雨水主管进行水位观察,可迅速判断出积水原因是否是雨水口或雨水口连通管堵塞导致的。
2)采取管网水位预警系统。及对城市雨水排放系统各管道节点进行流量和水位的监控,并设置相应水位预警,在管道中水位迅速上涨但还没有溢出地面的时候,由末端设备发出警示,并显示在中控室内相应终端报警装置中。由于城市排水体系非常庞大,监控节点选择过多则浪费资金,但节点弱选择较少,由不能对相关路段是否积水无法起到很好的监控预警作用。而且末端监测装置与中控设备的传输距离较远,不易于进行有线传输,目前国外倾向使用移动通讯装置进行相关指令的传输。但由于排水检查井位于地下,如果末端信号发射装置安装在检查井中,则不利于信号的即时传输,因此必要的布线还是必需的。监控采集装置可以布置于检查井中相应管道入口。
3)安装雨水管道水力自冲洗装置。国外一些城市安装了系统的管道水力自冲洗装置。主要采用的是德国水泰和龙康公司研发的安装于检查井内的依靠管道内存水进行的虹吸自冲洗装置。其技术特点是用很少的流量(如3~5 l/s的管道流量)对管道进行自动冲洗。
4)出水口安装防倒灌设备。相对于一直以来习惯使用的拍门,目前很多单位开始尝试一些新的设备用于防止河水倒灌对城市造成威胁。如电子液位自动拍门、柔性止回阀等,也开始在国内外一些工程中进行尝试使用。如果能兼顾系统和局部、抢险和防患于未然都同时推进,相信要解决城市路面积水问题并不是不可能。
2. 管网缺陷导致道路坍塌的成因和解决方法
管道自身的破损、渗漏、错位、脱节等都将导致管道周围的基础随着地下水流入管道,造成管道自身堵塞的同时,掏空了管道周围的基础,使得道路下方路基形成空洞,在受到外力后便发生轰然坍塌这样的情况时有发生。据调查,日本东京平均每天因为排水管道缺陷造成的道路塌陷事件约4件。因此,道路塌陷并不是偶然事件,随着城市管网的年龄增长,如果不加以防范,排水管网导致的道路坍塌时间会越来越频繁。一方面地下水渗入过程中将管道周围泥沙携带进入管道网,而使得管道周围逐渐形成空洞。管道失去了基础的支撑使得管道错位和脱节进一步恶化,最终导致道路塌陷等事件。因此此类渗漏的影响评估需要特别重视,尤其对于失陷性的黄土地区及流砂地区。这类影响评估需要结合土壤特征、渗漏时间及地区重要性来判断。其修复除了渗漏点本身的修复外,对其造成的影响的修复主要就是在周围建筑结构坍塌前填补地下空洞,常用方法为注浆或翻建构筑物。另一方面地下水渗入导致管道堵塞。地下水渗入携带的泥沙大量沉积在管道中,同样会导致管道堵塞,进而影响管道的排水能力,污水外溢和雨天积水的情况就会增加,严重的会影响城市的正常的生产生活。因此对于经常性堵塞的管段往往不能简单的判断为污水沉积物的淤积,解决方法也不是简单的疏通清洗,通常此时需要对管网结构进行调查,来判断是否存在结构损坏等情况。因此渗漏的影响包括了导致管网排水功能的减弱或丧失。对于此类影响的修复主要为疏通管道、修复渗漏点以及对管道外部空洞进行填补。要解决此问题需要在管道破损的初期即时发现并进行相应的修理,首要的解决方法便是对管道的健康状况进行了解和评估。对管道结构状况进行了解,目前主要采用的手段是管道内窥检测评估技术。根据检测使用的设备不同,管道内窥检测可分为内窥摄像(CCTV)检测和管道内窥声纳(Sonar)检测两大类。
1)管道内窥摄像检测(Close Circuit Television Inspection),主要是通过闭路电视录像的形式,使用摄像设备进入排水管道将影像数据传输至控制电脑后进行数据分析的检测。这类检测可全面了解管道内部结构状况。检测前需要将管道内壁进行预清洗,以便清楚的了解管道内壁的情况。其不足之处在于检测时管道中水位需临时降低,对于检测高水位运行的排水管网来说需要临时做一些辅助工作(如临时调水、封堵等)。此方法根据设备不同分为详查和快速潜望镜检查2大类。
2)管道内窥声纳检测(Sonar Inspection),主要是通过声纳设备以水为介质对管道内壁进行扫描,扫描结果以专业计算机进行处理得出管道内壁的
过水状况。这类检测用于了解管道内部纵断面的过水面积,从而检测管道功能性病态。其优势在于可不断流进行检测。不足之处在于其仅能检测液面以下的管道状况和不能检测管道一般的结构性问题。因此,要有效解决道路塌陷这样的问题,就要根据城市雨水管道的情况制定定期检查和突击检查的管理手段。以期通过这样的手段在道路没有发生问题或在道路坍塌前找出病状,实施抢救。通常可采用快速检测和局部详查相结合的方法来快速筛选事故地点和确定病态大小。根据管道检测的结果,结合管道所处地质和环境特征,在道路未出现问题的情况下提前进行整改,主要方法有开挖换管和非开挖修复两种。非开挖修复技术目前就修复特性主要可分为以下几大类:
1)内衬修复技术,此技术方法主要为在旧管道内部通过各种方式新建一条管道,此管道的管径要比原先管道小,坡度依赖于原先管道的坡度。而结构(如环刚度)有些可以完全自立不依赖原来的管道,有些则依靠原先旧管道的结构。此类技术就修复工艺不同可分为:翻转固化法(CIPP)、拖入固化法、螺旋制管法、短管内衬法、U型管拖入法、局部内套环法等。
2)置换旧管技术,此技术类似非开挖顶管技术,有涨管法、碎管法和吃管法等。主要通过外力将旧道管破坏的同时拖入新的管道,新管可以和原管管径相同也可比原管径大。但若新管径比原管径大,则需先行对管道附近其它地下管线进行探测,避免施工过程中影响到这些管线。此技术主要运用于给排水等横穿道路的管道更换项目中,因为此类技术通常需要开挖相对较长的工作坑。
3)其他,如局部注浆,涂层等方法。具体选择修复工艺可通过内窥检测的结果进行综合分析,从经济上、技术上制定最合理的修复方案。
3. 管网导致河道污染的解决方法
对于不同的排水体制,当局都面临的一个无法避免的问题,那就是很多地面污染物经过雨水管网进入城市河道,从而影响城市水体水质产生污染。不同的城市都在寻求简单快捷的方法进行处理,如何将影响降到最低又将人力物力成本降低是大家越来越关心的问题。德国慕尼黑采用一种物理的水力驱动的自清洁式水力滚动刷或颗粒分离器能很好的解决物理去除雨水中的杂质的问题。这种能够方面的安装在每个出水口、检查井甚至管道中的设施,以其无需动力维护少的特点在欧洲得到了很大的发展。大雨期间,合流制污水的溢流会带着大量漂浮物和悬浮物进入承接水体,若想知道水体水位曾经涨到的最高处,从水岸边植被中遗留的“废纸线”及留下的碎屑(包括纸张、合成材料和卫生品等)可以得到答案。根据最新的ATV A128 规范和欧洲标准,人们正加大力度保护自然水体。今后,排入自然保护区、水源保护区和污染物限排水体的雨水也必须进一步处理。水力自洁式滚刷可在溢流时连续可靠地截留固体污染物,暴雨过后,截留污染物再送回到污水系统中,污染物将在污水厂内得到处理。水力自洁式滚刷设计采用水轮驱动技术,无需能源。加上组件的模块化设计,很容易改造安装,通过小型井口即可安装。颗粒分离器用于大型管道截留分离颗粒物杂质。由于其结构紧凑、水头损失小,可在现行管道内进行改造安装。颗粒分离器没有水力留存功能,如果需要,流入水量可以通过拦蓄排放闸更均匀地分配。如果需要分流处理,可以前置安装水道分流装置。水流过分离器时,先经过砂粒截留栅,进入分离室,再自下而上流过分离室多层挡水板,在此,细固体颗粒沉积在挡水板表面,水然后流出。分离室设计独特之处在于,挡水板可以根据流过水位自动调整倾斜角度使水流阻力最小,且无须动力。挡水板间隙也可调整。当颗粒分离器无水流过时,挡水板会自动转为垂直,板上沉积的杂质随之滑入积泥坑中。采用以上方法进行处理的时候,都需要敷设污水管道将过滤的杂质排至附近的污水管网系统。其中涉及很多细节设施和构筑物。根据城市的环境特点如果确定雨水需要生化处理,除了采用对雨水杂质进行截留的方法外,还可通过水体中投放景观性质的填料进行微生物处理,但这样做可能会影响河流的航道和主题景观效果。另外通过建立雨水调蓄池也能有很好的效果,上海世博园采用的调蓄池就很好的借鉴了欧洲的先进经验。
4. 总结
通过对以上几种技术和方法的了解和运用,雨水利用和管理过程中遇到的很多问题能得到有效的解决。


 

 

 

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