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城市下立交雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工學(xué)論文
摘要：城市立交雨水排水系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)城市立交排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討，并列舉了設(shè)計(jì)實(shí)例。
關(guān)鍵詞：下立交；雨水排水系統(tǒng)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市道路的功能得到不斷完善，復(fù)雜的城市道路網(wǎng)具有越來(lái)越多的城市立交橋。而下立交排水問(wèn)題也已逐漸成為一個(gè)影響城市交通安全順暢運(yùn)行的重要因素，受到有關(guān)部門的重視�，F(xiàn)結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)城市下立交排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題略作介紹。
一、下立交雨水排水系統(tǒng)的作用與特點(diǎn)
下立交雨水排水系統(tǒng)的作用是在陰雨天氣時(shí)及時(shí)有效地排除立交范圍內(nèi)匯集的大量雨水，維持城市道路安全順暢的運(yùn)行。由于下立交兩側(cè)引道縱坡一般都較大，具有降雨時(shí)聚水較快的特點(diǎn)，若排除不及時(shí)就會(huì)威脅行車行人安全，以致中斷道路交通，而眾多立交一般又位于城市道路系統(tǒng)的咽喉部位，一旦交通中斷往往影響很大，所以對(duì)其排水要求高于一般的雨水排水系統(tǒng)。
二、下立交雨水排水系統(tǒng)組成
立交雨水排水系統(tǒng)由雨水收集系統(tǒng)和雨水泵站組成。其作用是收集集水范圍內(nèi)的雨水至集水池。由于立交引道坡度較大（通常在2%-3.5%之間），造成雨水的地面徑流流速較大，接近甚至超過(guò)管道排放的流速，在引道上設(shè)置雨水井效果并不理想，所以一般采取在立交最低處設(shè)置多篦集水井來(lái)收集雨水，就近進(jìn)入泵站集水池。多篦水井的個(gè)數(shù)是雨水設(shè)計(jì)流量與單個(gè)集水井容納流量的比值，并考慮1.2-1.5的堵塞系數(shù)。
近幾年的設(shè)計(jì)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，利用潛水泵的立交排水泵站在實(shí)踐中取得的效果較好，這是由潛水泵及潛水泵站的優(yōu)點(diǎn)所決定的，其優(yōu)點(diǎn)為：
①工程投資省，一般可節(jié)省40%-60%，工期可以縮短1/2-2/3；
�、诎惭b維護(hù)方便，可臨時(shí)安裝；
�、圻\(yùn)行安全可靠，輔助設(shè)備少，降低了故障率；
�、苓\(yùn)行條件大為改善，泵房與控制室分開(kāi)，振動(dòng)、噪聲�。�
�、葑詣�(dòng)化程度高，潛水泵機(jī)組啟動(dòng)程序簡(jiǎn)單，操作程序簡(jiǎn)化；
�、藓�(jiǎn)化泵房結(jié)構(gòu)。
三、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
下立交雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與城市雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理相同，但有其特殊性。
（一）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模。雨水排水系統(tǒng)因其整個(gè)系統(tǒng)較周圍環(huán)境要低，需要重點(diǎn)考慮排水安全性，故其設(shè)計(jì)參數(shù)較一般排水系統(tǒng)要相應(yīng)提高，在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014—2006）中對(duì)立體交叉道路的雨水管道設(shè)計(jì)參數(shù)有明確的規(guī)定，即重要干道、地區(qū)或短期積水即能引起嚴(yán)重 后果的地區(qū)，重現(xiàn)期一般選用3-5年；立體交叉道路排水的地面徑流量計(jì)算，宜符合下列規(guī)定：
1）設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不小于3年，重要區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)提高，同一立體交叉工程的不同部位可采用不同重現(xiàn)期。
2）地面集水時(shí)間宜為5-10min.與城市雨水排水系統(tǒng)不同的是，下立交引道坡度較大，集水較快，并考慮立交的重要程度，應(yīng)適當(dāng)提高下立交排水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，一般宜取其上限。
�。ǘ┯晁谜炯厝莘e及流態(tài)。對(duì)潛水泵站而言，集水池即泵室，由于潛水泵間距較小，集水池大小決定著泵站大小和工程造價(jià)，合理確定集水池大小顯得尤為重要。隨著水泵技術(shù)、自控技術(shù)進(jìn)步，集水池容積可減小。集水池雨水流態(tài)會(huì)對(duì)泵的運(yùn)行產(chǎn)生影響，由于與雨水收集系統(tǒng)集水井直接相連，暴雨時(shí)流速較快的雨水徑流集水井直接進(jìn)入集水池會(huì)形成回流、湍流，從而惡化水泵進(jìn)水條件，導(dǎo)致水泵效率下降，應(yīng)采取導(dǎo)流等措施改進(jìn)雨水流態(tài)以助于泵站的正常運(yùn)行，可采取的措施有：設(shè)置導(dǎo)流板或?qū)Я鞫�、壓水板或擋水板等�?/p>
�。ㄈ┧玫倪x型與控制。水泵作為下立交泵站核心直接對(duì)泵站的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響。對(duì)于立交泵站水泵運(yùn)行一般要求易安裝、易維護(hù)，運(yùn)行安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單故障率低。因此潛水泵作為一種泵與電機(jī)連體，并同時(shí)潛入液下工作的泵型。其明顯具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：
①泵體結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小。由于泵體潛入液下工作，因此可直接安裝于污水池內(nèi)，可以節(jié)省大量的土地及基建費(fèi)用。
�、诎惭b維修方便。小型的潛水排污泵可以自由安裝，大型的潛水排污泵一般都配有自動(dòng)藕合裝置可以進(jìn)行自動(dòng)安裝，通過(guò)導(dǎo)軌下降至池底底座，安裝及維修相當(dāng)方便。
③連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。潛水排污泵由于泵和電機(jī)同軸，軸短，轉(zhuǎn)動(dòng)部件重量輕，因此軸承上承受的徑向載荷相對(duì)較小，壽命比一般泵要長(zhǎng)得多。
�、懿淮嬖谄g破壞及灌引水等問(wèn)題。特別是后一點(diǎn)給操作人員帶來(lái)了很大的方便。
�、菡駝�(dòng)噪聲小，電機(jī)溫升低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。其設(shè)計(jì)流量在自動(dòng)控制時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)秒流量確定，人工控制時(shí)應(yīng)按最大小時(shí)流量確定，水泵數(shù)量應(yīng)不少于2臺(tái)，以保證有1臺(tái)備用泵。
水泵的控制手段與能否及時(shí)排除雨水密切相關(guān)。自動(dòng)控制不僅有助于及時(shí)排水，還直接影響集水池的大小，可減小集水池容積，因此立交排水宜充分利用潛水泵易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，采用報(bào)警水位雙泵啟動(dòng)方式控制，即高水位（小雨）時(shí)啟動(dòng)1臺(tái)水泵，超高水位（大雨）時(shí)再啟動(dòng)1臺(tái)水泵并報(bào)警。值得注意的是，使用潛水泵時(shí)最低水位不應(yīng)低于電動(dòng)機(jī)露出液面部分的一半高度。
四、設(shè)計(jì)實(shí)例
隴海鐵路過(guò)商丘市區(qū)，上跨多條主干道，平原路在與之相交處設(shè)計(jì)了下穿式立交橋。該設(shè)計(jì)中，立交最低處在地下水位以上0.65m，故未考慮排除地下水。立交雨水經(jīng)泵站提升后進(jìn)入壓力窖井，再納入市政雨水管道。
泵站為半地下式，下部為集水池，上部為管理與生活設(shè)施。雨水收集采取在非機(jī)動(dòng)車道最低處和暗埋段最低處設(shè)置橫截溝，收集后由在非機(jī)動(dòng)車道橫截溝的最低處設(shè)置的200mm管道將雨水引到在立交暗埋段最低處設(shè)置的橫截溝，匯集后進(jìn)入泵站集水池。橫截溝上敷設(shè)GTG50H型水溝蓋。在立交東側(cè)最低點(diǎn)設(shè)雨水泵房一座，內(nèi)設(shè)400QW1500-10-75型潛水泵三臺(tái)（2備1用），水泵流量Q=1500m3/h，揚(yáng)程H=98kPa，n=990 r/min，配套電機(jī)功率為75kW，水泵采取自動(dòng)與現(xiàn)場(chǎng)控制相結(jié)合。該雨水排水系統(tǒng)自建成后取得較好的實(shí)際運(yùn)行效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ50014-2006）
[2]《公路排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》
[3]《城市排水泵站設(shè)計(jì)規(guī)程》DBJ08－22－2003.J10248-2003
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