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1、 市政排水管道在清淤方面的规划设计研究 史刚摘 要：随着我国经济实力的增强和城镇化的快速发展，市政管网建设发展迅速，对道路地下的市政排水管道施工质量控制的要求也越来越高。市政排水管道的过水能力受悬浮物颗粒淤积情况的影响，若不及时清淤会导致管道过水能力降低。分析了沉积物流速、沉积作用以及水力清淤作用在市政排水管道清淤方面的应用，为提高市政排水管道规划设计的合理性提供思路。关键词：排水管道;清淤;施工1 传统市政排水管道清淤技术分析1.1 绞车清淤技术绞车清淤技术在早期管道清淤工作当中十分常见，具有良好的清淤功效，但此项技术具有两个较大的缺陷，即因为该技术的清淤设备形式问题，其只能够应用于直线的清
2、淤条件下，如果遭遇弯曲管道，则无法使用，如果强行使用只会导致管道受损;因为该项技术的应用，需要人工进入地下井道环境当中，该环境中存在大量的有害气体，容易引起身体健康方面的问题。在具体应用当中，首先需要配置两个相同的绞车设备，每个绞车设备都由竹片、钢丝绳以及清淤刷组成，将清淤刷绑在钢丝绳上，再将钢丝绳一端与竹片的一端相接，其次由人工进入地下井道的一端，将竹片穿过管道，再从另一端拖拽竹片使其带动钢丝绳与清淤刷进入清淤段，最终将另一端的钢丝绳与另一个绞车连接，启动绞车后借助绞车的前后移动原理，使清淤刷进行清淤。此外，针对绞车清淤技术的两个缺点，在后续研究中有学者提出了钢缆穿越的方法，该方法可以避免人
3、工进入地下环境，但无法排除曲线弯道无法应用的问题。1.2 高压水流清淤技术高压水流清淤技术具有应用安全且简便、清淤效果良好的优点，但因为该项技术在实际应用当中需要反复应用，所以就容易带来巨大的资源浪费以及应用成本，所以其不适用于大范围清淤工作当中。具体应用当中，首先采用增压设备，将水体注入蓄水结构封盖，其次将蓄水结构的出水口与水喷头胶管连接，并对增压压力参数进行调整，最终启动增压设备，使水流进入水喷头胶管，通过胶管水流会进入水喷头部位，借助水喷头的形式，可以形成细长的高压水流，此时人工控制水喷头对清淤管道进行反复冲洗即可。1.3 蓄水冲刷清淤技术蓄水冲刷清淤技术是一项起源于欧洲国家的技术，其具
4、有成本低廉、应用简便的优点，但缺点在于此项技术的清淤效果可控度不高，很难清理一些与管道存在缠绕、高度固结关系的淤堵物，所以其清淤效果相对较差。在具体应用方面，首先在非清淤时间需要做好蓄水工作，且将蓄水结构的出水口与排水管道连接，其次在清淤工作当中，瞬间打开蓄水池出水口，使部分水流在极短时间内倾斜至清淤管道当中，对其中淤堵物进行冲刷，在反复操作之下，即可实现清淤。2 排水管道规划设计中沉积作用的应用在进行排水管道网络的设计规划时，可以分段分片采用沉积水清池，该种设计本身具有沉积功能，可以设置在对管道网络中其他管线影响不大之處，或者在清淤工作不影响交通情况的地方进行设置。采用该种设计可以使管道网络
5、整体清淤工作量减少，同时也可以起到减慢淤积速率的作用。陈积水清池的设计原则是根据斯托克斯公式和去除率公式计算出需要去除的悬浮物颗粒的具体数值。在市政排水管道中，沉积物以容积沉淀的形式进行物理沉淀，以自由沉淀为主要机理，因此需要将颗粒的重力、浮力和下沉阻力的平衡状况进行综合考虑，即斯托克斯公式，如下式（1）所示：（1）式（1）中悬浮颗粒自由沉淀的速率用u表示，颗粒密度和液体密度分别用s和y表示，水的黏滞度用表示。应用式（1）主要是对悬浮颗粒的粒径和去除率进行分析，实际应用时需要进行修正。（2） （3）式（2）所示为去除率公式，式中去除率用表示，悬浮物在去除后的剩余量用P0表示，悬浮颗粒的沉降速率
6、用ut表示，临界沉降速率用u0表示。对式（2）进行简化，如式（3）所示，式（3）中Pt为沉降速度为ut的悬浮颗粒的百分比。排水管道规划设计中水力清淤作用的应用沉积水清池除了具有沉积作用外还具有水力清淤作用，当出水管管嘴在相对较短的时间内存在恒定出流时，会使管嘴内形成一定的真空度，这种真空度会使得出流的速度提高，进而对管道的下游起到冲刷作用。真空收缩断面的能量方程如式（4）所示：（4）式（4）中H可以用式（5）表示：（5）断面真空度的计算公式如式（6）所示：（6）可以得到出水管嘴处真空断面处的平均流速 vc 的计算公式，如式（7） 所示：（7）式（4）（7）中，上游孔口形心距离液面的高度用H表示
7、，上游孔口形心的总水头用H0表示，上游孔口形心处的流速用v0表示，大气压和真空断面中心的压强分别用Pa和Pcabs表示，动能修正系数用0表示，孔口的局部阻力系数用0表示，断面处的流速系数用表示。同时重力加速度（g）取9.81，上游孔口形心距离液面的高度取2 m时，根据式（7）可得到真空断面的平均流速为8.12 m/s，此时下游管道可以得到有效的冲洗，进而达到清淤的目的。3 结语市政排水管道是市政建设中尤为重要的设施，与城市的发展存在直接的关系。及时对市政排水管道进行清淤可以保障管道通畅。管传统市政排水管道清淤技术在清淤效果上具有良好的表现，但是普遍存在缺陷，例如人工依赖度高、会对人的身体健康造成影响、存在较多的限制条件、清淤效果可控性不强等缺陷，道淤积现象是一个复杂的过程，本文仅仅分析了沉积物流速、沉积作用及水力清淤作用在排水管道规划设计中的应用，为提高排水管道的设计合理性提供了思路和参考。除此之外，对市政排水管道网络进行合理养护，保证管道的环境卫生也可以缓解管道的淤积情况。Reference：1刘维斌.关于城市排水管道清淤问题的相关探究J.建材发展导向，2014（19）：174-175. -全文完-
