合流干渠上特殊截流井設(shè)計(jì)

王連平

廣西建信工程設(shè)計(jì)有限公司

摘要：目前，在市政工程設(shè)計(jì)中，涉及截流井設(shè)計(jì)計(jì)算的規(guī)范主要有《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）、《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第1冊(cè)和第5冊(cè)），其中《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中設(shè)計(jì)污水截流管管徑為300mm～600mm，管徑較小，滿足截污的流量小，只能適用于小流量的合流管截污井的計(jì)算，在實(shí)際的工程中，遠(yuǎn)不能滿足工程中污水量的要求，而《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中涉及到的雨水溢流井及堰流的計(jì)算，能夠滿足一般截流井的設(shè)計(jì)，在實(shí)際工程中，受到客觀因素制約時(shí)有發(fā)生，設(shè)計(jì)時(shí)往往不能按部就班的選用計(jì)算。因此，本人將做過的柳州市蓮花合流干渠截流井的計(jì)算進(jìn)行分析，用以說明特殊截流井的計(jì)算。

關(guān)鍵詞：合流干渠；截流量；截流井；堰高

具體內(nèi)容：1、工程概述：該干渠斷面大小為BXH=4500X3000，斷面大，流量大，且修建于90年代，采用的是雨、污合流制排水體制，雨、污水直接排入柳江，給水環(huán)境造成一定的污染，因此需要做截流井設(shè)計(jì)，截流污水入污水處理廠處理達(dá)標(biāo)排放，雨水溢流入柳江。

2、工程截污井設(shè)計(jì)難點(diǎn)：本工程設(shè)計(jì)截污井主要為截流蓮花干渠污水。截流井的位置，應(yīng)該根據(jù)污水截流干管的位置、合流管渠位置、溢流管下游水位高程和周圍環(huán)境等因素確定。截流井設(shè)置在排出口處，以便對(duì)現(xiàn)狀合流渠中的污水截流完全，而本工程中因下游經(jīng)過隧道入蓮花提升泵站，該段無條件設(shè)置截流井（沒空地設(shè)置），因此截污井設(shè)置在南環(huán)路上蓮花干渠與隧道交接處，該處渠底標(biāo)高為74.66米，低于柳江水面77.8米，平常該干渠為上游雍高下游淹沒出流的狀態(tài)。因此截污井設(shè)計(jì)為堰式截污井，為防止旱季時(shí)柳江水倒灌入截污管中，該溢流堰頂必須高于77.8米的柳州水位，同時(shí)由于蓮花干渠途徑的商業(yè)技術(shù)學(xué)校地面標(biāo)高為78.5～80.5米，地勢(shì)較低，設(shè)計(jì)截流堰后，不能對(duì)其造成下雨內(nèi)澇的影響。蓮花合流干渠斷面較大，水位受上述客觀條件控制，不同于常規(guī)的截流井設(shè)計(jì)。

3、截流井設(shè)計(jì)：

1）、雨水量計(jì)算公式：Q雨=Ψ*q*F（L/S）

2）、污水量計(jì)算公式：Q平旱污=qFN/K日（L/s）

3）、雨季截流污水量計(jì)算公式：Q截污=（1+n）*Q平旱污

按柳州暴雨強(qiáng)度公式及按目前柳州市綜合用水量標(biāo)準(zhǔn)，由上述公式計(jì)算得

Q雨=36229.08（l/s），Q污=1451.05（l/s）

Q總=Q雨+Q污=37680.13（l/s）

Q截污=1832.99（l/s）

Q溢流=Q總-Q截污=37680.13-1832.99=35847.14（l/s）=35.847m3/s

4）、截污井標(biāo)高確定：

本次設(shè)計(jì)截污井的原則是：實(shí)施堰式截流井之后，仍使現(xiàn)狀蓮花干渠排水基本保持原有水流狀態(tài)。

因外江水位為77.80m，截污井處原蓮花干渠（BXH=4500X3000）底標(biāo)高為為74.62m，截污井處原蓮花干渠下游為原隧道BXH=4.5X4.0（包含上面拱形部分）排入柳江。

原有隧道斷面圖

根據(jù)水力計(jì)算公式：Q=A*V

V=1/n*R2/3*i1/2

A=BH+S

X=B+2*H+L

R=A/X

Q----流量（m3/s）采用上述Q溢流量為35847.14（l/s）

V---流速（m/s）

A—水流斷面m2，

n---粗糙系數(shù)；取0.013

R---水力半徑（m）

i---水力坡度；

X—濕周（m）

由圖代入數(shù)據(jù)得：

A=4.5*2.701+（3.14*2.598^2*120/360-1/2*4.5*sin30*2.598

=16.30（m2）

X=4.5+2*2.701+2*3.14*2.598*120/360

=15.34（m）

R=A/X=16.3/15.34=1.0625

V=Q/A=35.847/16.30=2.20（m/s）

V=1/n*R2/3*i1/2

2.20=1/0.013*1.0625^2/3*i^1/2

i=0.00075，取i=0.08%

通過上述水力計(jì)算，蓮花干渠下游的原隧道（上圖形式）排出本設(shè)計(jì)Q溢流量，需要水力坡度是0.08%，截流井至柳江排出口處長(zhǎng)度約為1160米，需要的水位差h=1160x0.08%=0.928m，取1.0m，方可將設(shè)計(jì)Q溢流量排出，即截流堰的下游水位為78.80m。堰上標(biāo)高則以旱季截污時(shí)能夠阻擋外江水控制，外江水位標(biāo)高為77.80m，因此堰上標(biāo)高取78.00m。堰上水頭按1.0m控制，則堰上水位標(biāo)高為79.00m，堰的上下游水位差為0.2m，即比不做堰時(shí)，上游水位升高0.2m，水位變化不大，基本上保持了原有蓮花干渠的水流狀態(tài)。

5）、截流井堰長(zhǎng)計(jì)算：

現(xiàn)狀排水渠較大，為了少占地，本次設(shè)計(jì)的截污井是在原有蓮花干渠位置改造成三側(cè)堰上出流，溢流水量通過正面及兩側(cè)面溢流排出。

根據(jù)上述標(biāo)高的確定，有

H=1.0m，（堰上水頭）

h=0.8m，（堰下水頭）

Z=0.2m，（堰上下游的水位差）

P=3.30m（堰壁高度）

，，

① Z

根據(jù)淹沒式矩形堰的計(jì)算公式：Q溢流=mbH3/2

=1.05（1+0.2*h/p）3

=0.5412

m=（0.405+0.0027/H）[1+0.55*H2/（H+P）2]

=0.4198