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【管网知识】真空冲洗系统在排水管网清淤中的应用

引言

城市地下管线是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”,排水管网作为城市的重要基础市政设施之一,承担着城市污水的收集和输送,是一座城市的“里子”,“里子”的畅通与否对一座城市的“面子”有很大影响。常规的排水管网一般按照规范,每间隔一定距离设置供检修维护用的检查井,但在某些复杂项目中,存在较长距离排水管网无法设置检查井的情况,该种情况下的排水管网就需要采取特殊的清淤方式。

0工程设计方案

大山东涌是广州市番禺区的一条黑臭河涌,全长约 2. 8km,河涌断面最窄处仅 3 m 左右,河涌大部分河段横穿植村、大山村等城中村区域,穿城中村段河涌两岸房屋临河而建,沿河没有道路,河涌沿线排污口以每家每户散排口为主,有一些较大的合流排口。考虑到该段河涌断面较窄以及两岸现状的复杂性,在截污方案设计过程中,通过方案比选最终选用在河涌底部埋设截污干管,在岸边埋设污水收集箱,污水收集箱所收集污水通过支管排入河涌底部截污干管的截污方案。
城中村段河涌现状及截污系统横断面图分别如图 1 和 图 2 所示。

考虑到施工的便捷性以及防止污水外溢入河或河涌水流入截污干管,该段截污系统管道管材选用涂塑复合钢管,管道 连接方式采用焊接,截污干管与涌边污水收集箱采用管件连接,因此河涌底部截污干管可不设检查井等连接构筑物。
02 真空冲洗系统设计

2. 1 真空冲洗系统的布置
本工程河涌底部埋管段总长度约 820 m,截污干管管径 DN800 mm,管内水流是以污水为主的雨污合流水,沿线有多处转角,容易淤积,且一旦淤积形成,清通难度较大,通过在河涌沿线设置真空冲洗系统,可解决河涌底部截污干管维护不便,管道淤积无法清除的问题。结合河涌两岸用地情况,在河涌底部埋管段起点和中间河涌岸边空地上分别设置一套真空冲洗系统,真空冲洗系统存水室采用钢筋混凝土结构。其中起点处真空冲洗系统规模较大,存水室尺寸为 L × B × H = 9 m × 2 m × 6. 2m,有效存水量为 90m³ ,冲洗长度约 550m;中间处真空冲洗 系统规模较小,存水室尺寸为 L × B × H = 3 m × 2 m × 6. 2 m,有效存水量为 30m³ ,冲洗长度约 270m。
真空冲洗系统平面图和剖面图分别如图3,图4所示。

2. 2 真空冲洗系统的工作原理
非工作状态下真空冲洗系统存水室空置,当河涌水位升高到设定液位后,真空泵自动运行,从河涌中抽水进入存水室,直到存水室水位达到设定最高水位,然后存水室水位在真空状态下维持在最高水位。当需要对管道进行冲洗时,控制系统打开真空隔膜阀,存水室内真空环境被破坏, 瞬间将储水释放,存水室底部喷射出的水流具有很大的动能,形成强力的、席卷式的射流。射流形成的波浪将排水管底的沉积物卷起,冲流到管道末端的一体化提升泵站,然后通过水泵排出。
真空冲洗系统流程图如图5所示。

2. 3 真空冲洗系统的优势
①生态清洗,无需外来水源,直接从河涌中抽水; 
②水中没有淹没移动部件,维护简单; 
③最高达 7 m 水头的水力动能,冲洗效果好; 
④冲洗距离长,最高可达 500 m 以上; 
⑤自动操作,可远程控制; 
⑥安装简单,运行稳定; 
⑦真空泵控制,能耗低。
结语 
传统的排水管网清淤方式多通过沿线设置检查井进行人工或小型机械清淤,该种清淤方式费时费力,危险性较大,且在某些较长距离不便于设置检查井的排水管段存在应用上的局限性。真空冲洗系统具有操作简单、可远程控制、对长距离排水管网清淤冲洗效果好等优点,本文结合具体工程实际案例,将真空冲洗系统应用于长距离排水管网清淤,从而为复杂条件下的排水管网清淤提供了一种新的解决方案。
本文来源:任艳龙,真空冲洗系统在排水管网清淤中的应用