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我国城市排水系统的不足与优化措施

作者:原创论文网 时间:2018-07-31 14:25 加入收藏

  摘要:当前阶段城市道路上的排水沟均采用一些诸如方形格栅结构排水沟盖板等排水速度不佳的盖板, 这些盖板在正常降雨量条件下尚能勉强处理路面雨水, 但是在遭遇一些较大降雨后, 此种排水系统无法满足路面上排水的需求, 将会导致路面积水过多甚至产生严重城市内涝, 这对人民的生命财产造成了巨大的安全隐患。本文针对当前阶段城市排水沟排水速度较小这一问题, 在满足安全和规范的前提下, 提出了一种改善型的大跨度排水沟盖板, 以用来缓解城市排水系统在降水量过大时的压力。

  关键词:排水系统; 城市内涝; 排水沟盖板; 排水速度;

  一、当前我国城市排水系统的现状

  随着我国经济的快速发展, 城市化水平也在迅速提升着, 但是过快的城市面积扩张也带来诸多的城市问题。例如在2012年, 北京市就发生特大暴雨, 导致城市大部分区域均受到内涝灾害的影响, 城市道路淹没, 管线堵塞, 大片城区陷入瘫痪[1]。

我国城市排水系统的不足与优化措施

  所谓城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。造成内涝的客观原因是降雨强度大, 范围集中。降雨特别急的地方可能形成积水, 降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成内涝。据统计, 2012年我国由184个县级以上城市遭受了不同程度的内涝灾害, 严重的影响了城市居民的正常生活, 解决城市内涝问题已刻不容缓[2]。

  虽然在治理城市内涝问题上, 我国投入了大量的资金与人力, 但是城市内涝问题产生原因的复杂性导致了城市内涝治理进展的缓慢, 此外城市前期建设规划所存在的不合理现象更导致难以形成一个系统化内涝治理方案。这其中, 由于城市的盲目扩张, 城市水面率大幅度下降导致了城市的排水、蓄水能力降低。当降雨量较大时, 落后的城市规划也导致了城市排水网络无法及时排出降雨而最终崩溃, 引发城市内涝。

  二、我国城市排水系统的问题

  此外, 为了保障道路行车的安全及达到城市道路的美观要求, 城市排水管路系统无法采用较大规格尺寸的排水沟盖板, 仅能采用一些诸如方形格栅结构排水沟盖板等排水速度不佳的盖板, 这些盖板在正常降雨量条件下尚能勉强处理路面雨水, 但是在遭遇一些较大降雨后, 城市路面将会因为排水速度不良而被雨水淹没, 严重时甚至会产生城市内涝现象。

  然而遗憾的是, 我国在城市排水系统的研究方面虽然做出了许多杰出的成就, 但却一直未能从根本上重视城市排水系统第一环节的路面排水的重要性, 上海陆家嘴地区设计道路排水量为50mm/h, 而在持续的强降雨天气下, 超过388mm的降雨量超过了陆家嘴地区排水系统的工作上线, 陆家嘴地区出现了不同程度的道路淹没问题, 道路排水口已发挥其全部工作能力, 但过小的排水口难以迅速排走雨水, 然而此时其地下排水管路尚有较大排水能力未得到发挥, 这不仅造成了城市建设资源的浪费, 同时也影响了城市正常运转。

  而传统的缝隙式盖板因支持力只在四周, 限制了盖板的跨度。且排水装置的承载等级较低, 如将现有装置应用于机动车道, 其在车荷载的作用下将产生较大的变形, 易造成路面的开裂及沉陷。由于现有侧缝式排水沟盖板采用了倾斜式设计, 其受力条件更为不利, 结构整体稳定性较差。故现有缝隙式排水装置的承载等级较低, 不适合应用于机动车道, 对于强降雨的天气来说, 传统的缝隙式盖板的排水能力远不能满足要求。

  因此, 在不影响城市道路交通安全及城市建设整体美观的前提下, 进行城市道路排水优化设计, 是解决当前城市内涝问题最为直接同时也是最为重要的任务, 对于促进我国城市化进程, 建设生态文明城市具有重要的意义。

  三、提高城市道路排水效率的对策

  为此, 经过对于城市降雨及排水系统的分析后, 设计提出一种能够新型的排水能力较强且承载能力足够, 能应用于城市大部分车道的排水沟盖板。此排水沟盖板是针对传统的缝隙式排水沟盖板所存在对的一系列诸如承载能力不足或排水能力差等问题, 而提供的一种新型拱形排水沟盖板。

  一种新型拱状缝隙式排水沟盖板, 盖板材质为钢预制构件, 盖板由三心拱状梁、竖直钢筋, 水平横梁组成。首先, 整个盖板由排水沟的宽带来确定三心拱梁跨度的大小, 三心拱梁两侧分别预留一段嵌入路基, 盖板承台内预埋焊接角钢, 此预留段与角钢焊接, 保证三心拱梁整体的稳定性。而水平横梁与三心拱梁上端焊接, 水平钢梁上端与三心拱梁顶点在同一水平面上, 以保证本实用新型的盖板水平面平整。水平钢梁通过竖直钢筋与三心拱梁相连, 竖直钢筋充当着支撑水平横梁的作用, 所述的竖直钢筋根据排水沟的跨度来设置应焊接的数量。所述的水平横梁两端预留的一段与两侧的角钢焊接, 用以保证整个盖板水平面的稳定

  为了保证盖板不在雨水、城市油污及化学品的腐蚀下破坏, 盖板中的钢材均采用不锈钢, 并在焊接施工后在焊接处喷上防锈漆, 以保障盖板的使用寿命, 而不需其他多余的防腐措施。

  在遭遇降雨量较大且持续时间长的天气时, 此类大跨度排水沟盖板能够以更快的速度排走路面雨水, 保障道路的畅通, 避免城市内涝的发生。此外, 较之传统的小面积盖板, 此盖板难以被城市垃圾完全堵塞, 一定程度上避免了排水系统失效或瘫痪的概率。

  此盖板相对传统盖板而言, 增大了缝隙式排水盖板的跨度, 进而可扩大其下方的排水口或排水沟的口径, 达到提升排水能力的目的。此外, 通过在排水沟下方设置拱形承载结构, 使得整个盖板的竖向荷载承受能力得以提高, 从而保证了在承受车辆碾压荷载时不会发生结构破坏的问题, 能够承受常见车辆的碾压, 其适用道路种类多, 具有较为良好的推广价值。

  四、结束语

  本文通过阐述当前阶段我国城市排水系统的现状、问题, 进而针对具体的问题进行分析, 提出了一种改善型的大跨度排水沟盖板, 以用来缓解城市排水系统在降水量过大时的压力。

  参考文献
  [1]邵鹏飞, 赵燕伟, 杨明霞.城市内涝监测预警信息系统研究[J].计算机测量与控制, 2016, (2) :49-52.DOI:10.
  [2]车伍, 杨正, 赵杨, 等.中国城市内涝防治与大小排水系统分析[J].中国给水排水, 2013, (16) :13-19.

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