排水系統

排水系統（sewerage system）是指排水的收集、輸送、水質的處理和排放等設施以一定方式組合成的總體。 用以除澇、防漬、防鹽的各級排水溝（管）道及建築物的總稱。它主要由田間排水調節網、各級排水溝、蓄澇湖泊、排水閘、抽排泵站和排水容泄區等組成（見圖）。排水區的多餘水量首先匯入田間排水調節網，然後經各級排水溝或經湖泊滯蓄後再由排水閘或抽排站排至容泄區。

基本介紹

• 中文名：排水系統
• 外文名：sewerage system
• 類別：交通工程
• 用途：除澇等
• 組成：調節網等
• 要求：自流排水等

基本概念

排水系統（sewerage system）是指排水的收集、輸送、水質的處理和排放等設施以一定方式組合成的總體。 用以除澇、防漬、防鹽的各級排水溝（管）道及建築物的總稱。它主要由田間排水調節網、各級排水溝、蓄澇湖泊、排水閘、抽排泵站和排水容泄區等組成（見圖）。排水區的多餘水量首先匯入田間排水調節網，然後經各級排水溝或經湖泊滯蓄後再由排水閘或抽排站排至容泄區。

分類

調節網

田間排水調節網的作用是匯集地面的降雨積水、降低地下水位和防止澇、漬及土壤次生鹽鹼化。田間排水調節網分明溝、暗溝（管）、豎井等幾種。明溝主要用以排除地表徑流，當明溝有足夠的深度和間距時，也可以發揮控制地下水位的作用。明溝排水具有施工簡單、投資少、見效快的優點，但開挖工程量大、占地多，而且存在坍坡、淤積、生長雜草等問題。暗管排水主要用以控制土壤水分和降低地下水位。由於它不占耕地，有利於機耕，近代世界各國已廣泛採用。它的主要缺點是容易塌坡淤塞，施工時要注意質量和做好濾層。在地表透水性差而地層淺部有良好砂層時，可採用豎井排水或結合井灌起到排水作用。豎井排水可以形成較大的降深，能有效地控制地下水位，還可減少田間排水系統和土地平整工作量。但它需消耗能源，在地表土層透水係數過小或下部承壓水的壓力過高時，難以達到預期的排水效果。

排水溝道

排水溝道一般分為乾溝、支溝、斗溝等數級，當排水面積較大或地形較複雜時，排水溝道級數可適當增加。它主要用以排水，有時也起到蓄水和滯水作用。通常採用明溝將澇（漬）水自流排入容泄區。但在一些地區，汛期外江水位高於排水區內的溝道水位，澇水不能自流排出，須設定泵站抽排。為了節省排水費用和能源，還要儘量利用排水區內的湖泊、窪地滯蓄一部分澇水。

布置要求

排水系統的布置應全面規劃，儘量做到：

①排水溝道要處於控制面積的最低處，以求儘量自流排水。

②根據地形應將排水地區劃分為高、中、低等片，做到高水高排，低水低排,自排為主,抽排為輔。

③排水乾溝的出口應選擇在容泄區水位較低和河床比較穩定的地方。

④下級排水溝道的布置要為上級溝道排水創造良好的條件，乾溝要儘可能布置成直線。此外，排水溝布置要避開土質差的地帶，以節省工程費用並使排水安全及時。

⑤在有外水入侵的排水區，應布置截流溝或撇洪溝，使外來的地面水和地下水直接引入排水乾溝或容泄區。

類型

國內外關於城市高架橋橋面排水的方式有很多種，通過對不同高架橋橋面排水系統的歸納和總結，依據排水系統進水口截流方式的不同，可將高架橋橋面排水系統分為以下三類:進水口接泄水管直接下排方式、進水口接排水管和落水管沿橋墩下排方式、防撞欄桿外加排水槽的排水方式。

進水口接泄水管直接下排方式

該種排水方式是較為簡單的高架橋橋面排水方式，適用於橋下無車輛通行的情況。橋面雨水通過橋面橫縱坡匯集到雨水口，雨水口接橫向排水管道(空心板時)或豎向排水管道(連續梁時)將雨水直接沖淋到橋下。目前，在國內外的高架橋排水設計規範中沒有對橋面直接泄水的垂直高度給出明確規定，橋面徑流中可能會帶有腐蝕性的致污物，直接沖淋到橋樑構件會使其腐蝕或形成污垢，對高架橋結構造成不良影響。

進水口接排水管和落水管沿橋墩下排方式

該種排水方式是在進水口接泄水管直接下排方式的基礎上增加了一定的排水管和落水管，橋面雨水通過排水管道排至橋下排水溝或排水口內，適用於橋下有車輛通行的情況。一些已開發國家對橋面徑流的排放有明確規定，要求採用排水管道和泄水管道將橋面水流引至橋下排水口。
在這種排水系統中，進水口的尺寸及間距選擇會影響排水系統的泄水能力。如果進水口尺寸較小，就須減小雨水口間距(我國的橋面排水設計最小間距為5m)以能滿足橋面排水的要求;當雨水口間距較小時，跨中雨水口截流的雨水需經過相當長度的縱向排水管才能到達橋墩處的落水管，在縱向排水管過長且鋪設坡度較小的情況下，管內水流無法達到自淨流速，水流中的雜質易在排水管道內沉澱，導致管道堵塞排水不暢。若只在橋墩處設定雨水口，橋面雨水口間距變大，縱向排水管道長度較短且鋪設坡度較大，管內水流速度較大，滿足水流自淨的要求，不易形成管道阻塞，但進水口的尺寸也必須同時增大，寬度一般取為40cm左右。

防撞欄桿外加排水槽的排水方式

對於橋下有車輛通行的情況，為保證排水系統的維護和清通工作的便利，常在高架橋防撞牆外現澆一條排水槽，斷面尺寸一般取30cmx SOcm。橋面雨水口接橫向排水管道將橋面水流排至排水槽，水流經過排水槽通過橫向排水管道和落水管道，沿橋墩排至高架橋橋下排水溝或排水口。該種方法的優點在於即使發生阻塞現象，也能及時發現並維護，但防撞欄桿外加排水槽對橋樑外觀有一定影響。

改進方向

在高架橋橋面雨水排水系統設計中，橋面橫縱坡的取值是影響橋面泄水流速和流量的重要因素，我國公路排水設計規範‘”規定高架橋橋面應具有不大於2%、不小於0.5%的排水坡度。在實際高架橋排水系統設計中，橋面坡度過小會導致橋面水流速度小、單位時間內匯水流量小，嚴重影響橋面排水系統的泄水效率，引起橋面積水;橋面坡度設計過大，單位時間內橋面的匯水流量較大，橋面匯水流量超過雨水口的泄水流量同樣會造成橋面積水，且橋面坡度過大不利於行車安全。因此，高架橋橋面坡度的取值應綜合考慮泄水流量與橋面積水的問題，在滿足行車安全和規範要求的前提下，最大限度地為排水系統的泄水流量服務。
除了橋面坡度的取值，雨水口參數設計也是影響橋面泄水流量的因素，雨水口設計參數主要包括雨水口的尺寸、位置和間距。根據公路排水設計規範規定:橋面排水一般採用寬度為200-300mm、長度為300~400mm的矩形雨水口，頂部採用格柵蓋板;雨水口的位置宜設在橋面行車道邊緣處，最大泄水間距不宜超過20m。在雨水口設計中應滿足橋面泄水流量的要求，避免造成雨水口浪費或不足。傳統高架橋排水系統在雨水口頂部設定雨水蓖子，雖能攔截較大體積的雜物，但仍有部分雜物會通過雨水蓖子進入排水系統，沉積在排水橫管內，堵塞排水管道，降低排水效率。因此，在高架橋排水系統設計中，應充分考慮排水系統的防堵問題，除採用雨水蓖子外還應在雨水口內增加防雜物的其他設施。
高架橋橋面排水不暢除了橋面坡度及雨水口的設定問題外，還有雨水口內漩流形成的摻氣、雨水口的堵塞、排水管道泥沙沉積等問題，橋面坡度和雨水口設計只是改善傳統高架橋排水的外部因素，若要從根本上解決強降雨條件下高架橋橋面上的積水問題，必須從原理上改變傳統排水系統重力流的泄水方式。屋面虹吸排水系統的研究現狀表明，在具有一定高差的條件下，排水系統中引進雨水斗裝置能有效減少管內水流中的摻氣量，使管內水流達到滿流從而產生虹吸作用。城市高架橋在自身高度上具有一定的優勢，滿足產生虹吸作用的所需的高差，若要使其排水系統產生虹吸作用，關鍵在於去除水流中的空氣達到滿流。因此，高架橋排水系統設計時應在雨水口處設定一定的雨水斗裝置，使水流中的水氣分離，達到防旋流的目的，這是高架橋排水系統形成虹吸作用的關鍵。