排水管道系统和排水沟发生渗漏可能引起的管道破坏主要有污水溢出管道以及地下水和土体进入管内。
(1)污水溢出
在管道领域内有一个普遍认同的观点:在含有固体颗粒的污水中,渗漏不会发生,因为这些固体颗粒可以起到密封管道和堵塞渗漏处的作用。
管道渗漏有两种方式,即管内的污水溢出管外和管外的地下水进入管内,具体会发生哪种情况,主要取决于下水管线和地下水之间的高程关系,管接头处的渗漏类型。
对于压力管道,只要发生管道破坏,就必须立即考虑管内流体溢出的问题。在压力较小的管道内,流体渗漏通常会在管内阻塞、管流不畅的情况下发生。
而重力流管道通常在以下情况会发生渗漏:
①破损区域在排水管道的过水处或横断面上,并且管道部分或完全位于地下水位以上。
②管道内部的压力过载,管内压力远大于管外的压力。
对于管道上某一具体破损点的渗漏,以及渗漏会引起多大的土壤环境条件的改变,都与该管道周围的地下情况密切相关。因此,管线渗漏探查的目的就是对排水管道的外渗情况在作出定量判断并且尽可能的预测其发展趋势。渗漏量测量通常选取典型的已破坏而且正在常选取运行的重力管道,测量流体渗漏的体积,即可得出所需结果。管道外渗所影响的土体范围有时会非常大。在有裂纹有断裂的管道,以及管接头和管道承插口处发生的渗漏,可以测量出大致渗漏量,若发生管壁裂纹破坏,其渗漏量为10~130L/(h·m),若管道承插口处发生破坏,其渗漏量为30~100L/(h·m)。
研究表明,即使是在非常稳定的条件下,水和其他固体颗粒在有缺陷的下水管内的运动也不是一成不变的。对于渗漏问题,有一个现象非常重要,即排水管道的破损处在渗漏开始的数小时或数天会达到一个平衡。达到平衡后,管道周围会形成比较稳定的湿土区,并建立固定的渗流孔隙和渗流通道。此外,平衡之后,如果管道的使用稳定,内外情况没有发生变化,渗流量呈缓慢减少的趋势。但是当管道内部的排放波动强烈,表层水剧烈扰动以及受到机械力的作用时(如用水做介质进行高压清管和做管道渗漏测试),渗漏处建立的平衡即会立即发生破坏,破坏之后过一定时间虽然会再次达到新的渗漏平衡,但是渗漏量已经比原来大为增加。
一般来讲,管壁裂纹、管接头处渗漏以及分接头安装不当等管道破坏会导致管道渗漏,影响其正常运行。但是,在该管道的破损及其邻近处,微生物会迅速增长,污水管内固体颗粒也会发生沉积,因此管道渗漏量会在破损发生一段时间之后减小,甚至可能完全停止向外渗漏。尽管如此,渗流通道也可能由于其自身孔隙形状的不规则而被再次冲开。在土体孔隙度较大或管道破损较严重的情况下,可以肯定的判断,渗漏一定会发生,只是大小有所不同。
试验研究表明,管道上部土体和基层材料的黏聚性对管道外渗的影响非常大。当自封管道处于非黏土以及泥土中时,管道发生的渗漏量要大于其在黏土层中的渗漏量。
如渗漏了未经处理的废水,则会对周围的土壤环境造成污染,该渗漏是否会引起地下水的污染,取决于以下一些条件:
①渗流通道的延伸长度。
②微生物在土体中的增殖程度以及污水中含有的物质自我净化的状况。
③土体的过滤效应。
在调查渗漏污水对周围土体的污染状况时,不同的国家使用的评定标准不一样。
(2)地下水和土颗粒进人管内
如果发生渗漏的重力流管道、雨水管道结构以及排水管道系统长期或临时处于地下水位以下,则地下水就会渗入管内,同时,土颗粒也会被水冲刷并流入管内。
水从管道的外部渗入,构成了管内污水的一部分,最后被一起处理掉。外部进入的水不论在污水管道还是雨水管道中,都不是管道正常运行的状况。
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