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青藏铁路给排水工程设计难点及解决方法

时间:2003-12-28 07:29

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铁一院环设处栗健

青藏高原地理位置独特,地质条件复杂,常年“滴水成冰”。青藏铁路格拉段穿越多年冻土地段560km左右,使供水管道及贮水构筑物的防冻、保温问题非常困难。
青藏高原生态环境脆弱,环境自净能力非常差。污水若不经处理或经简单处理后排入河流、湖泊,将造成河流、湖泊的水质变坏,使大量的以河流、湖泊为栖息场所的鸟类、鱼类等生物大量死亡,并可能造成环境的进一步恶化。
“冻土”和“污水处理”成了青藏铁路给排水工程亟须攻克的两大难关。
新材料新技术大显身手
给排水多年冻土区管道的铺设形成可分为:深埋式、浅埋式、地沟式、路堤式及架空式。20世纪70年代,在青藏高原的风火山试验基地曾做过浅埋式和地面路堤式上水保温管道及地上保温水池的试验、研究工作,但由于当时的科技水平及财力所限,保温管道的试验研究结果并不能直接应用于青藏铁路。
随着时代的发展,新材料、新工艺大量出现,自动测温、自动加热、自动放空及各种新材料的现场制备等技术在低海拔地区已得到广泛的应用,经过科研、设计人员的共同努力、探索,将给排水设施建到青藏铁路上的设计思路已经形成,有待于进一步实验验证后可解决青藏沿线常年无给排水设施的现状。
目前设计人员已收集了大量的资料,在现有的对冻土区地质条件认知的基础上,利用ANSYS等工程软件做计算机模拟分析,评价现有的技术能否应用于青藏线上,在计算机模拟分析的基础上,对需进一步实验室试验的方案做实验室试验,并将切实可行的方案在试验工程中做现场试验。
由于铁路地区用水量较少,给排水管道在夜间水不流动时易造成冻道内液体冻结。为防止管道冻结,需对给排水管道作保温处理,目前较好的保温材料主要采用聚氨酯或福利凯保温材料,但是,仅对管道做保温处理并不能保证管道内的水温始终保持不冻结,为此,对管道内的液体还需做加热处理。
青藏铁路给排水管道的加热方式采用沿程加热(即沿管道长度方向设置加热设施)的方式,分设不同的加热段落,对需要加热的管段分别加热,采用管道自动加热系统及自动测温系统。管道的自动测温系统中拟采用灵敏度较高的测温元件,其测温精度要求<0.02℃,使用寿命在20年以上。
混凝土或钢筋混凝土构筑物异热系数大,热量传递快,构筑物内常年贮存有正温的液体,因此对冻土层会产生较大影响,造成融沉,形成不均匀下陷或产生较严重的冻拔,相应采用的措施为:1.基础换填粗粒化;2.在基础和构筑物外层之间增加隔热层。选择隔热材料要考虑材料的承压能力,抗渗能力,施工工艺。如何提高混凝土的抗渗能力,是否需要在池内壁设置抗渗防腐涂层,还需要通过实验室及现场验证方可确定。
老工艺老方法改天换日
根据《青藏铁路格尔木至拉萨段、格尔木至唐古拉山口环境影响报告书》及其批复的要求,沱沱河站污水经处理达到《生活饮用水水源水质标准》“二级”标准的要求后,排入沱沱河,但目前还无任何污水处理工艺可将污水处理后达到如此标准。
青藏铁路污水处理的难点主要集中在以下几方面:现有的污水深度处理工艺多为生物化学处理方法,但由于青藏铁路格拉段所经地段属低纬度高原、高寒地区,年平均气温小于0℃,不利于污水处理所需的微生物生长,而利用现有的、成熟的物理化学方法不可能达到环保要求,况且在低纬度高原、高寒地区对污水进行处理的经验还很少。
针对青藏铁路的特殊自然条件,我们收集了大量的国内外污水处理工艺,对各种工艺进行了认真的分析、总结,并对有可能串联后采用的工艺进行排列组合,对排列组合后的各种工艺分析后,初步确定了采用串联物理化学工艺的方法处理生活污水,对其中间工艺大胆采用了最新的科研成果———高效催化电氧化技术。此串联工艺已通过实验室试验,处理后污水所监测水质项目符合《生活饮用水水源水质标准》“二级”标准,达到了预期的目的,此工艺有待于进一步的现场试验后,用于青藏铁路沱沱河站的污水处理。(《科技日报》)

编辑:全新丽

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