在現(xiàn)代城市化進程中，排水管道及其構(gòu)筑物作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，承擔(dān)著防洪排澇、污水處理等關(guān)鍵功能。然而，隨著使用年限的增加，排水管道在運營過程中不可避免地會出現(xiàn)各種缺陷，這不僅影響管道的正常運行，還可能引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境和安全問題。排水管道缺陷的主要成因有哪些？

1、污泥淤塞沉積（排水管道缺陷的主要成因）

污泥沉積是排水管道運營中最常見的缺陷之一。隨著時間的推移，管道內(nèi)的固體顆粒和有機物在水流的作用下逐漸沉積，形成淤塞層。這不僅減少了管道的有效通徑，還增加了水流阻力，導(dǎo)致水流速度減緩，進一步加劇沉積。管道污泥沉積淤塞是不可避免的，其關(guān)鍵在于沉積的時間與淤塞的程度，這主要取決于水流中懸浮物的含量以及流速的變化情況。

（1）沉積機制與影響因素

排水管道中的污水通常含有各種固體懸浮物，其中相對密度大于1的固體物質(zhì)被稱為可沉降固體雜質(zhì)。當(dāng)水流速度較低、流量較大且懸浮物顆粒相對密度和粒徑較大時，這些可沉降固體會以較快的速度沉降，導(dǎo)致管道內(nèi)污泥沉積速度加快。

（2）影響因素包括

· 懸浮物含量：水流中懸浮物的濃度越高，沉積物的積累速度越快。

· 流速變化：管道中的流速并非恒定不變，實際流速可能因局部阻力變化而波動。流速降低時，沉降速度增加，促使更多污泥沉積。

· 顆粒特性：顆粒的大小和密度決定了其在水流中的沉降行為。較大且密度高的顆粒更易沉降，形成淤塞層。

· 管道設(shè)計：管道的坡度、直徑和彎頭設(shè)計等因素也會影響污泥的沉積情況。設(shè)計不合理的管道容易形成低流速區(qū)域，促使污泥積累。

2、水流沖刷（排水管道缺陷的主要成因）

水流沖刷是指高流速水流對管道內(nèi)壁的侵蝕作用。長期的沖刷會導(dǎo)致管道表面粗糙度增加，產(chǎn)生微裂紋，甚至引發(fā)管道破裂。尤其在雨季或暴雨期間，水流量驟增，更容易導(dǎo)致沖刷現(xiàn)象。

（1）穩(wěn)定流與壓力流的影響

在正常運營條件下，排水管道中的水流通常保持穩(wěn)定、均勻且無壓。然而，實際使用中，管道或其某些部位可能會出現(xiàn)壓力流動的情況。例如，在突發(fā)性暴雨或管道堵塞時，雨水管道內(nèi)可能會瞬時出現(xiàn)不穩(wěn)定的壓力流動。這種壓力流動會導(dǎo)致水頭變化，進而改變水流的原有形態(tài)，尤其是在流動狀態(tài)轉(zhuǎn)為紊流的情況下。

（2）懸浮物對沖刷作用的增強

在壓力流動和紊流狀態(tài)下，水流中懸浮物的含量通常會顯著增加。這些懸浮物在高速流動中對管道內(nèi)壁及構(gòu)筑物表面產(chǎn)生更為劇烈的沖刷作用，導(dǎo)致磨損程度加劇。懸浮物不僅增加了物理侵蝕力，還可能攜帶化學(xué)腐蝕劑，加速管道材料的老化和腐蝕。

（3）水動壓力對構(gòu)筑物的破壞

持續(xù)的水動壓力作用會導(dǎo)致排水構(gòu)筑物的松動和脫落，特別是在結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，如接縫處和受水流沖擊較大的部位。這些破壞通常從局部開始，隨著時間的推移逐漸擴大，最終影響整個排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能性。

3、腐蝕（排水管道缺陷的主要成因）

排水管道長期暴露在含有腐蝕性物質(zhì)的污水中，容易發(fā)生化學(xué)腐蝕和生物腐蝕。這兩種腐蝕類型會顯著削弱管道材料的結(jié)構(gòu)強度，縮短其使用壽命，進而影響整個排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

（1）化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕主要由污水中的酸性或堿性物質(zhì)引起。在污水中，各種有機物通過微生物分解，經(jīng)歷不同的發(fā)酵階段：

· 酸性發(fā)酵階段：在產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下，有機物大量分解生成有機酸，導(dǎo)致污水呈酸性。這一階段，酸性物質(zhì)如有機酸會與管道材料中的堿性成分發(fā)生反應(yīng)，加速管道的腐蝕過程。

· 堿性發(fā)酵階段：隨著CO?、NH?、N?和H?S等氣體的產(chǎn)生，甲烷細(xì)菌將CO?與H?O反應(yīng)生成CH?，導(dǎo)致污水酸度下降，進入堿性發(fā)酵階段。盡管酸度有所下降，但在這一階段，某些堿性物質(zhì)依然會對管道材料產(chǎn)生腐蝕作用，尤其是在水泥混凝土為主要材料的管道中表現(xiàn)尤為明顯。

（2）生物腐蝕

生物腐蝕是由微生物活動引起的腐蝕現(xiàn)象。污水中的微生物在管道內(nèi)壁繁殖，形成生物膜，這些生物膜不僅促進了化學(xué)反應(yīng)，還能產(chǎn)生有機酸和其他腐蝕性物質(zhì)，進一步加速管道的腐蝕過程。生物腐蝕在有機物含量高、流速較低的管道環(huán)境中尤為嚴(yán)重。

（3）腐蝕對管道的影響

腐蝕不僅會導(dǎo)致管道材料的強度降低，增加管道破裂和泄漏的風(fēng)險，還會影響排水系統(tǒng)的整體效率和安全性。例如，腐蝕嚴(yán)重的管道容易發(fā)生堵塞，降低排水能力，增加內(nèi)澇風(fēng)險。此外，腐蝕產(chǎn)物可能進入污水處理系統(tǒng)，影響處理效果和環(huán)境質(zhì)量。

4、外荷載（排水管道缺陷的主要成因）

外部荷載指的是來自地表或周邊環(huán)境的壓力，如交通運輸、地震活動、建筑施工等。這些荷載會對排水管道及其構(gòu)筑物施加額外的壓力，導(dǎo)致管道變形、產(chǎn)生裂縫甚至破裂。當(dāng)排水管道及構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)強度不足時，外荷載的變化（例如土地強度降低、排水構(gòu)筑物中水動壓力的波動引發(fā)的水擊效應(yīng)，以及外部荷載增加導(dǎo)致的土壓力變化）會使構(gòu)筑物產(chǎn)生明顯的變形和受力擠壓，從而出現(xiàn)裂縫、松動、斷裂、錯位、下沉和位移等損壞現(xiàn)象。

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