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摘要:近几年,由于全球气候变化,极端天气导致了城市经历着一场又一场的暴雨,国内不少城市都发生了“看海”现象,城市下穿隧道、地铁站等城市重要节点由于排水不畅甚至积水严重,直接影响着人们的生活,因此,作为城市建设的一员,无时无刻不在思考着如何将城市雨水排放做到更好,如何更加合理的设计建筑与道路两者的雨水排放系统。
关键词:分流制;重现期;雨水泵站;海绵城市;建筑与市政
随着城市化建设进程的加快,城市道路和园林绿地的下垫面被大量无机材料填充,加之城市规划建设的不合理,部分阻碍了道路和绿地表面雨水的下渗,大量地表雨水直接增加了市政排水管道的排水压力,由此导致的城市内涝和洪涝灾害频发。频繁的城市内涝和洪涝灾害给人们的生活带来了严重的影响,亟须解决城市的雨洪问题。
1雨水规划设计的重要性
科学的市政雨水规划是一个城市正常发展的基本条件之一,其重要性主要表现在以下三点:首先,提高市政工程的社会效益和经济效益,优化雨水基础设施的整体配置。其次,对后续的工作进行科学合理的指导,进一步提升市政雨水系统的利用效率。最后,与其他城市工程有机结合,增强不同城市功能间的协同作用,减少重复建设,提高节能环保。
2城市建筑及市政工程雨水系统设计
2.1分流制
由于历史遗留问题,我国仍有很多城镇排水系统在沿用合流制排水系统,雨季时合流制管渠承载能力有限,污水从检查井中或管网末端溢流,造成城市内涝及受纳水体的严重污染,因此,合流制管渠改造迫在眉睫。建成区进行分流制改造,涉及问题多,困难和投资都是巨大的,改造后采用分流制排水系统,将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排放,能够最大程度上解决以上问题,新建区域严格按照分流制系统进行设计,改造区域不具备分流改造条件的不能一味强行改造,合理利用截流措施也能取得较好的收水效果,针对具有雨污分流结构的混流管道,首先要严格改造错接入直排雨水管道的污水管,其次对于雨水错接入污水管的情况可以采用半分流截流式的管网系统。
2.2雨水径流量计算
结合排水专项规划和城市发展的方向,适当提高雨水管渠的设计重现期和径流系数。根据国家规范目前国内城市道路雨水管渠的重现期取值3~5年,立体交叉道路雨水管渠的重现期取值10~30年,其设计标准远远低于其它发达国家,因此,在高度发展城市建设的时代,城市雨水管渠重现期的取值更应该跟上其步伐,既要满足下雨时迅速排放的目的,还要达到暴雨季不形成内涝的目的。
2.3雨水管渠坡度设计
多年设计工作发现,管渠的最小设计坡度往往被忽略,在道路工程项目中,由于道路坡度过缓,雨水管渠顺道路坡度埋设,如果不进行严格的流量流速计算,往往会导致坡度设计过小,管渠水流流速小于规范要求的不淤流速0.6m/s,长期运营后发生严重的淤积现象,使得原本满足过流流量的管道过流面积变小,排水不畅,从而引起路面积水。因此,在雨水管渠设计时,水力计算至关重要,道排工程必须在方案设计时就结合规划确定汇水面积,准确计算管渠设计流量,平均流速根据规范要求进行控制。
2.4管材选择
我国市场上排水管材品种非常多,质量层次不齐,因此在设计选材时既要考虑技术发展的趋势,积极推动新技术、新工艺、新材料的应用,同时又需兼顾经济投入的合理性、安全性等。
目前工程项目最常用的管材为钢筋混凝土管道、HDPE聚氯乙烯管道,前几年随着HDPE排水管的应用规模增大,工程事故也随之增多,在全国范围内多次出现管道由于抗压强度不够,管道破损渗漏,引起路面坍塌,因此,其在工程项目中的使用备受争议。不难看出,HDPE管道也有不少优点,热熔连接使得其施工周期缩短;管内壁光滑、流水摩阻力小,过水断面平均流速大;抗渗性能佳;材料无毒无污染,可回收利用等等。但不乏许多不良商家在其中牟利,因此在某些城市HDPE排水管是禁用的。新型管材并非不能使用,但在选用新型管材之前,必须对其做全面的调查研究,不仅要技术指标符合项目要求,更需要对其施工工艺进行了解,不能单单看管材的结构,接口处理、与检查井的连接等都是重要的考察指标,并能提供行业标准。
2.5雨水泵站
城市雨水系统中需要设置雨水泵站的情况主要分两种,第一,当设计道路标高受限,低于洪水位标高时,雨水无法重力流排入自然水体,则该区域称之为强排区,需在区域低点设置雨水泵站,将雨水抽排至自然水体;第二,城市下穿隧道排水绝大部分没有良好且可靠的自流条件,此时需要设置雨水泵站,将暴雨时汇流至隧道内的雨水收集后通过水泵压力排放至自然水体。雨水泵站位置选择必须考虑周边河流水体的水文条件,距离排水口不宜太远,避免泵站被淹;泵站规模计算时,重现期需按照立体交叉道路雨水管渠重现期取值,合理划分其汇水面积,如下穿隧道雨水泵站需结合道路横坡及栏杆设置情况,判断是否将船槽段外侧辅道上的面积划分进去,或外侧辅道上小部分面积划分进去,切不可漏算少算周边汇水面积;雨水泵站集水池的容积以最大一台水泵流量为标准进行计算,符合国家规范要求;雨水泵站可采用一体化预制泵站,优点为技术成熟,安装方便,占地面积小,施工周期短,全智能监控系统可无人值守,但在选用前务必进行尺寸和深度的核实,避免深度过大或筒径过大,无法进行预制。选择潜水泵时,多台水泵并联工况需通过计算得到,水泵并联时流量扬程都会有一定损耗,不可单纯进行叠加。
2.6海绵城市
雨水不仅能造成城市洪涝,也是城市河流污染的主要原因。为了我们赖以生存的环境,我国也开始大力推进建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”,节约水资源,保护和改善城市生态环境,促进生态文明建设。海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市低影响开发工程设施可以分为两类,一类是雨水调蓄设施,一类是初期雨水处理设施。雨水调蓄设施可选用雨水花园、透水铺装、蓄水池、渗管/渠、雨水湿地、下沉式绿地,初期雨水处理设施可选用滤水桶雨水口或水力颗粒分离器。雨水花园是一种复杂型生物滞留设施。生物滞留设施指在地势较低的区域,通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水的设施。人行道透水铺装的设计,可将降雨初期雨水迅速排干,保证路面干燥整洁,防止路面积水,提高人行、行车舒适度。蓄水池可将雨水收集处理后进行回用,用于绿地喷灌等,均使得雨水利用率增大。下沉式绿地是利用低于周围地面的绿地开放空间承接和贮存雨水,内部种植本土草本植物,达到减少径流外排的作用。
3结语
整体来看,城市市政雨水规划的设计必须科学、严谨、具有前瞻性,并和其他城市相关规划做到协调统一。规划也需要做到与时俱进,伴随着城市的发展同步更新。城市市政雨水规划未来发展中,要积极面对实际工作中遇到的问题,并且提出科学的解决策略,尽量避免有害因素,保障规划设计的目的最大化实现,进一步提升我国市政雨水规划的整体水平。
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