四川某片區(qū)市政排水管道的規(guī)劃

李彥龍（中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司，四川 成都 610000）

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四川某片區(qū)市政排水管道的規(guī)劃

李彥龍（中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司，四川 成都 610000）

市政排水管道為城市雨水、污水排水的主要通道，其對保證片區(qū)雨水、污水的順利排放，推進(jìn)雨、污分流工作及環(huán)境保護(hù)工作具有重要意義。經(jīng)排水管道規(guī)劃明確的排水體制、排水管道排向、服務(wù)面積、管徑、標(biāo)高等參數(shù)，對指導(dǎo)城市排水管道的設(shè)計、建設(shè)具有重要意義。

排水管道規(guī)劃；海綿城市建設(shè)；洪水頂托

1　項目概述

1.1片區(qū)概況

本次規(guī)劃片區(qū)為四川某市規(guī)劃新區(qū)，規(guī)劃區(qū)以居住用地、商業(yè)用地、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)用地為主，規(guī)劃區(qū)面積約 11km2，其中建設(shè)用地約9km2，規(guī)劃居住人口約10萬人。

1.2現(xiàn)狀排水情況

規(guī)劃區(qū)總體地勢為北高南低，西高東低。規(guī)劃區(qū)西側(cè)邊界外以山地為主，東側(cè)、北側(cè)邊界外為江河及其防洪堤，片區(qū)南側(cè)江河上設(shè)置有水電站，雨水出口位于南側(cè)水電站壩后。片區(qū)水系發(fā)達(dá)，現(xiàn)狀水系一般自北向南、自西向東排放，水系主要以片區(qū)南側(cè)水電站壩后河道為出口。

片區(qū)分布有少量居民自建房及工廠等，由于片區(qū)污水處理廠暫未建成，片區(qū)污水主要以化糞池、沼氣池等簡易設(shè)施處理后就近排入溝渠、水系，給當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成污染。

1.3片區(qū)地質(zhì)情況

片區(qū)現(xiàn)狀用地以農(nóng)業(yè)用地為主，除西側(cè)少量山地外，其余均為平原地帶。片區(qū)地質(zhì)自上而下依次為耕植土、粉質(zhì)粘土、砂卵石層等。其中砂卵石層透水性良好。

1.4現(xiàn)有相關(guān)規(guī)劃

規(guī)劃區(qū)已有總體規(guī)劃及片區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃、片區(qū)水系規(guī)劃等。

總體規(guī)劃及片區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃：對片區(qū)用地、片區(qū)水系、市政管線、污水處理廠等已有相應(yīng)階段的規(guī)劃方案。

片區(qū)水系規(guī)劃：對片區(qū)水系做了詳細(xì)規(guī)劃，明確了設(shè)計洪水位、溝底高程、渠道斷面、渠道匯水面積等內(nèi)容。

1.5規(guī)劃內(nèi)容及期限

本次規(guī)劃主要內(nèi)容為片區(qū)排水管道規(guī)劃，規(guī)劃期限與片區(qū)總體規(guī)劃規(guī)劃相一致，為2015～2020年。

1.6排水體制選擇

根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》及環(huán)境保護(hù)的要求，片區(qū)排水體制為分流制。

2　排水管道規(guī)劃

2.1雨水管道規(guī)劃

2.1.1雨水系統(tǒng)分區(qū)規(guī)劃

本次規(guī)劃雨水系統(tǒng)分區(qū)需結(jié)合片區(qū)規(guī)劃水系，根據(jù)片區(qū)水系規(guī)劃，可供片區(qū)雨水管道排入的規(guī)劃水系共有8條排洪溝渠，因此，片區(qū)雨水分區(qū)亦分為8個分區(qū)，每個分區(qū)對應(yīng)一條規(guī)劃水系作為分區(qū)雨水排出口，片區(qū)規(guī)劃水系最終均排入片區(qū)南側(cè)水電站壩后。

2.1.2雨水管道平面規(guī)劃在結(jié)合片區(qū)道路規(guī)劃的基礎(chǔ)上，雨水管道平面位置一般布置在規(guī)劃道路下，同時根據(jù)道路坡向及規(guī)劃水系位置考慮雨水管道排向，雨水排水采用就近排放的原則，規(guī)劃雨水管道就近排入片區(qū)規(guī)劃水系。

2.1.3雨水管道豎向規(guī)劃

考慮到與其它地下管道交叉的需要，雨水管道起端覆土一般按2m考慮，為合理控制管道埋深，管道坡向與道路坡向一致的路段，一般取道路坡度為管道坡度，相反的路段，一般取規(guī)范允許的較小坡度為管道坡度，以便盡量減小管道埋深。除此之前，雨水管道高程還需與沿線涵洞、地下管線、地下構(gòu)筑物、管道出口水系、溝渠等相協(xié)調(diào)。規(guī)劃雨水管道采用管頂平接。

2.1.4雨量計算

本次雨量的計算主要采用了推理公式計算法 （用于集雨面積在2km2以內(nèi)的雨水管渠）計算。

推理公式計算法：Q=q×φ×F

式中：Q——雨水流量（L/s）；

q——設(shè)計暴雨強度［L/（s*ha）］；

φ——綜合徑流系數(shù)；

F——匯水面積（ha），根據(jù)規(guī)劃地形高程劃分管道匯水面積。

暴雨強度公式采用當(dāng)?shù)乇┯陱姸裙剑?/p>

式中：P——設(shè)計降雨重現(xiàn)期（年）；

t——降雨歷時（min），t=t1+t2，t1為地面集水時間：取5～10min。t2為管渠內(nèi)流行時間。

2.1.5管渠水力計算公式

雨水管道水力計算按滿流計算。

流量Q=v·A（m3/s）

式中：A-水流有效斷面面積（m2）；v-水流斷面的平均流速（m/s）。

式中：R——水力半徑（m），R=A/P，P-濕周（m）；

I——水力坡降，重力流管渠按管渠底坡降計算，I= h/l（管渠起終點高差與該段長度之比）；

n——粗糙系數(shù)，其取值與管道材料相關(guān)。

2.1.6主要參數(shù)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計暴雨重現(xiàn)期

根據(jù)片區(qū)控規(guī)及 《室外排水設(shè)計規(guī)范》（2014年版）的要求，雨水重現(xiàn)期取值為：

一般地區(qū)重現(xiàn)期采用P=2～3年。

重要干道、重要地區(qū)重現(xiàn)期P=5年。

（2）綜合徑流系數(shù)

綜合徑流系數(shù)ψ：對于建筑密集、城市化面積較高的城區(qū)采用ψ＝0.65，其余地區(qū)采用ψ＝0.60，綠地采用ψ＝0.25。

2.1.7雨水管道規(guī)劃成果

經(jīng)過上述規(guī)劃過程，得出片區(qū)雨水管道規(guī)劃管徑為d600～d1600，規(guī)劃雨水箱涵尺寸為BXH=1.5×1.0m～BXH=2.5× 1.5m。規(guī)劃雨水管渠總長約47km，采用鋼筋混凝土管及現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵，總投資約1.67億元。

2.2污水管道規(guī)劃

2.2.1污水系統(tǒng)分區(qū)規(guī)劃

本次規(guī)劃污水系統(tǒng)分區(qū)需結(jié)合片區(qū)污水處理廠規(guī)劃及道路平面、豎向規(guī)劃，根據(jù)片區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃，片區(qū)規(guī)劃有一座污水處理廠，布置于片區(qū)南側(cè)地塊。根據(jù)片區(qū)道路平面、豎向規(guī)劃，自北向南貫穿整個片區(qū)的道路主要有兩條，同時上述兩條道路地勢較低，因此本次規(guī)劃考慮將片區(qū)污水主干管布置于上述兩條道路。根據(jù)污水主干管的走向，本次規(guī)劃區(qū)污水系統(tǒng)共分為兩個分區(qū)，片區(qū)污水最終均進(jìn)入污水處理廠。

2.2.2污水管道平面規(guī)劃

在結(jié)合片區(qū)道路豎向規(guī)劃的基礎(chǔ)上，污水管道平面位置一般布置在規(guī)劃道路下，污水主干管布置盡量靠近排水大戶及城市主干道，考慮到片區(qū)規(guī)劃水系發(fā)達(dá)，本次污水管道布置時盡量避免穿越規(guī)劃水系，以便優(yōu)化污水管道埋深。片區(qū)污水主管道最終進(jìn)入城市污水處理廠，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)入片區(qū)規(guī)劃水系排放，城市污水也可經(jīng)深度處理為中水，供城市綠化、澆灑等用水。

2.2.3污水管道豎向規(guī)劃

考慮到與其它地下管道交叉的需要，污水管道起端覆土一般按3.0m左右考慮，豎向總體上污水管道置于雨水管道之下。為合理控制管道埋深，管道坡向與道路坡向一致的路段，一般取道路坡度為管道坡度，相反的路段，一般取規(guī)范允許的較小坡度為管道坡度，以便盡量減小管道埋深。除此之前，污水管道高程還需與沿線涵洞、地下管線、地下構(gòu)筑物、溝渠等相協(xié)調(diào)。污水管道采用管頂平接或水面平接。

2.2.4污水管道水量計算

污水量計算采用面積比流量計算的方式，根據(jù)相似城市經(jīng)驗，確定污水支管面積比流量q0取值為1.0L/s·ha（平均日平均時），污水干管面積比流量q0取值為0.8L/s·ha（平均日平均時）。

Qz=q0×F×Kz

式中：Qz-設(shè)計管道污水量（L/s）；q0-面積比流量（L/s·ha），F(xiàn)-管道匯水面積（ha）；Kz-總變化系數(shù)?？傋兓禂?shù)Kz由Kz= 2.7/Q平0.11計算而得，其中：Q平-平均日平均時污水量（L/s）。

2.2.5管渠水力計算公式

污水管道水力計算公式同雨水管道公式。污水管道按非滿流考慮，其充滿度根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》（2014年版）要求確定。

2.2.6污水管道規(guī)劃成果

經(jīng)過上述規(guī)劃過程，得出片區(qū)污水管道規(guī)劃管徑為d400～d1200，規(guī)劃污水管道總長約52km，采用鋼筋混凝土管，總投資約0.8億元。

3　海綿城市建設(shè)措施

為響應(yīng)國家關(guān)于建設(shè)海綿城市的要求，大力推進(jìn)建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”，結(jié)合片區(qū)用地規(guī)劃、規(guī)劃區(qū)地質(zhì)條件等因素，提出了規(guī)劃區(qū)可采用的海綿城市建設(shè)措施主要有以下幾個方面：

3.1透水鋪裝

規(guī)劃區(qū)的人行道、廣場等需要硬質(zhì)鋪裝的地面可采用透水性良好的材料，停車場等使用可滲透地面，將雨水充分下滲形成地下水，補充地下水源，減少地面徑流量。

3.2雨水調(diào)蓄池

與片區(qū)規(guī)劃水系相結(jié)合，在水系周邊綠地設(shè)置雨水調(diào)蓄池，既可起到調(diào)整洪峰流量的作用，減緩洪峰排洪壓力，又可將貯存的雨水用作城市道路、綠地澆灑用水。

3.3屋面雨水收集系統(tǒng)

對于規(guī)劃區(qū)建筑，建議設(shè)置屋面雨水收集系統(tǒng)，收集主要采用綠化屋面或者屋面雨水收集器，收集到的雨水通過雨水罐存儲，可作為綠化澆灑、景觀用水等。

3.4下凹式綠地

下凹式綠地是在城市綠地設(shè)置的下凹的綠化區(qū)域，利用下凹空間充分收集、下滲雨水、削減洪峰流量、減少地表徑流，有效增加了雨水調(diào)蓄容量、下滲時間的一種措施。針對規(guī)劃區(qū)，建議可在城市規(guī)劃綠地、公園等設(shè)置下凹式綠地。

3.5淺草溝、卵石溝及生態(tài)濾溝

可在綠地區(qū)域內(nèi)修建淺草溝、卵石溝及生態(tài)濾溝，與市政雨水主管連通，并設(shè)置沉泥設(shè)施，優(yōu)先收集雨水儲存，多余雨水排入城市雨水管道或城市規(guī)劃水系。收集的雨水可用作城市綠化、道路澆灑等市政用水。

淺草溝表面鋪設(shè)草坪，內(nèi)填一定級配的礫石、卵石及種植土，利用這種近似自然植被的生態(tài)條件增強對雨水（尤其是初期雨水）的截流效果，起到減水減沙的過濾和水土保持作用。卵石溝是填有一定級配卵石的可滲濾排水溝，可促進(jìn)初期雨水的入滲，并對后期雨水進(jìn)行過濾并輸送。卵石溝能去除原雨水中大多數(shù)的懸浮顆粒，及部分有機物和氮磷。

3.6人工濕地

結(jié)合片區(qū)景觀綠化設(shè)計，建議在規(guī)劃區(qū)低洼綠化帶設(shè)置生態(tài)濕地，將雨水收集后排入生態(tài)濕地，利用生態(tài)系統(tǒng)將污染較嚴(yán)重的初期雨水進(jìn)行自然凈化，處理后排放到片區(qū)規(guī)劃水系或進(jìn)行資源化利用。人工濕地既起調(diào)蓄洪水作用，又為城市增加一道亮麗的風(fēng)景線。

4　關(guān)鍵技術(shù)問題的處理

4.1洪水頂托問題

在洪水期，規(guī)劃區(qū)雨水管、渠雨水的排放均受到出口河道洪水的頂托作用，為盡量減小洪水頂托的影響，避免片區(qū)雨水內(nèi)澇積水。本次規(guī)劃對規(guī)劃水系沿線洪水位進(jìn)行了復(fù)核計算，對于溝渠超高較小、易發(fā)生內(nèi)澇積水的路段，采取增大雨水管道管徑、減小雨水管道規(guī)劃坡度，以便減小頂托段水頭損失的方式避免產(chǎn)生內(nèi)澇積水。

4.2污水管道與規(guī)劃水系高程交叉問題

本次規(guī)劃區(qū)規(guī)劃水系發(fā)達(dá)，污水管道難免會與規(guī)劃水系產(chǎn)生交叉，為避免交叉后增加污水管道埋深，增加工程投資，本次規(guī)劃考慮除必須與規(guī)劃水系交叉的污水管道外，其余盡量避免污水管道與規(guī)劃水系產(chǎn)生交叉。

5　結(jié)論

市政排水管道規(guī)劃的編制是十分必要的，本次從規(guī)劃階段對片區(qū)排水管道的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了明確，提出了海綿城市建設(shè)的相關(guān)措施，規(guī)劃成果科學(xué)可行，可作為后續(xù)市政排水管道設(shè)計、建設(shè)的依據(jù)及指導(dǎo)性文件。

［1］《室外排水設(shè)計規(guī)范（GB50014-2006）（2014年版）》.中國計劃出版社，2014，3.

［2］《給水排水設(shè)計手冊第5冊——城鎮(zhèn)排水》（第二版）.中國建筑工業(yè)出版社，2004，4.

［3］《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》.住房城鄉(xiāng)建設(shè)部，2014，10.

李彥龍（1983-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事給排水工程設(shè)計工作。

TU991

A

2095-2066（2016）17-0051-02

2016-6-5