基于城市內(nèi)澇治理的城市強(qiáng)排系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)

劉慶泉

摘 ?要：隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市內(nèi)澇問題也越來越引起人們的關(guān)注。文章首先分析了城市內(nèi)澇的發(fā)生原因，其次分析了基于城市內(nèi)澇治理的城市強(qiáng)排系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)，最后提出了基于城市內(nèi)澇治理的城市強(qiáng)排系統(tǒng)的思想與結(jié)論，希望對城市內(nèi)澇治理工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：城市內(nèi)澇;城市強(qiáng)排系統(tǒng);改進(jìn)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）22-0095-02

Abstract： With the acceleration of urbanization in China， the problem of urban waterlogging has attracted more and more attention. This paper first analyzes the causes of urban waterlogging， then analyzes the improved design of urban strong drainage system based on urban waterlogging control， and finally puts forward the idea and conclusion of urban strong drainage system based on urban waterlogging control， in the hope that it will be helpful to the control of urban waterlogging.

Keywords： urban waterlogging; urban drainage system; improved design

隨著我國城市化進(jìn)程的日益加快，舊有的原生態(tài)雨水排放系統(tǒng)遭到了破壞和改變，大量魚塘、水塘被填平，透水地表被水泥化地表取代等。隨著硬底化面積的增加，城市的內(nèi)澇水災(zāi)就變得越來越嚴(yán)重，雨水集中降落到地面以后便匯聚成超量的地表徑流，若是沒有完善的管網(wǎng)系統(tǒng)作為雨水排水系統(tǒng)，那么城市內(nèi)澇災(zāi)害就會帶來諸多不便，乃至經(jīng)濟(jì)損失。雨水排水系統(tǒng)是排水工程中的一項(xiàng)重要課題，承擔(dān)著將雨水排入河道的任務(wù)。盡管雨水排水系統(tǒng)在現(xiàn)代城市基本上都有，但是排水的等級較低，不足以應(yīng)對大雨、暴雨，所以城市內(nèi)澇仍是一個(gè)需要進(jìn)一步探討解決的問題。

1 城市內(nèi)澇的發(fā)生原因

1.1 全球氣候變暖氣候異常

隨著社會經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動的開展，工業(yè)廢氣排放，導(dǎo)致二氧化碳的排放嚴(yán)重超標(biāo)。同時(shí)，人類社會對森林資源的破壞，影響了降水的分布，直接導(dǎo)致全球氣候變暖，進(jìn)而對降水的分布造成了一定影響，城市內(nèi)澇的現(xiàn)象也應(yīng)運(yùn)而生。近年來，我國的氣候環(huán)境發(fā)生了劇烈的變化，“旱的旱，澇的澇”，全國范圍內(nèi)的降水更加集中，面對集中的暴雨沖擊，城市的排水設(shè)計(jì)系統(tǒng)不適應(yīng)當(dāng)前的實(shí)際需求，尤其是在我國的南方地區(qū)，在雨季導(dǎo)致內(nèi)澇現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)生活。

1.2 不合理的城市排水系統(tǒng)規(guī)劃

解決城市內(nèi)澇的有效方法和途徑，在于完善的排水系統(tǒng)，這也是目前世界范圍內(nèi)廣泛采取的應(yīng)對手段。良好的排水系統(tǒng)，不僅可以解決城市內(nèi)澇現(xiàn)象，同時(shí)將水資源收集起來進(jìn)行，加以利用，循環(huán)使用。由于我國城市化建設(shè)起步較晚，這方面的研究相對比較落后。往往是沒有充分考慮當(dāng)?shù)貧夂蛞约敖涤攴植嫉奶攸c(diǎn)，就設(shè)計(jì)并著手城市建設(shè)，規(guī)劃偏差致使城市內(nèi)澇的問題比較尖銳。

1.3 城市化發(fā)展進(jìn)程過快

地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對當(dāng)?shù)卣畞碚f，發(fā)展意義重大。而城市化建設(shè)進(jìn)程是一個(gè)重要的表現(xiàn)形式，由于沒有從多方面綜合考慮實(shí)際的發(fā)展情況，盲目的進(jìn)行城市化發(fā)展，在沒有與之匹配的排水系統(tǒng)的情況下，迅速的推進(jìn)城市的開發(fā)。而雨季或者降水集中出現(xiàn)的時(shí)候，沒有科學(xué)的排水系統(tǒng)，城市積水不斷上漲，不能及時(shí)排出，直接導(dǎo)致內(nèi)澇災(zāi)害。

2 基于城市內(nèi)澇治理的城市強(qiáng)排系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)

為了應(yīng)對城市化區(qū)域氣象降水的復(fù)雜問題，要詳細(xì)探究內(nèi)澇形成的各種可能因素，通過規(guī)劃建設(shè)、市政管理、水利調(diào)度、環(huán)境控制等多方面的協(xié)同作用下，在對排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要遵循統(tǒng)籌性、前瞻性、科學(xué)性和合理性的技術(shù)設(shè)計(jì)原則，工程措施設(shè)計(jì)的同時(shí)更要考慮到非工程措施的問題，避免后期出現(xiàn)“重建輕管”的不良效果。從排水系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)分析，排水系統(tǒng)包括收水設(shè)施、輸送設(shè)施、末端設(shè)施三部分。收水設(shè)施負(fù)責(zé)將雨水引流入雨水管道;雨水管道承擔(dān)輸送設(shè)施的作用，末端設(shè)施中的雨水泵站是整個(gè)排水系統(tǒng)中的重要設(shè)施，起到提升排水效率的作用。因此，在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，為了更加有效地應(yīng)對城市內(nèi)澇，優(yōu)化改進(jìn)雨水泵站的設(shè)計(jì)以及雨水管道的設(shè)計(jì)是值得重點(diǎn)研究的重要課題。

2.1 科學(xué)合理的規(guī)劃排水系統(tǒng)

相關(guān)部門在進(jìn)行二次排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中，要針對我國大中型城市普遍存在的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷以及不足，進(jìn)行全面而具體的考慮，充分考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及降水分布特點(diǎn)。在規(guī)劃過程中，要預(yù)留出改進(jìn)空間，應(yīng)對降水超標(biāo)后相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)施的反應(yīng)處理能力，以方便在技術(shù)快速發(fā)展下新排水系統(tǒng)的應(yīng)用，用可持續(xù)發(fā)展的眼光看待城市內(nèi)澇災(zāi)害的問題。

2.2 提高雨水主干管道管徑

雨水管道在整個(gè)排水系統(tǒng)中有著承前啟后的作用，承擔(dān)著將雨水從雨水口輸送至排水泵站的功能，如咽喉一樣，因此，雨水管道管徑的設(shè)計(jì)是否得當(dāng)，對整個(gè)排水系統(tǒng)的運(yùn)行效率十分重要。在工程設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)雨水管道管徑時(shí)，要嚴(yán)格參照最新的給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要兼顧當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和對未來城市規(guī)劃及人口發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，適當(dāng)增加管道的調(diào)蓄容積，合理提高管徑級別。除此之外，減少外溢雨水的產(chǎn)生，騰空主干管道則是在暴雨來臨前必須要做的。加大管徑的口徑，會對城市管道排布空間造成一定的影響，所以需要同管線綜合編制部門、建設(shè)管理部門一同協(xié)調(diào)，科學(xué)合理的將此項(xiàng)措施落實(shí)到位。

2.3 選取科學(xué)的降水流量計(jì)算方法

目前國際上通用的大氣降水流量的計(jì)算，一般是以傳統(tǒng)的推理公式法為基礎(chǔ)，作為數(shù)據(jù)計(jì)算方法。在外界環(huán)境不發(fā)生劇變之前，一定程度上，這種方法發(fā)揮了比較重要的作用，有效的提高了防治內(nèi)澇災(zāi)害的能力。但是這種方法是建立在恒定均勻流的理論基礎(chǔ)上的，若世界氣候出現(xiàn)了較大改變時(shí)，是無法發(fā)揮其功效的，所以需要及時(shí)的更換，采取國際通用的設(shè)計(jì)方法來指導(dǎo)實(shí)際防治工作，為實(shí)際的城市內(nèi)澇災(zāi)害防治提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

2.4 優(yōu)化沉泥槽設(shè)置位置及數(shù)量

通過對已建成雨水管道的雨水口進(jìn)行調(diào)查研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，易澇點(diǎn)的常發(fā)地附近的雨水口大部分設(shè)置的沉泥槽設(shè)計(jì)不符合標(biāo)準(zhǔn)或淤積嚴(yán)重，雨水管道中雜物嚴(yán)重堵塞的情況經(jīng)過國內(nèi)一些內(nèi)澇災(zāi)害的實(shí)踐檢驗(yàn)也被證明是內(nèi)澇產(chǎn)生的原因之一。因此，沉泥槽的作用是顯而易見的。在設(shè)計(jì)排水管道時(shí)如不設(shè)置截留設(shè)施，雨水沖刷進(jìn)入雨水口的雜物會堆積在排水管道內(nèi)，為實(shí)現(xiàn)截留，便于清除雜物淤積，在工程設(shè)計(jì)時(shí)加入沉泥槽是一個(gè)很好的選擇。在某些地區(qū)雨水管道并不設(shè)置沉泥槽。按現(xiàn)有的工程設(shè)計(jì)情況來看，設(shè)置沉泥槽的在污水管道中應(yīng)用較多，常用的設(shè)計(jì)設(shè)置間距150m至200m之間?？紤]到降雨的來水特點(diǎn)一般是時(shí)間短、來水量大，因此，在對雨水管道進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置沉泥槽，雨水管道中的沉泥槽設(shè)置間距要少于污水管道中的設(shè)計(jì)，沉泥井應(yīng)當(dāng)同步設(shè)置在雨水管道中，且沉泥井的設(shè)置間距在100m至150m之間為宜，為了利于管道排水以及管道雜物的沉淀，雨水泵站進(jìn)水總管道前沉泥空間宜設(shè)置最少為50cm，且在檢查井內(nèi)，沉泥井的設(shè)置數(shù)量應(yīng)該為一到兩個(gè)。

2.5 雨水泵站設(shè)計(jì)規(guī)?？紤]一定的安全余量

在整個(gè)排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中雨水泵一般位于管網(wǎng)末端，屬于排水系統(tǒng)末端設(shè)施，所以泵站功能的可靠與否，決定了系統(tǒng)是否可以正常運(yùn)行，同時(shí)排水系統(tǒng)科學(xué)完善的一個(gè)重要標(biāo)志，是泵站規(guī)模確定的合理性。一般雨水管道是按照重力流進(jìn)行設(shè)計(jì)，而雨水泵站規(guī)模的確定，則取決于雨水管道終端的設(shè)計(jì)流量。因此，要想確定雨水泵站的規(guī)模，某地塊內(nèi)的總管道設(shè)計(jì)雨量就要首先計(jì)算出來。雨水在中小雨的情況下不會溢出管道及檢查井，會在管道中流動。當(dāng)雨水較大時(shí)，過多的地面雨水流入管道內(nèi)，超出管道的容納范圍，容納不了超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)雨量時(shí)，雨水就會溢出檢查井，在路面形成一定厚度的漫水層，管道內(nèi)的雨水成為有壓流，并因無法承受過多地面雨水而造成路面積水。

一些新建區(qū)域在面對這些問題時(shí)為了整體性解決內(nèi)澇問題，在設(shè)置凋蓄管涵、提升河道容量、提高管網(wǎng)規(guī)模的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高泵站的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到強(qiáng)排的目的。下面將以具體實(shí)例對此進(jìn)行分析：某雨水泵站，泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為7.5m3/s，地面集水時(shí)間20mim，綜合徑流系數(shù)0.5，暴雨重現(xiàn)期P=1年，匯水面積為180ha。在泵站的東南角是雨水管道的起點(diǎn)，雨水泵站位于排水系統(tǒng)的末端，下游為該區(qū)域主要泄洪及排水通道?？紤]到現(xiàn)有泵站設(shè)計(jì)規(guī)模只能應(yīng)對中小雨的雨量，因此，需要提升泵站的排澇能力，泵站最終的設(shè)計(jì)規(guī)模經(jīng)過分析、結(jié)合雨洪風(fēng)險(xiǎn)余量推算出設(shè)計(jì)規(guī)模為9.0m3/s。同時(shí)占地面積基本不變，工程造價(jià)增加不到10%，泵站規(guī)模則增加20%。為了提高一部分排水管道的調(diào)蓄容積，把進(jìn)泵站的雨水管道進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大。

3 基于城市內(nèi)澇治理的城市強(qiáng)排系統(tǒng)的思想與結(jié)論

泵站規(guī)模的提升，一定程度上可以緩解城市內(nèi)澇的問題。在資金不足或者老城區(qū)改造的區(qū)域，為了逐步解決城市建設(shè)的問題，可以有選擇性的對泵站規(guī)模進(jìn)行提升。而有條件的地區(qū)，則可以考慮一步到位，一并設(shè)計(jì)并實(shí)施官網(wǎng)、場站及調(diào)蓄等構(gòu)筑物。所以，城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)充分比選研究，考慮到城市發(fā)展、人口增長趨勢、雨洪風(fēng)險(xiǎn)等因素，科學(xué)論證適當(dāng)?shù)靥岣哂晁艿赖墓軓郊墑e，提高排水泵站設(shè)計(jì)規(guī)模，合理設(shè)置沉泥槽，增加管道的調(diào)蓄容積，保證安全的情況下，極大的提升系統(tǒng)的排水能力。同時(shí)，應(yīng)考慮到泥砂沉淀對系統(tǒng)排水能力的影響，合理設(shè)計(jì)沉泥井的位置和數(shù)量，確保管道排水的通暢。

綜上所述，對于城市內(nèi)澇災(zāi)害的防治，城市排水設(shè)施有著重要的促進(jìn)作用。本文深入分析了目前我國在這方面的不足，并對其問題提出了具有實(shí)踐性的解決措施，希望可以對城市內(nèi)澇的問題有所裨益，推動我國城市防治內(nèi)澇災(zāi)害工作進(jìn)一步發(fā)展。

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