對城市建筑及市政工程雨水系統(tǒng)設計的思考

黃 潔 劉鐘文 鄧力禹

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司， 四川 成都 610000）

0 引言

近幾年，由于全球氣候變化，極端天氣導致了城市經歷著一場又一場的暴雨，國內不少城市都發(fā)生了“看海”現象，城市下穿隧道、地鐵站等城市重要節(jié)點由于排水不暢甚至積水嚴重，直接影響著人們的生活，因此，作為城市建設的一員，無時無刻不在思考著如何將城市雨水排放做到更好，如何更加合理的設計建筑與道路兩者的雨水排放系統(tǒng)。

1 低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)設計

1.1 設計原則

應充分提升用地復合功能，既能滿足海綿城市建設管控要求，又能滿足居民的使用需求；新建項目應以目標為導向開展場地設計，建筑布局應控制地下空間的開發(fā)強度，為雨水回補地下水提供滲透路徑；應堅持綠色設施為主，保護好植被和建筑文物、重要的建筑及市政管線，避免侵略性施工。

1.2 建筑與道路地面開發(fā)雨水系統(tǒng)設計系統(tǒng)圖

建筑與道路地面開發(fā)雨水系設計同樣適用源頭減排，過程過程和末端治理的三段式理論，在有雨水回用需求的建筑，可設置雨水儲存設施收集雨水進行回用，期設計系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 建筑與道路雨水系統(tǒng)設計系統(tǒng)圖

2 分流制

由于歷史遺留問題，我國仍有很多城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)在沿用合流制排水系統(tǒng)，雨季時合流制管渠承載能力有限，污水從檢查井中或管網末端溢流，造成城市內澇及受納水體的嚴重污染，因此，合流制管渠改造迫在眉睫。建成區(qū)進行分流制改造，涉及問題多，困難和投資都是巨大的，改造后采用分流制排水系統(tǒng)，將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨立的管渠內排放，能夠最大程度上解決以上問題，新建區(qū)域嚴格按照分流制系統(tǒng)進行設計，改造區(qū)域不具備分流改造條件的不能一味強行改造，合理利用截流措施也能取得較好的收水效果,針對具有雨污分流結構的混流管道，首先要嚴格改造錯接入直排雨水管道的污水管，其次對于雨水錯接入污水管的情況可以采用半分流截流式的管網系統(tǒng)。

圖2 半分流截流式

圖3 截流式

3 雨水徑流量計算

結合排水專項規(guī)劃和城市發(fā)展的方向，適當提高雨水管渠的設計重現期和徑流系數。根據國家規(guī)范目前國內城市道路雨水管渠的重現期取值3～5年，立體交叉道路雨水管渠的重現期取值10～30年，其設計標準遠遠低于其它發(fā)達國家，因此，在高度發(fā)展城市建設的時代，城市雨水管渠重現期的取值更應該跟上其步伐，既要滿足下雨時迅速排放的目的，還要達到暴雨季不形成內澇的目的。

4 雨水管渠坡度設計

多年設計工作發(fā)現，管渠的最小設計坡度往往被忽略，在道路工程項目中，由于道路坡度過緩，雨水管渠順道路坡度埋設，如果不進行嚴格的流量流速計算，往往會導致坡度設計過小，管渠水流流速小于規(guī)范要求的不淤流速0.6m/s，長期運營后發(fā)生嚴重的淤積現象，使得原本滿足過流流量的管道過流面積變小，排水不暢，從而引起路面積水。因此，在雨水管渠設計時，水力計算至關重要，道排工程必須在方案設計時就結合規(guī)劃確定匯水面積，準確計算管渠設計流量，平均流速根據規(guī)范要求進行控制。例：下表d600管道在坡度0.5‰時，平均流速為0.49m/s，小于不淤流速0.6m/s，則應調整其坡度，使得其流速大于0.6m/s。

無壓管道水力計算表

5 管材選擇

我國市場上排水管材品種非常多，質量層次不齊，因此在設計選材時既要考慮技術發(fā)展的趨勢，積極推動新技術、新工藝、新材料的應用，同時又需兼顧經濟投入的合理性、安全性等。目前工程項目最常用的管材為鋼筋混凝土管道、HDPE聚氯乙烯管道，前幾年隨著HDPE排水管的應用規(guī)模增大，工程事故也隨之增多，在全國范圍內多次出現管道由于抗壓強度不夠，管道破損滲漏，引起路面坍塌，因此，其在工程項目中的使用備受爭議。不難看出，HDPE管道也有不少優(yōu)點，熱熔連接使得其施工周期縮短；管內壁光滑、流水摩阻力小，過水斷面平均流速大；抗?jié)B性能佳；材料無毒無污染，可回收利用等等。但不乏許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，但在選用新型管材之前，必須對其做全面的調查研究，不僅要技術指標符合項目要求，更需要對其施工工藝進行了解，不能單單看管材的結構，接口處理、與檢查井的連接等都是重要的考察指標，并能提供行業(yè)標準。

6 雨水泵站

城市雨水系統(tǒng)中需要設置雨水泵站的情況主要分兩種，第一，當設計道路標高受限，低于洪水位標高時，雨水無法重力流排入自然水體，則該區(qū)域稱之為強排區(qū)，需在區(qū)域低點設置雨水泵站，將雨水抽排至自然水體；第二，城市下穿隧道排水絕大部分沒有良好且可靠的自流條件，此時需要設置雨水泵站，將暴雨時匯流至隧道內的雨水收集后通過水泵壓力排放至自然水體。

雨水泵站位置選擇必須考慮周邊河流水體的水文條件，距離排水口不宜太遠，避免泵站被淹；泵站規(guī)模計算時，重現期需按照立體交叉道路雨水管渠重現期取值，合理劃分其匯水面積，如下穿隧道雨水泵站需結合道路橫坡及欄桿設置情況，判斷是否將船槽段外側輔道上的面積劃分進去，或外側輔道上小部分面積劃分進去，切不可漏算少算周邊匯水面積；雨水泵站集水池的容積以最大一臺水泵流量為標準進行計算，符合國家規(guī)范要求；雨水泵站可采用一體化預制泵站，優(yōu)點為技術成熟，安裝方便，占地面積小，施工周期短，全智能監(jiān)控系統(tǒng)可無人值守，但在選用前務必進行尺寸和深度的核實，避免深度過大或筒徑過大，無法進行預制。選擇潛水泵時，多臺水泵并聯工況需通過計算得到，水泵并聯時流量揚程都會有一定損耗，不可單純進行疊加。

7 海綿城市

雨水不僅能造成城市洪澇，也是城市河流污染的主要原因。為了我們賴以生存的環(huán)境，我國也開始大力推進建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”，節(jié)約水資源，保護和改善城市生態(tài)環(huán)境，促進生態(tài)文明建設。海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市低影響開發(fā)工程設施可以分為兩類，一類是雨水調蓄設施，一類是初期雨水處理設施。雨水調蓄設施可選用雨水花園、透水鋪裝、蓄水池、滲管/渠、雨水濕地、下沉式綠地，初期雨水處理設施可選用濾水桶雨水口或水力顆粒分離器。

雨水花園是一種復雜型生物滯留設施。生物滯留設施指在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設施。

圖3 雨水花園效果圖

圖4 人行道透水鋪裝

圖5 下沉式綠地排水示意圖

人行道透水鋪裝的設計，可將降雨初期雨水迅速排干，保證路面干燥整潔，防止路面積水，提高人行、行車舒適度。蓄水池可將雨水收集處理后進行回用，用于綠地噴灌等，均使得雨水利用率增大。下沉式綠地是利用低于周圍地面的綠地開放空間承接和貯存雨水，內部種植本土草本植物，達到減少徑流外排的作用。

8 結束語

1862 年雨果在《悲慘世界》中說“下水道是城市的良心”；龍應臺也曾說過，“驗證一個國家或城市是否發(fā)達，一場大雨足矣”；作為一名從事城市排水建設多年的工作者，我也很想說，在你看得見的地方，高樓林立光彩照人，雙向12車道的市政道路、互通立交看起來格外發(fā)達，可是，在你看不見的地下，有著關乎城市真實實力的下水道，這才是一座城市的真實實力。