老城區(qū)低洼地區(qū)雨水排水系統(tǒng)設(shè)計

老城區(qū)低洼地區(qū)雨水排水系統(tǒng)設(shè)計

近年來，世界氣候變化，極端氣候變化增加，對城市循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大壓力。在臺風(fēng)、暴雨的襲擊下,多個城市的老城區(qū)、低洼地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的積水現(xiàn)象。本文對老城區(qū)低洼地區(qū)的特點及受淹原因進行了分析,提出了雨水排水系統(tǒng)在設(shè)計中需重點考慮的問題,并通過具體工程實例進行了嘗試。1舊城市住宅社區(qū)的特點1.1天然河道、池塘等隨著城市開發(fā)強度加大,許多老城區(qū)內(nèi)的天然河道、池塘等經(jīng)淤泥清除后回填,被開發(fā)成為居住小區(qū),其場地標(biāo)高往往低于周邊地塊,雨天極易積水。1.2嚴(yán)重沉降老城區(qū)的建筑、道路建造時間較早,往往存在著較為嚴(yán)重的沉降,極易成為地勢洼地,成為雨水的匯集點,嚴(yán)重影響居民的正常生活和出行。1.3雨水排放和排放率高隨著城市發(fā)展,原部分排水河浜被填埋,增加了汛期市政道路雨水管的排水負荷,增大了道路匯集雨水的幾率。同時,城市內(nèi)河沉泥較多,河床斷面減小,流動性差,雨季時調(diào)蓄能力降低。2老城市的排水系統(tǒng)存在問題2.1設(shè)計背景及設(shè)計問題我國多數(shù)城市的排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低,多按照20世紀(jì)中葉暴雨強度公式計算,采用半年或一年一遇的暴雨強度設(shè)計,造成雨水管徑普遍偏小,過水能力不足,難以應(yīng)對近年來頻發(fā)的臺風(fēng)、暴雨天氣。2.2排水系統(tǒng)網(wǎng)水力流態(tài)城市排水系統(tǒng)常為分段設(shè)計、施工,較少考慮其上下游及整體布局,也不做整個城市排水的總體校核、優(yōu)化設(shè)計。導(dǎo)致排水管網(wǎng)水力流態(tài)不好、管道淤積嚴(yán)重、建設(shè)泵站過多。難以充分發(fā)揮排水系統(tǒng)的工程效益。2.3嚴(yán)重老化大部分城市的排水系統(tǒng)建成時間較長,管道老化、道路沉降等引起管道損壞、堵塞、滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重,難以滿足當(dāng)前排水實際需要。2.4廢水泵壓老城區(qū)的排水系統(tǒng)多采用雨污合流制,而排水管網(wǎng)建造標(biāo)準(zhǔn)低,往往造成雨水排水不暢,遇暴雨時污水可能倒灌至小區(qū)引起環(huán)境惡化。3排水系統(tǒng)的設(shè)計重現(xiàn)期由于老城區(qū)住宅小區(qū)往往地勢低于周圍場地,可能造成部分建筑底層地坪低于周邊地塊,導(dǎo)致汛期雨水進入建筑底層,對居民生命財產(chǎn)造成較大威脅。按照規(guī)范,居住小區(qū)設(shè)計重現(xiàn)期為1年~3年,考慮到汛期危害,應(yīng)適當(dāng)提高排水系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。并應(yīng)采取多道措施減少暴雨期間的積水,按照“擋水為主、排水為輔、自排為主、強排為輔”的原則進行設(shè)計。3.1雨水涵養(yǎng)工程為遲滯雨水,應(yīng)提高小區(qū)綠化覆蓋率,敷設(shè)多孔瀝青路面、透水磚等,減小徑流系數(shù),充分利用雨水涵養(yǎng)地下水源,增加土壤含水量,既能夠改善生態(tài)環(huán)境、減輕洪澇災(zāi)害、防止污染,又能夠減少雨水管網(wǎng)的投資和運行費用。3.2雨水調(diào)蓄池雨水調(diào)蓄對于解決舊有市政管道流量不足,減輕市政排水壓力,降低工程造價,提高排水系統(tǒng)可靠性有重要意義。若小區(qū)內(nèi)有能利用的天然池塘、河流、景觀水池等可以蓄洪調(diào)節(jié),或有條件建造人工調(diào)蓄池,宜考慮對雨水高峰流量進行調(diào)節(jié)。平時常水位,雨季或暴雨前可降至低水位,利用高低水位之間的容積調(diào)蓄峰值流量,超過警戒水位時強排。小區(qū)內(nèi)無水景時,可設(shè)置埋地式雨水調(diào)蓄池,稍經(jīng)處理后,即可供小區(qū)綠化及道路澆灑用水。當(dāng)調(diào)蓄池要收集場地雨水時,則調(diào)蓄池需具備格柵沉砂功能。可在池內(nèi)進水管處設(shè)不銹鋼格柵,并考慮在池底設(shè)污泥坑、排泥泵。當(dāng)雨水回用對水質(zhì)要求不高時,如用于綠化及地面澆灑用水時,可考慮調(diào)蓄池兼做雨水沉淀池。因雨水降水的不連續(xù)性,且降雨后的一段時間內(nèi)不需澆灑,可將池中的沉淀過程視為序批式靜態(tài)沉淀,晴天時可充分清空,為下次降雨提供充足的儲水容積。雨水提升泵和小規(guī)模的雨水回用泵均宜采用潛水提升泵,可直接設(shè)在調(diào)蓄池內(nèi),結(jié)構(gòu)簡單,管理方便,又能節(jié)約雨水泵房的土建費用。3.3外水倒灌的防護小區(qū)的倒灌風(fēng)險主要體現(xiàn)在:周邊河浜的倒灌;市政道路及其他地塊的雨水倒灌;污水倒灌。傳統(tǒng)防倒灌措施多采用潮門、閘門等,可以有效防止外水倒灌,但排水管網(wǎng)往往有雜物堵塞、污水腐蝕等現(xiàn)象,存在關(guān)閉不嚴(yán)、漏水、不能正常開啟的現(xiàn)象,對于養(yǎng)護維修提出較高要求。由于老城區(qū)小區(qū)往往地勢較低,暴雨時往往直接回灌至室內(nèi),故宜采用多道安全措施,自流和加壓排水相結(jié)合的排水方式。4工程實例4.1雨水滯蓄某新建小區(qū)位于上海市浦東新區(qū)中環(huán)內(nèi),周邊為城區(qū)老公房,建設(shè)較早,市政道路形成地勢洼地,雨季時常常成為雨水匯集點,淹水過高,積水難退。小區(qū)內(nèi)場地標(biāo)高為4.4m~4.6m,局部五處低洼場地地面標(biāo)高為2.8m,西側(cè)市政道路地面標(biāo)高為4.3m,南側(cè)市政道路地面標(biāo)高為3.9m,北側(cè)和東側(cè)為城市內(nèi)河,常水位為2.7m,洪水位3.7m。4.2排水系統(tǒng)排水區(qū)經(jīng)走訪調(diào)查,得知該地區(qū)排水存在以下問題:1)小區(qū)西側(cè)、南側(cè)市政道路是該區(qū)域中的洼地,常發(fā)生積水現(xiàn)象;2)市政排水采用雨污合流,管道淤積嚴(yán)重,水流流速較慢,暴雨期間常造成污水外冒現(xiàn)象;3)小區(qū)東側(cè)、北側(cè)河流河床淤泥嚴(yán)重,水位一直較高,特別是雨季,水位常超過洪水位。4.3雨污分流入庫市政干管小區(qū)內(nèi)大部分場地標(biāo)高高于市政道路,且市政管線排水接口為1.7m,因此采用重力排水,雨污分流排入市政干管。該地塊局部五處低洼場地比周邊市政道路低1.1m~1.5m,而周邊場地在暴雨時經(jīng)常積水,排水安全性較差。如全部回填土,則需土方量約22000m3,成本較高。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟、安全性比較,結(jié)合建筑特點,設(shè)雨水調(diào)蓄池,由提升泵排水。4.4降雨時段和模期期t雨水計算按照上海市暴雨強度公式:其中,q為降雨強度,mm/min;t為降雨歷時,min;P為重現(xiàn)期,年。暴雨重現(xiàn)期選5年,匯水面積7ha,地面綜合徑流系數(shù)取0.6,則設(shè)計流量為1.6m3/s,其中低洼區(qū)域匯水面積2ha,設(shè)計流量0.5m3/s。4.5雨水調(diào)蓄池及雨水排放1)擋水措施。在小區(qū)入口處設(shè)置截水溝,攔截小區(qū)外部市政道路、周邊場地雨水,減輕小區(qū)內(nèi)雨水管網(wǎng)負荷。在下沉道路入口設(shè)置截水溝,減少進入低洼區(qū)域的雨水量,減輕雨水泵的負荷。2)滯水措施。采用了提高小區(qū)綠化覆蓋率,敷設(shè)多孔瀝青路面,透水鋪裝等措施,降低雨水徑流強度,減小雨水設(shè)計流量。本項目還降低了室外停車場和部分集中公共綠地地坪共計11000m2,標(biāo)高為比路面低5cm,設(shè)計滯水調(diào)節(jié)容積550m3,延長了小區(qū)雨水匯水時間,相當(dāng)于減少該地塊16%的暴雨量。3)雨水管網(wǎng)。小區(qū)內(nèi)地坪高差較大,但地面標(biāo)高較低,排水坡度受限,排水困難,因此,雨水管網(wǎng)系統(tǒng)按照“高水高排,低水低排”的原則設(shè)計。高處自流排放至市政管網(wǎng),低洼區(qū)域經(jīng)水泵提升后排除。以免雨水匯集至最低點,一時排泄不及,造成積水。4)蓄水及雨水利用措施。小區(qū)內(nèi)低洼區(qū)域匯水面積共15822m2,無可利用的天然水體,也未設(shè)景觀水體,因此在低洼場地匯水面積下游設(shè)兩個底部流槽式雨水調(diào)蓄池,有效容積共計600m3,相當(dāng)于減少該地塊17.5%的暴雨量。為減小調(diào)蓄容積,保障排水安全,減小雨水調(diào)蓄池收集匯水面積,因此收集低洼場地區(qū)域內(nèi)10500m2屋面、25200m2場地雨水。為充分利用調(diào)蓄池采用全地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),除檢查口外,池頂覆土1.1m,可用于綠化種植。因場地徑流污染嚴(yán)重,水質(zhì)較差,在調(diào)蓄池內(nèi)設(shè)兩組不銹鋼格柵,阻擋粗大雜物,柵條間距20mm,柵渣外運處理。內(nèi)設(shè)初期棄流泵,棄流初期3mm雨水。棄流泵應(yīng)采用水位和時間雙重控制,水位降至低水位或啟泵時間達到90min時停泵。小區(qū)回用雨水?dāng)M用于綠化和道路沖洗用水,對水質(zhì)要求不高,因此不再設(shè)置后續(xù)處理設(shè)備,調(diào)蓄池兼做沉淀池,內(nèi)設(shè)潛水提升泵。為防止池底塵泥擾動影響,該泵基礎(chǔ)設(shè)為高于池底200mm,并于池底設(shè)污泥坑,內(nèi)設(shè)排泥泵定期排泥。為防止調(diào)蓄池內(nèi)水質(zhì)惡化,可以在調(diào)蓄池前最后一個檢查井定期投放漂白粉?；赜孟到y(tǒng)的自來水補水管直接設(shè)在回用管網(wǎng),可直接利用自來水余壓,且不占用調(diào)蓄池儲水容積,利于平時儲水池的充分清空。在連接處設(shè)置了倒流防止裝置。5)防倒灌措施。為防止周圍河浜水倒灌,在小區(qū)靠近河浜的北側(cè)和東側(cè)設(shè)置防洪堤,防止暴雨時河水位暴漲滲入小區(qū)內(nèi)。同時,排至河道的雨水管道出口設(shè)在洪水位以上,并設(shè)置防倒流措施。為防止市政道路及其他地塊雨水倒灌,小區(qū)內(nèi)雨水量小時直接排放,超過警戒水位時自動啟動雨水泵加壓排水,并在小區(qū)東側(cè)增設(shè)緊急排放口,排至河道,平時關(guān)閉,暴雨時開啟。為防止污水倒灌至小區(qū)引起環(huán)境惡化,采取以下措施:無降水、雨量小時直排入城市污水管網(wǎng);暴雨時若有污水倒灌,上升至警戒水位時,自動關(guān)閉小區(qū)自流排水閥門,并啟動污水泵,水位下降至低水位時自動停泵,待無倒灌風(fēng)險時,再開啟自流閥門。6)其他措施。因雨水pH值較低,構(gòu)筑物內(nèi)的金屬構(gòu)件、格柵、水泵等均采用不銹鋼防腐型。為防止過多大顆粒污染物進入系統(tǒng),采取以下措施:在屋面雨水口設(shè)網(wǎng)罩;道路雨水口設(shè)截污掛籃;雨水檢查井設(shè)300落底便于沉砂;采用密封井蓋,防止地面污染物進入系統(tǒng)?？紤]到臺風(fēng)期間有區(qū)域斷電可能,在考慮城市電網(wǎng)雙回路供電的同時,還增設(shè)了自備發(fā)電機房,以確保特殊情況下順利排水。4.6排水系統(tǒng)的排水效果該項目于2008年實施,已經(jīng)歷了多次暴雨、強臺風(fēng)的考驗。在該工程范圍內(nèi),排水系統(tǒng)能夠及時排除降水,區(qū)內(nèi)無積水,達到了預(yù)期設(shè)計效果。調(diào)蓄池經(jīng)6個月一次人工清泥后,水質(zhì)和水量均能基本滿足要求。5排水系統(tǒng)的日常管理和維護對老城區(qū)住宅小區(qū)排水系統(tǒng)提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),采取多道措施,按照“擋水為主、排水為輔、自排為主、強排為輔”的原則進行設(shè)計,既能夠改善生態(tài)環(huán)境、減輕洪澇災(zāi)害、防止污染,又能夠減少雨水管網(wǎng)的投資和運行費用,減輕市政排水系統(tǒng)的負擔(dān)。對于老城區(qū)住宅小區(qū)排水系統(tǒng),結(jié)合工程實例,設(shè)計中有以下幾點問題需引起注意:1)在項目進行中,應(yīng)與甲方、施工單位、建筑專業(yè)、景觀專業(yè)進