市政道路排水系统中雨水调蓄设施的设计与研究

市政道路排水系统中雨水调蓄设施的设计与研究

张亮

关键词：市政道路；雨水调蓄；海绵城市

一、市政道路排水系统中雨水调蓄池的现状

雨水调蓄池是一种雨水收集设施，主要是把雨水径流的高峰流量暂留期内，待最大流量下降后再从调蓄池中将雨水慢慢地排出。达到既能规避雨水洪峰，提高雨水利用率，又能控制初期雨水对受纳水体的污染，还能对排水区域间的排水调度起到积极作用。随着城市发展脚步不断加快，对于雨水调蓄池的重视程度不断提升，从雨水合理制溢流的原理出发，积极开展雨水调蓄池的建设工作，发挥分流途径的优势和作用[1]。针对城市地表本身的雨水径流量进行有效控制并降低，现阶段雨水调蓄池的建设类型和作用也呈现出了不同情况，最为重要的还是高效管理雨水，降低城市内涝灾害的出现。

二、工程概况

本道路改造工程位于某市，现状道路为城市主干路，使用已10a，全长约500m。道路红线宽度为38m，纵坡0.3%，横坡1.5%，机动车道为混凝土路面，人行道为彩色水泥砖。道路下已实施雨水管道，设计标准为3a一遇，机动车道路缘石边设置雨水口，间距约为20m，道路路面雨水均通过雨水口收集后排入雨水管中。现状雨水管道运行良好，但设计标准低，雨天时部分路面出现积水现象[2]。本工程主要的设计目标为排水系统的海绵改造，旨在通过本次改造消除雨天路面积水情况，同时缓解路面雨水径流污染情况。根据所在区域的海绵城市专项规划，本工程的排水设计标准为5a一遇，年径流总量控制率为65%，对应的设计降雨量为18.2mm。工程保留现状道路横断面及现状雨水管道，通过在绿化带内设置海绵设施以及雨水调蓄设施，将路面雨水优先通过海绵设施实现径流污染控制和雨水调蓄，以提高道路排水标准。

三、市政道路排水系统中雨水调蓄设计

1.调蓄容积计算

1）路面雨水径流计算。路面雨水径流量见式（1）。

Q=ΨqF（1）

式中：Q为雨水设计流量，L/s；Ψ为径流系数；q为设计暴雨强度，L/(s?hm2)；F为汇水面积，hm2。暴雨强度采用该市暴雨强度公式，见式（2）。为设计暴雨强度，L/(s?hm2)；F为汇水面积，hm2。暴雨强度采用该市暴雨强度公式，见式（2）。

式中：V为调蓄量或调蓄设施有效容积，m3；Qi为调蓄设施上游设计流量，m3/s；Qo为调蓄设施下游设计流量，m3/s；t为降雨历时，min。本工程雨水设计重现期为5a，现状雨水管道重现期为3a，在保留现状雨水管道的基础上，通过调蓄设施提高雨水设计重现期[3]。因此，在调蓄设施容积计算时，上游设计流量按5a一遇雨水径流量，下游设计流量按3a一遇雨水径流量，降雨历时根据《雨水调蓄规范》取3h，则计算所需调蓄容积为3.27m3。式中：V为调蓄量或调蓄设施有效容积，m3；Qi为调蓄设施上游设计流量，m3/s；Qo为调蓄设施下游设计流量，m3/s；t为降雨历时，min。本工程雨水设计重现期为5a，现状雨水管道重现期为3a，在保留现状雨水管道的基础上，通过调蓄设施提高雨水设计重现期。因此，在调蓄设施容积计算时，上游设计流量按5a一遇雨水径流量，下游设计流量按3a一遇雨水径流量，降雨历时根据《雨水调蓄规范》取3h，则计算所需调蓄容积为3.27m3。本工程绿化带内设置3m宽的生物滞留设施，中央分隔带设计2m宽的下凹绿地。下凹深度为0.25m，下凹横断面为弧形，溢流雨水口进水口低于道路0.05m，则生物滞留设施的有效蓄水深度为0.2m。考虑到下凹面积内的苗木种植及其设施的空间占用，因此在此部分的蓄水体积计算中取折减系数为0.5，则在每个独立单元内，生物滞留设施与下凹绿地的蓄水容积约为2.5m3。根据上述计算所需调蓄容积，则每个独立单元内，还需设置调蓄容积大于0.75m3的调蓄设施。

3）海绵城市年径流总量控制目标校核。根据设计目标，本工程年径流总量控制率为65%，对应设计降雨量为18.2mm。则在每个独立单元内，根据雨水径流量计算公式，达到海绵控制指标所需的调蓄容积为3.12m3。根据前述调蓄容积计算结果，本工程海绵改造后可实现该目标。

2.调蓄池结构设计

雨水调蓄池按进水、出水、溢流的位置，及用于调节洪峰和雨水蓄集利用分为不同型式。本工程主要用于调节洪峰。根据前述调蓄设施容积计算结果，雨水调蓄池平面净尺寸为1.2m×1.2m，中间用0.1m宽的混凝土隔成沉砂区和调蓄区，沉砂区净宽0.3m，调蓄区净宽0.8m。沉砂区进水口底标高与路缘石开口标高一致，出水口低于进水0.2m，雨水经沉砂净化后，可以溢流进生物滞留设施。调蓄区进水口标高比生物滞留设施底标高为0.15m，当雨水在生物滞留设施无法再下渗时，则从生物滞留设施流入调蓄区。沉砂区与调蓄区底部通过在中间陷于隔墙下设置3个渗空孔相连通，同时在调蓄区底部根据放空时间设置多个渗透孔。当雨停后，调蓄池内积蓄的雨水可通过渗透孔慢慢排空[4]。

现代城市雨水调蓄池具有着十分重要的意义和作用，做好这方面的设计工作，能够有效开展防涝、减灾和滞洪工作。雨水调蓄池的设计和建设，能针对城市底表雨水进行高效处理，促进水体的质量不断提升，针对城市环境进行不断地优化和改善，给人们的生产生活提供良好的环境。

参考文献：

[1]陈春霄,战玉柱,吴述园,朱红生,孙旻,程玉洁.城市分流制排水系统中管网混接污染控制方案的优化选择[J].净水技术,2018,37(S1):217-220+229.

[2]李俊奇,王耀堂,王文亮,杨正.城市道路用于大排水系统的规划设计方法与案例[J].给水排水,2017,53(04):18-24.

[3]王建龙,王明宇,车伍,李俊奇,赵杨,王文亮.低影响开发雨水系统构建关键问题探讨[J].中国给水排水,2015,31(22):6-12

[4]车伍,武彦杰,杨正,闫攀,赵杨.海绵城市建设指南解读之城市雨洪调蓄系统的合理构建[J].中国给水排水,2015,31(08):13-17+2