城市建筑及市政工程雨水系统设计研究

城市建筑及市政工程雨水系统设计研究

张文华

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摘要：我国水资源浪费十分严重，水资源匮乏是不争的事实，减少水资源浪费、循环使用水资源课题亟待解决。随着水资源供需矛盾日益加剧，建筑行业正采取很多有效的措施，因地制宜的进行雨水综合利用。建筑物采用雨水回收收集系统，是绿色建筑的要求，符合我国可持续发展战略。

关键词：城市建筑；市政工程；雨水系统设计

引言

近几年，由于全球气候变化，极端天气导致了城市经历着一场又一场的暴雨，国内不少城市都发生了“看海”现象，城市下穿隧道、地铁站等城市重要节点由于排水不畅甚至积水严重，直接影响着人们的生活，因此，作为城市建设的一员，无时无刻不在思考着如何将城市雨水排放做到更好，如何更加合理的设计建筑与道路两者的雨水排放系统。

1低影响开发雨水设施与雨水管渠系统

低影响开发雨水系统设计应明确管线综合位置及埋深，并避让重力流管线。雨水管线是进行低影响开发设计的重要依托，设计时应与其他管线相互协调，便于雨水设施中进水管线的接入、溢流管线的接出。低影响开发雨水系统设计的主要目的是控制面源污染，设计降雨重现期小于1年，故为了保证场地内的排水安全，不能降低小区雨水管渠系统的设计标准，通常把雨水管渠系统作为低影响开发雨水设施的溢流管道对待。雨水管渠系统一般包括雨水收集管线、雨水溢流管线2种。雨水收集管线是指布置在低影响开发雨水设施的砾石层内的穿孔管。其作用为将土壤饱和水及时排走，防止滞水导致水体黑臭及蚊蝇滋生，保护植物根系和建筑顶板排水安全。穿孔管管径通常为DN100～150mm。雨水溢流管线是为了防止超过低影响开发雨水设施设计水位的雨水返溢到铺装或道路上而布置的。通常在汇水分区下游的低影响开发雨水设施内布置溢流口，溢流的雨水就近排至小区雨水管道。

2雨水泵站

城市雨水系统中需要设置雨水泵站的情况主要分两种，第一，当设计道路标高受限，低于洪水位标高时，雨水无法重力流排入自然水体，则该区域称之为强排区，需在区域低点设置雨水泵站，将雨水抽排至自然水体；第二，城市下穿隧道排水绝大部分没有良好且可靠的自流条件，此时需要设置雨水泵站，将暴雨时汇流至隧道内的雨水收集后通过水泵压力排放至自然水体。雨水泵站位置选择必须考虑周边河流水体的水文条件，距离排水口不宜太远，避免泵站被淹；泵站规模计算时，重现期需按照立体交叉道路雨水管渠重现期取值，合理划分其汇水面积，如下穿隧道雨水泵站需结合道路横坡及栏杆设置情况，判断是否将船槽段外侧辅道上的面积划分进去，或外侧辅道上小部分面积划分进去，切不可漏算少算周边汇水面积；雨水泵站集水池的容积以最大一台水泵流量为标准进行计算，符合国家规范要求；雨水泵站可采用一体化预制泵站，优点为技术成熟，安装方便，占地面积小，施工周期短，全智能监控系统可无人值守，但在选用前务必进行尺寸和深度的核实，避免深度过大或筒径过大，无法进行预制。选择潜水泵时，多台水泵并联工况需通过计算得到，水泵并联时流量扬程都会有一定损耗，不可单纯进行叠加。

3海绵城市

道路污染源范围相对而言比较广、种类也很多，其中雨水污染便是很重要的组成部分。雨水道路工程在设计时，采用生态滞留设施-侧分带下凹式绿地，该设施能对雨水进行集中收集、过滤和再利用处理，其中通过绿化带植被和土壤的滞留和处理，不仅能初步过滤污染物，收集过滤后的雨水也能用于浇灌城市绿化。设计雨水系统时会考虑到不同时段降雨的不用处理方式。

（1）刚开始降雨时，道路上的雨水会排入侧分带，而人行道的雨水则通过透水砖流入边沟之中，道路上的雨水一部分渗入绿化带的土壤中，另一部分会被收集到收集管之中，最终汇聚到积水井中，集水井中的雨水再分流到城市道路管网之中。

（2）在城市中，当城市降雨量偏大时，溢出侧分带的雨水会通过溢雨水口进行收集，最后也会分流排入城市雨水管网中。

（3）当在城市中，降雨停止之后，道路雨水系统储存的雨水，会按照设计向周围绿化带土壤缓慢释放，提升土壤湿润性，为城市绿化带植被提供一个良好生长环境。雨水的收集再利用减少了城市灌溉用水量，提高了城市的水资源利用率。

（4）目前，城市道路中快速路、主干路采用的设计标准高，道路红线宽度较大，部分快速路、主干路红线外侧规划为生态廊道，生态廊道的出现，不仅增强道路景观功能、满足慢行交通功能，同时也为建设海绵城市、构筑低影响开发雨水系统提供了场地。通过对生态廊道的空间、竖向、植物设计，实现对道路路面雨水径流、绿地内部及周边区域的雨水径流进行汇流、收集，发挥生态廊道内绿地的渗透、滞留、净化等作用，同时将生态廊道内设置的滞留、调蓄设施与道路雨水管道系统衔接，消减雨水管道径流峰值时的排水压力，构成生态廊道内的低影响开发雨水系统。生态廊道还可与城市水系建设相结合，设置雨水湿地等设施，提高水体的自净能力，绿化用水也可利用净化后的雨水，形成一个小的生态循环水环境。

4雨水管渠坡度设计

管渠的最小设计坡度往往被忽略，在道路工程项目中，由于道路坡度过缓，雨水管渠顺道路坡度埋设，如果不进行严格的流量流速计算，往往会导致坡度设计过小，管渠水流流速小于规范要求的不淤流速0.6m/s，长期运营后发生严重的淤积现象，使得原本满足过流流量的管道过流面积变小，排水不畅，从而引起路面积水。因此，在雨水管渠设计时，水力计算至关重要，道排工程必须在方案设计时就结合规划确定汇水面积，准确计算管渠设计流量，平均流速根据规范要求进行控制。例：下表1中d600管道在坡度0.5‰时，平均流速为0.49m/s，小于不淤流速0.6m/s，则应调整其坡度，使得其流速大于0.6m/s。

表1无压管道水力计算表

5管材选择

我国市场上排水管材品种非常多，质量层次不齐，因此在设计选材时既要考虑技术发展的趋势，积极推动新技术、新工艺、新材料的应用，同时又需兼顾经济投入的合理性、安全性等。目前工程项目最常用的管材为钢筋混凝土管道、HDPE聚氯乙烯管道，前几年随着HDPE排水管的应用规模增大，工程事故也随之增多，在全国范围内多次出现管道由于抗压强度不够，管道破损渗漏，引起路面坍塌，因此，其在工程项目中的使用备受争议。不难看出，HDPE管道也有不少优点，热熔连接使得其施工周期缩短；管内壁光滑、流水摩阻力小，过水断面平均流速大；抗渗性能佳；材料无毒无污染，可回收利用等等。但不乏许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，但在选用新型管材之前，必须对其做全面的调查研究，不仅要技术指标符合项目要求，更需要对其施工工艺进行了解，不能单单看管材的结构，接口处理、与检查井的连接等都是重要的考察指标，并能提供行业标准。

结语

1862年雨果在《悲惨世界》中说“下水道是城市的良心”；龙应台也曾说过，“验证一个国家或城市是否发达，一场大雨足矣”；在看得见的地方，高楼林立光彩照人，双向12车道的市政道路、互通立交看起来格外发达，可是，在看不见的地下，有着关乎城市真实实力的下水道，这才是一座城市的真实实力。

参考文献

[1]李俊奇,刘洋,车伍,刘晓君.城市雨水减排管制与经济激励政策的思考[J].中国给水排水.第26卷第20期.2010年10月.

[2]《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》住房城乡建设部2014年10月.

[3]杨业.对当前城市雨水排水系统的思考[J].城市建设.2008年.