何瑞蘭，任盼盼，趙 辰，吳春光

完全有組織排水技術(shù)在地鐵車輛段中的應用

何瑞蘭1，任盼盼2，趙 辰1，吳春光1

（1. 北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100037；2. 中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200070）

地鐵車輛段在地鐵運營中起著重要作用，但在工程實踐中地鐵車輛段常被暴雨侵襲出現(xiàn)積水，影響車輛段正常使用的現(xiàn)象屢見不鮮。針對這種現(xiàn)狀，以某地鐵車輛段為例，結(jié)合完全有組織排水技術(shù)理念，探究車輛段有組織排水技術(shù)的應用方式。在對大量車輛段暴雨特點現(xiàn)狀調(diào)查與分析的基礎(chǔ)上，通過剖析其排水體制，提出針對雨水系統(tǒng)的以源頭減排來實現(xiàn)削減洪峰流量，采用虹吸雨水、調(diào)蓄池等行之有效的有組織排水技術(shù)。

軌道交通；車輛段；完全有組織排水技術(shù)；調(diào)蓄池；下凹式綠地

地鐵車輛段是城市軌道交通系統(tǒng)中對地鐵車輛進行運營管理、停放以及保養(yǎng)的重要場所，同時也是車輛段工作人員的辦公及臨時住宿場所。地鐵車輛段占地面積大，通常在十幾公頃以上。目前，1）聯(lián)合檢修庫、運用庫等建筑物的屋面面積很大，甚至進行了上蓋開發(fā)[1]；2）股道部分面積大，縱向排水溝排水點位集中布置；3）車輛段雨水系統(tǒng)往往要接納出入段線洞口雨水泵房的壓力雨水。地鐵車輛段的雨水如何安全有效地快速排除，成為地鐵給排水設(shè)計人員的一個設(shè)計重點。

1 研究現(xiàn)狀

有組織排水是將車輛段劃分成若干排水區(qū)，按一定的排水坡度把雨水沿一定方向有組織地匯入雨水管道系統(tǒng)的排水方式。完全有組織排水技術(shù)是通過對車輛段區(qū)域內(nèi)的綠地等公共面積進行下沉改造來收集、儲存過量雨水[2-3]。

車輛段上述下沉區(qū)域底部設(shè)置雨水管連接至市政雨水管網(wǎng)。雨水管上安裝流量調(diào)節(jié)閥，來控制雨水的排出流量。暴雨時，過量雨水先期儲存于各下沉區(qū)域，并以不超過城市管網(wǎng)排水能力的流量排放至城市雨水管網(wǎng)；降雨減小或停止時，儲存的雨水繼續(xù)排放至城市雨水管道。暴雨過程中超出儲存容積的雨水，由溢流設(shè)施組織排放至城市雨水管網(wǎng)[4-5]（見圖1）。

圖1 完全有組織排水技術(shù)構(gòu)成

2 應用現(xiàn)狀分析

2.1 大屋面有組織排水技術(shù)

車輛段的停車列檢庫、聯(lián)合檢修庫、運用庫等大庫屋面跨度大、面積廣，屋面荷載承受能力較小[6]。這就要求大屋面雨水能在短時間內(nèi)迅速排出。如采用傳統(tǒng)重力流雨水排水系統(tǒng)，需要增加雨水斗及雨水管數(shù)量，但是由于屋面跨度大、柱距大，且雨水只能采用外排水方式，傳統(tǒng)重力流不符合大屋面瞬時排水的需求。

虹吸雨水系統(tǒng)主要應用于工業(yè)廠房、庫房、公共建筑的大型屋面雨水排放。其關(guān)鍵技術(shù)為不摻氣的新型雨水斗，該種雨水斗采用特殊的構(gòu)造，使雨水在進入雨水排水系統(tǒng)前得到整流，最大限度地將空氣隔離在雨水排放系統(tǒng)之外，為系統(tǒng)內(nèi)形成壓力滿管流提供條件[7-8]。

虹吸排水的原理見圖2，充分利用屋面雨水斗與排出管之間的幾何高差，當降雨強度達到設(shè)計值時，管道內(nèi)呈滿流狀態(tài)，雨水從懸吊管轉(zhuǎn)入立管跌落時管道內(nèi)形成負壓，產(chǎn)生虹吸作用，快速排出屋面雨水。

2.2 股道有組織排水技術(shù)

車輛段股道專供列車在車輛段內(nèi)進出庫房、試車等使用要求。股道間雨水通過縱、橫相連的排水設(shè)備收集后，就近接入道路上的雨水檢查井排走。股道雨水量按5 年一遇的暴雨強度計算確定。

圖2 虹吸排水系統(tǒng)原理

經(jīng)計算，本項目股道間橫向過水孔直徑取400 mm，坡度為0.005°。橫向蓋板排水槽及管涵見表1。

表1 橫向蓋板排水槽及涵管

本項目股道間縱向排水溝寬度一般取400 mm，坡度為0.002°。

通過設(shè)置橫縱排水設(shè)備，股道上產(chǎn)生的雨水能快速有組織排至車輛段道路雨水管線系統(tǒng)。

2.3 車輛段出入段線有組織排水技術(shù)

車輛段出入段線是連接車輛段到運營正線的連接線。U型槽段匯水面積內(nèi)的雨水經(jīng)洞口雨水泵房收集后，由潛水泵就近排入道路上的雨水檢查井排走。

洞口雨水通過橫截溝排入雨水集水池內(nèi)，橫截溝的數(shù)量應通過計算確定；泵站的排水能力根據(jù)其匯水面積按50年一遇的暴雨強度計算確定；集水池的有效容積不小于排水泵5～10 min的排水量；排雨水泵房設(shè)3臺潛水排水泵，平時兩用一備，最大時3臺泵同時工作，每臺泵的排水能力應不小于最大小時排水量的1/3；雨水通過潛水排水泵提升后從洞口排至室外壓力檢查井，并排入城市雨水管網(wǎng)。

洞口雨水泵站設(shè)兩根壓力排水管。本項目洞口雨水泵房平面圖及剖面圖見圖3和圖4。

圖3 洞口雨水泵房平面布置

圖4 洞口雨水泵房剖面

經(jīng)計算，洞口雨水泵房的集水坑平面尺寸為7.5 m× 4.5 m，有效容積66.42 m3。設(shè)兩根DN300壓力排水管。設(shè)3臺潛水泵，平時兩用一備，必要時同時啟動。潛水泵參數(shù)：=350 m3/h、=20 m、=37 kW?？刂品绞接?種，分別為就地手動控制、就地液位自動控制及BAS遠程控制。車站控制室控制并顯示排水泵工作狀態(tài)和水位信號。

2.4 雨水調(diào)蓄池

降雨過程中，降落在透水路面的雨水就地入滲，部分路面雨水進入周邊下凹綠地滲入地下，其余路面與屋面雨水經(jīng)雨水管道，經(jīng)初期棄流后進入蓄水池。蓄水池除可以調(diào)蓄雨水、緩解洪峰、降低市政管網(wǎng)的壓力之外，池內(nèi)收集的雨水同時具有很高的回用價值[9-10]。

車輛段在合適的位置和空間內(nèi)將雨水蓄水池全部構(gòu)筑單元設(shè)在地面以下。雨水利用系統(tǒng)布置見圖5。

在雨水收集利用過程中，初期雨水水質(zhì)較差，應將初期雨水予以排除，收集較為潔凈的中、后期雨水。初期雨水水質(zhì)檢測見表2。

圖5 雨水收集回用系統(tǒng)工藝流程

表2 初期雨水水質(zhì)檢測

通過以上測試結(jié)果可以看出大庫屋面雨水較道路雨水清潔很多，屋面雨水的棄流采用棄流井。棄流雨水進入路面雨水排放管線，中、后期的潔凈雨水進入屋面雨水收集管線，流向雨水儲水池。

用于收集雨水的儲存裝置，采用成品裝配式PP模塊，可以采用不同數(shù)量的組合來構(gòu)成不同的容積。該材質(zhì)儲水池便于安裝施工，且容易保證儲水池內(nèi)水質(zhì)。此類 PP儲水模塊可回收使用。PP模塊單體結(jié)構(gòu)和整體安裝效果見圖6和圖7。

調(diào)蓄池：以聚丙烯塑料模塊箱組合形成一個地下水池，在水池周圍根據(jù)工程的需要可以包裹防滲不透水和可以入滲透水的兩種土工布，做成貯水型和滲透型的兩種不同類型。塑料模塊組合的水池安裝方便，承載力大。同時內(nèi)壁粗糙度為0.009，比混凝土內(nèi)壁光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不易附著雜質(zhì)，更有利于保證水質(zhì)穩(wěn)定。水池上方可作為綠地，種植花草和樹木等，起到美化環(huán)境的作用。

圖6 PP模塊單體結(jié)構(gòu)

圖7 PP模塊整體安裝效果

3 結(jié)論

筆者探究了車輛段有組織排水技術(shù)應用的方式。在對大量車輛段暴雨特點的現(xiàn)狀調(diào)查與分析的基礎(chǔ)上，通過剖析其排水體制，提出了行之有效的有組織排水技術(shù)。1）利用虹吸雨水系統(tǒng)快速、有效地排出大屋面雨水；2）利用橫向、縱向排水溝槽及時地排除股道雨水；3）利用洞口雨水泵房收集并排除出入段線雨水；4）利用蓄水池延緩洪峰徑流形成的時間，削減洪峰流量，從而減小雨水管道系統(tǒng)的防洪壓力，提高設(shè)計區(qū)域的防洪標準，減少洪災造成的損失。

通過這幾種行之有效的完全有組織排水技術(shù)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛段雨水在時間和空間上的合理組織，將暴雨洪峰流量對車輛段的危害降到最低。對目前國內(nèi)城市的車輛段雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計，具有重要的參考借鑒意義。

[1] 楊彩玲. 地鐵車輛段大型屋面的排水工程設(shè)計[J]. 福建建筑, 2017(10): 90-94. YANG Cailing. Design of drainage engineering on large roof in metro depot[J]. Fujian architecture & construction, 2017(10): 90-94.

[2] 張星宇, 張樂平. 減少城市道路積水的方法: 中國, CN 200910066397.3[P]. 2009.

[3] 城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范: GB 51222—2017[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2017. Technical code for urban flooding prevention and control: GB 51222—2017[S]. Beijing: China Planning Press, 2017.

[4] 室外排水設(shè)計規(guī)范: GB 50014—2006[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2016. Code for design of outdoor wastewater engineering: GB 50014—2006[S]. Beijing: China Planning Press, 2016.

[5] 城鎮(zhèn)雨水調(diào)蓄工程技術(shù)規(guī)范: GB 51174—2017[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2017. Technical code for urban storm water detention and retention engineering: GB 51174—2017[S]. Beijing: China Planning Press, 2017.

[6] 胡世春. 西安地鐵二號線渭河車輛段屋面虹吸雨水系統(tǒng)施工技術(shù)探討[J]. 水利與建筑工程學報, 2010, 8(4): 196-199. HU Shichun. Discussion on construction technology for roof siphon drainage system of weihe vehicle depot in No.2 line of Xi’an metro[J]. Journal of water resources and architectural engineering, 2010, 8(4): 196-199.

[6] 黃曉家, 趙雨舟, 高敬, 等. 我國屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)應用的研究與發(fā)展[J]. 給水排水, 2007, 33(4): 83-88. HUANG Xiaojia, ZHAO Yuzhou, GAO Jing, et al. Research and development of roof water drainage system technology application in China[J]. Water & wastewater engineering, 2007, 33(4): 83-88.

[7] 孫瑛. 壓力流(虹吸式)屋面雨水排水系統(tǒng)水利計算[J]. 給水排水, 2002, 28(1): 77-81. SUN Ying. Water conservancy calculation of pressure- flow (siphonic) roof rainwater drainage system[J]. Water & wastewater engineering, 2002, 28(1): 77-81.

[8] 城市內(nèi)澇防治規(guī)劃標準(征求意見稿)[A]. 北京: 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標準定額司, 2017.

[10] 張辰, 呂永鵬, 陳嫣. 城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范GB 51222—2017的解讀[J]. 給水排水, 2017, 47(8): 55-59.ZHANG Chen, LV Yongpeng, CHEN Yan. Interpre-tation of GB 51222—2017 Technical Code for urban flooding prevention and control[J]. Water & wastewater engineering, 2017, 47(8): 55-59.

（編輯：王艷菊）

Application of Fully Organized Drain Technology in Planning for Prevention of City Waterlogging

HE Ruilan1, REN Panpan2, ZHAO Chen1, WU Chunguang1

(1. Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037; 2. China Railway Shanghai Design Institute Group Co., Ltd., Shanghai 200070)

The subway depot plays an important role in the operation of the subway. However, in engineering practice, subway depot sections are often flooded during rainstorms, and normal use of the vehicles is often affected. Taking a subway depot as an example, combined with the idea of fully organized drainage technology, we explored the use of organized drainage technology applications in the subway depot. Based on the investigation and analysis of the characteristics of many subway depots, we have analyzed the drainage system and proposed effective organized drainage technologies for reducing the peak discharge of rainwater systems, such as the use of a siphoned rain and storage pool.

subway; subway depot; fully organized drain technology; siphon rain; storage pool

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.05.019

U231

A

1672-6073(2018)05-0101-05

2017-12-26

2018-01-10

何瑞蘭，女，碩士，工程師，從事城市軌道交通給排水研究工作，303319867@qq.com