徐煒棟

摘要：本文結(jié)合某商業(yè)綜合體項目海綿城市設(shè)計，對雨水收集池的容積計算及布置原則等設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，以供參考。

關(guān)鍵詞：海綿城市;徑流控制率;雨水收集池;溢流設(shè)施

1 概述

近些年來，為緩解城市內(nèi)澇，減輕市政雨水管的排水壓力，很多地區(qū)的施工圖設(shè)計中都有海綿城市的設(shè)計要求。海綿城市采取屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地、雨水收集利用設(shè)施等措施，使建筑與小區(qū)具備對雨水的吸納、蓄滯和緩釋作用，有效控制雨水徑流。本文以山西省晉中市的一個城市綜合體項目為工程實例，總結(jié)了海綿城市設(shè)計特別是其中雨水收集池設(shè)計的一些要點(diǎn)，為設(shè)計人員提供參考。

2 項目概況

本工程位于晉中市榆次區(qū)，是集住宅、大型購物中心、商業(yè)街、酒店、公寓為一體的城市綜合體項目，總建筑面積約31萬m2，總用地約48703m2。本工程包含一個滿鋪地下室，共地下三層，范圍基本占據(jù)了整個地塊，地下室邊界距用地紅線只有3～5m的間距。對于海綿城市設(shè)計而言，為避免次生災(zāi)害發(fā)生，雨水收集池或調(diào)蓄池應(yīng)優(yōu)先設(shè)在室外覆土內(nèi)，不宜設(shè)于地下室，但本工程室外覆土沒有足夠空間可設(shè)置埋地式的雨水收集處理設(shè)施或雨水調(diào)蓄池。

3 當(dāng)?shù)睾＞d城市設(shè)計指標(biāo)

3.1 本工程海綿城市指標(biāo)

3.2 年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量值

3.3 其他要求

當(dāng)?shù)卣魑囊?guī)定每萬平米開發(fā)用地應(yīng)配建不小于150立方雨水調(diào)蓄設(shè)施。

4 本工程海綿城市設(shè)計

4.1 確定雨水收集池的容積

首先需根據(jù)總圖或建筑專業(yè)提供的各個地面種類的面積計算出綜合徑流系統(tǒng)，再根據(jù)總圖或建筑專業(yè)提供的下凹綠地等調(diào)蓄設(shè)施的面積和深度計算出這些設(shè)施的調(diào)蓄容積，最后將總的調(diào)蓄容積減去下凹綠地等調(diào)蓄設(shè)施的調(diào)蓄容積即為雨水收集池或調(diào)蓄池的容積。為滿足當(dāng)?shù)睾＞d城市設(shè)計指標(biāo)，本工程的各項面積指標(biāo)及徑流系數(shù)計算如表3所示。

根據(jù)內(nèi)插法計算，本工程年徑流總量控制率80%對應(yīng)的降雨量值為19.2mm。本地塊需控制的雨水徑流量V=10HψA=10*19.2*0.61*48703/10000=570.40m3，同時根據(jù)當(dāng)?shù)卣?guī)定，每萬平米開發(fā)用地應(yīng)配建不小于150立方的雨水調(diào)蓄設(shè)施，即150*48703/10000=730.55m3。按兩個要求中的高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即本地塊需控制的雨水徑流量為730.55m3。

本地塊下凹綠地為3896.24m2，下凹深度150mm，有效蓄水深度100mm，下凹綠地總蓄水容積為389.62m3。雨水收集池或調(diào)蓄池需儲存的雨水總?cè)莘e為730.55-389.62=340.93m3。

需要特別指出，按上述方法計算雨水收集池或調(diào)蓄池總?cè)莘e的前提是下凹綠地能夠收集到與其蓄水深度100mm相對應(yīng)的雨水，能夠充分發(fā)揮下凹綠地的調(diào)蓄作用。所以設(shè)計時需要采取對應(yīng)的措施將道路甚至屋面雨水引入下凹綠地，如不能保證下凹綠地收集到足夠的水量，則應(yīng)將雨水收集池或調(diào)蓄池放大，保證這些調(diào)蓄設(shè)施的總?cè)莘e可以達(dá)到總的調(diào)蓄量要求。

4.2 確定雨水收集方案

雨水收集池或調(diào)蓄池的位置一般需靠近市政雨水接口，如果一個項目有多個雨水接口，需考慮每個雨水接口承接的雨水管是否可引入同一個雨水收集池，如果難以實現(xiàn)，可根據(jù)具體情況設(shè)置兩個或以上的雨水收集池或調(diào)蓄池。雨水收集池或調(diào)蓄池應(yīng)靠外墻布置，同時盡量少占用車位及地下商業(yè)的面積。

本工程雨水共有2個市政排出口，針對本工程特點(diǎn)，進(jìn)行了三種不同的海綿城市調(diào)蓄設(shè)施組合。方案一：下凹綠地+1個雨水收集池+1套處理回用設(shè)施。方案二：下凹綠地+2個雨水收集池+2套處理回用設(shè)施。方案三：下凹綠地+1個雨水收集池+1套處理回用設(shè)施+1個雨水調(diào)蓄池。方案比選如表4所示。

表4 調(diào)蓄設(shè)施組合方案比選表

方案內(nèi)容 方案一：下凹綠地+1個雨水收集池+1套處理回用設(shè)施 方案二：下凹綠地+2個雨水收集池+2套處理回用設(shè)施 方案三：下凹綠地+1個雨水收集池+1套處理回用設(shè)施+1個雨水調(diào)蓄池

雨水收集池或調(diào)蓄池設(shè)置位置 1個雨水收集池距2個市政排出口均較近，保證場地所有雨水都能接入 2個雨水收集池分別靠近2個市政排出口 1個雨水收集池和1個雨水調(diào)蓄池分別靠近2個市政排出口

優(yōu)點(diǎn) 雨水收集回用量大，后期可用于綠化澆灌、車庫地坪和場地沖洗，后期用水成本低 與方案一類似 雨水收集回用量較方案一和方案二少，后期綠化澆灌、車庫地坪和場地沖洗的用水成本較方案一和方案二高

缺點(diǎn) 初期水池和回用設(shè)備投資較大 與方案一相比，由于設(shè)施分成了2套，初期水池和回用設(shè)備投資更大 由于其中1個雨水調(diào)蓄池不配置水處理設(shè)施，初期投資相對方案一和方案二少

設(shè)計難點(diǎn) 需規(guī)劃一塊較大的面積，同時要盡量減小對商業(yè)和車位的影響 與方案一相比，一整片面積分成了2塊面積，相對更易實現(xiàn) 與方案一和方案二相比，不僅設(shè)施分成了兩塊，而且其中一塊不需要水處理設(shè)施，最容易實現(xiàn)

本工程地下車庫面積87927.0m2，綠化面積（包括屋頂綠化）11819.9m2，道路及場地面積18171.1m2，每年用水天數(shù)綠化按150次計，道路場地按30次計，地下車庫按4次計，一年總用水量約5300m3。本工程所在地年平均降雨量418～483mm，年徑流總量為48703*0.55*（418～483）/1000=11197～12938m3， 年徑流總量控制率為80%時所有調(diào)蓄設(shè)施能收集的雨水總量為8958～10350m3，根據(jù)前文計算的下凹綠地總蓄水容積與雨水收集池或調(diào)蓄池總?cè)莘e的比例（389.62/340.93）可知：雨水收集池或調(diào)蓄池收集雨水的總?cè)莘e占調(diào)蓄總量的47%。即使不考慮初期棄流和每月雨量不均勻等因素，雨水收集池可以收集并處理回用的最大容積不會超過4210～4865m3，說明雨水收集池收集到的雨量可以全部被處理回用。考慮后期的運(yùn)營成本，初定海綿城市調(diào)蓄設(shè)施采用方案一：下凹綠地+1個雨水收集池+1套處理回用設(shè)施。

結(jié)合2個市政雨水接口的位置，本工程在地下一層設(shè)置1個雨水收集池（總?cè)莘e約350m3）和對應(yīng)的水處理回用機(jī)房及設(shè)施，位置位于2個雨水接口之間，距離2個雨水接口均較近，且設(shè)置在地下商業(yè)和車位難以利用的區(qū)域。

4.3 雨水收集處理設(shè)施設(shè)計要點(diǎn)

在建筑地下室設(shè)置的雨水收集池不同于其他水池。一般水池的溢流裝置和人孔都是設(shè)置在機(jī)房內(nèi)，如進(jìn)水閥出現(xiàn)故障，只要泵房內(nèi)集水坑潛水泵的排水流量大于進(jìn)水管的流量，可通過潛水泵將溢流的水排至室外。而雨水收集池的溢流量極大，以本工程為例，如遇五年一遇的大雨，降雨歷時取15min，徑流系數(shù)為0.61，整個地塊的雨水流量會達(dá)到660L/s，此時如果雨水收集池水位較高同時室外的控制器發(fā)生故障無法關(guān)閉水池進(jìn)水管閥門時，雨水收集池將會發(fā)生溢流。如果溢流設(shè)施設(shè)在機(jī)房內(nèi)，660L/s的溢流量會通過溢流斗和側(cè)壁人孔溢到機(jī)房內(nèi)，一般工程設(shè)計中很難配置如此大流量的潛水泵及對應(yīng)的集水坑。一旦溢流的雨水漫出機(jī)房，容易產(chǎn)生次生災(zāi)害，會有整個地下室被淹的風(fēng)險。所以建議雨水收集池在機(jī)房內(nèi)不設(shè)置溢流管及人孔，溢流管宜設(shè)置在室外，直接接入下游雨水井，同時設(shè)置報警裝置，而人孔宜設(shè)在室外地坪，所以雨水收集池必須有一塊區(qū)域在地上建筑的輪廓線以外，用于在室外地坪設(shè)置人孔。針對這種做法，當(dāng)極端情況發(fā)生時，整個雨水收集池可能都會被雨水充滿，所以結(jié)構(gòu)荷載的計算，最不利水深不是水池底到溢流水位的高度，而是水池底到室外地坪的高度。

5 結(jié)語

雨水收集池的容積應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾＞d城市設(shè)計要求、項目場地下凹綠地等其他調(diào)蓄設(shè)施的容積綜合考慮。如需充分利用下凹綠地等設(shè)施的調(diào)蓄容積，則需采取相應(yīng)措施將道路等其他區(qū)域的雨水引入下凹綠地，保證下凹綠地的有效蓄水深度能夠被充分利用。

雨水收集池容積大，一般可根據(jù)項目情況確定設(shè)在室外埋地還是設(shè)在建筑地下室內(nèi)。如設(shè)在地下室，對建筑布局影響大，應(yīng)根據(jù)市政接口資料合理布置水池及機(jī)房的位置，盡量降低對地下商業(yè)及車位的影響。同時其容積宜結(jié)合水處理后用作綠化澆灌、車庫沖洗、場地及道路沖洗的水量綜合確定。

如雨水收集池設(shè)在地下室，為防止設(shè)備發(fā)生故障時溢流雨水淹沒地下室，雨水收集池不宜在機(jī)房內(nèi)的一側(cè)池壁設(shè)置人孔及溢流設(shè)施，人孔宜設(shè)在室外地坪，溢流管宜設(shè)在外墻一側(cè)池壁。同時結(jié)構(gòu)荷載應(yīng)考慮最不利情況下的水深。