林 濤，張明星

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300392）

0 區(qū)域雨水系統(tǒng)概況

天津某高新區(qū)位于天津市濱海新區(qū)，規(guī)劃總建設(shè)用地面積約為25km2。該園區(qū)采用雨、污分流制排水體制，雨水總共分為7個(gè)系統(tǒng)（見圖1），區(qū)域雨水經(jīng)泵站提升后排入周邊景觀排瀝河道。東北部雨水系統(tǒng)為其第六分區(qū)雨水系統(tǒng)。

圖1 區(qū)域雨水分區(qū)示意圖

東北部雨水系統(tǒng)總匯水面積約為1.72km2，該區(qū)域于2009-2010年進(jìn)行排水規(guī)劃方案設(shè)計(jì)。規(guī)劃設(shè)計(jì)主要參數(shù)：暴雨強(qiáng)度公式中重現(xiàn)期采用P=1年，地面集水時(shí)間采用15～20分鐘，延緩系數(shù)m=2。依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，系統(tǒng)末端雨水排放泵站流量為6m3/s。原標(biāo)準(zhǔn)下區(qū)域排水系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 原標(biāo)準(zhǔn)下區(qū)域排水系統(tǒng)圖

通過(guò)近幾年的園區(qū)建設(shè)，區(qū)域已初步建設(shè)了部分排水管網(wǎng)。區(qū)域排水管道實(shí)施情況如圖3所示。

圖3 區(qū)域現(xiàn)狀排水管道實(shí)施情況圖示

1 雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整

根據(jù)最新《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2016年版）及《天津市雨水徑流量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》，雨水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有所提高，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)如下[1-2]：

（1）設(shè)計(jì)重現(xiàn)期采用2年。

（2）區(qū)域暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式采用天津市第II區(qū)暴雨強(qiáng)度公式：

式中：q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/s·hm2；t為降雨歷時(shí)，min；P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，a。

（3）降雨歷時(shí)中，延緩系數(shù)m=1。

（4）區(qū)域徑流系數(shù)計(jì)算：

根據(jù)該區(qū)域的控制性詳細(xì)規(guī)劃，東北部系統(tǒng)收水范圍內(nèi)幾種用地性質(zhì)地塊包括工業(yè)用地、道路和防護(hù)綠地等，具體面積及徑流系數(shù)取值詳見表1所列。通過(guò)加權(quán)核算，該系統(tǒng)徑流系數(shù)為0.52。

表1 東北部雨水系統(tǒng)徑流系數(shù)選取表

按上述調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雨水流量計(jì)算，區(qū)域雨水系統(tǒng)方案如圖4所示，該系統(tǒng)雨水排放泵站雨水量約為9.5m3/s。通過(guò)與原雨水規(guī)劃設(shè)計(jì)方案對(duì)比可見新標(biāo)準(zhǔn)下，雨水管管徑規(guī)格需增大1-2級(jí)，雨水排放量增加較多。

該庭院位于小區(qū)整體建筑最東側(cè)，西靠另一單元建筑，南為大門入口，北側(cè)東側(cè)有圍墻，后院面積約為147.3 m2.側(cè)院為狹長(zhǎng)通道，寬約4.65 m，長(zhǎng)約8.7 m.前院面積較小，長(zhǎng)約7 m，寬約4.5 m(圖1).從前院經(jīng)側(cè)院兩段連續(xù)下沉臺(tái)階至后院.該小區(qū)庭院共3個(gè)部分：前院、側(cè)院和后院(圖2).由于占地面積及建筑形式的限制，規(guī)劃占地為不規(guī)則幾何形，從規(guī)劃面積上看，屬于小尺度空間景觀設(shè)計(jì)范疇(圖3).

圖4 新標(biāo)準(zhǔn)下區(qū)域雨水系統(tǒng)圖

2 雨水系統(tǒng)調(diào)整方案

由于區(qū)域排水管網(wǎng)的部分已經(jīng)實(shí)施，為保證已實(shí)施管網(wǎng)對(duì)能夠滿足調(diào)整后的排水標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)區(qū)域雨水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，并采用海綿城市建設(shè)措施，使系統(tǒng)整體雨水排放能力滿足要求，以提高排水系統(tǒng)安全性。

2.1 雨水系統(tǒng)調(diào)整方案

考慮系統(tǒng)下游幾條主干雨水管道均已實(shí)施完成，為滿足標(biāo)準(zhǔn)提高后的排水需求，可對(duì)雨水系統(tǒng)進(jìn)行部分調(diào)整，將龍欣路北段及海油大道東段雨水管道調(diào)整為區(qū)域另一條雨水干管，減小已修建完成的濱海湖路、創(chuàng)新大道等道路雨水管道收水范圍，以使現(xiàn)狀雨水管道達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)下的排水能力。

對(duì)于尚未實(shí)施的道路及雨水管道，按照新標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)整后的雨水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，并在東北部系統(tǒng)區(qū)域北側(cè)防護(hù)綠地內(nèi)設(shè)置一座削峰調(diào)蓄池，以保證區(qū)域原實(shí)施管道排水能力達(dá)到排水要求。系統(tǒng)調(diào)整如圖5所示。

圖5 區(qū)域雨水系統(tǒng)調(diào)整方案圖

2.2 從源頭采用海綿建設(shè)措施降低地塊雨水徑流量

新建的工業(yè)用地、居住小區(qū)、市政道路等應(yīng)嚴(yán)格按照海綿城市規(guī)劃的指標(biāo)要求雨水徑流進(jìn)行控制，小區(qū)綠地采用為下凹綠地，道路采用透水鋪裝。東北部系統(tǒng)西側(cè)南北向防護(hù)綠地內(nèi)，應(yīng)充分采用下凹綠地及雨水花園形式，以減少雨水徑流量。

2.3 設(shè)置削峰調(diào)蓄池

在雨水管網(wǎng)適當(dāng)位置設(shè)置調(diào)蓄池，是減少下游雨水管道管徑規(guī)模，減小強(qiáng)排雨水量的有效措施之一。當(dāng)用于削減峰值流量時(shí)，雨水調(diào)蓄設(shè)施的調(diào)蓄量應(yīng)根據(jù)內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)和地區(qū)徑流量控制標(biāo)準(zhǔn)的要求。

根據(jù)區(qū)域規(guī)劃情況，調(diào)蓄池位置可設(shè)置于區(qū)域北側(cè)防護(hù)綠地內(nèi)。調(diào)蓄池池容計(jì)算可采用脫過(guò)系數(shù)法與數(shù)學(xué)模型法計(jì)算。

2.3.1 脫過(guò)系數(shù)法

式中：V為調(diào)蓄池有效容積；α為脫過(guò)系數(shù)，取值為調(diào)蓄池下游設(shè)計(jì)流量和之比；上游設(shè)計(jì)流量按進(jìn)入調(diào)蓄池的最大設(shè)計(jì)流量為9.5m3/s，考慮下游現(xiàn)狀管道及泵站排水能力，取流量6m3/s，脫過(guò)系數(shù)α=6/9.5=0.63；Q為調(diào)蓄池上游設(shè)計(jì)流量（m3/min）；b、n為暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)，天津II區(qū)b=13.4757，n=0.7386；t為降雨歷時(shí)，t=t1+t2；經(jīng)系統(tǒng)計(jì)算，降雨歷時(shí)t為43.5min；t1為地面集水時(shí)間，取15min；t2為管內(nèi)流行時(shí)間，min。

經(jīng)以上核算，調(diào)蓄池設(shè)計(jì)有效容積為7258m3。

2.3.2 數(shù)學(xué)模型法

通過(guò)比較雨水調(diào)蓄池上下游的流量過(guò)程線，采用infoworksICM數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬確定。

2.3.2.1 模型的建立

采用InfoworksICM模型計(jì)算軟件進(jìn)行模擬，通過(guò)建立管網(wǎng)及匯流模型，采用等效的降雨事件，設(shè)置滿足要求的調(diào)蓄池出水流量，確定合理的調(diào)蓄池容積。

管網(wǎng)及匯流模型：雨水管道方案采用調(diào)整后的雨水系統(tǒng)方案。

匯水區(qū)域按照區(qū)域總面積設(shè)計(jì)流量進(jìn)行構(gòu)建。模型設(shè)置1座削峰雨水調(diào)蓄池。徑流系數(shù)按表1中數(shù)值選取。

降雨模型：以天津市雨水徑流量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，采用天津市II區(qū)120min設(shè)計(jì)暴雨雨型分配表，暴雨重現(xiàn)期為2年，降雨歷時(shí)為120min，暴雨雨型見圖6所示。

圖6 120min設(shè)計(jì)暴雨雨型示意圖

2.3.2.2 模擬計(jì)算及結(jié)果分析

對(duì)未設(shè)置調(diào)蓄池與設(shè)置調(diào)蓄池兩種工況進(jìn)行模擬，系統(tǒng)終端雨水泵站強(qiáng)排流量結(jié)果如圖7所示。當(dāng)調(diào)蓄池池容為7300m3時(shí)，可滿足調(diào)蓄池出水流量符合現(xiàn)狀下游雨水管過(guò)流要求。排水流量峰值可減小約25%～30%。雨水主干管過(guò)流情況模擬如圖8所示。

圖7 調(diào)蓄池進(jìn)出水流量圖示

圖8 管道過(guò)流模擬情況圖示

3 結(jié)語(yǔ)

模型模擬結(jié)果顯示，在區(qū)域設(shè)置調(diào)蓄池后，可有效減輕末端雨水主干管道過(guò)流壓力，并可相應(yīng)減小雨水泵站設(shè)計(jì)規(guī)模，使系統(tǒng)整體雨水排放能力滿足要求。對(duì)于區(qū)域雨水排水系統(tǒng)的調(diào)整，需因地制宜，充分考慮現(xiàn)狀管網(wǎng)建設(shè)情況，適當(dāng)采用海綿城市建設(shè)措施，減少雨水徑流產(chǎn)生量，減少雨水排放峰值流量，從源頭、過(guò)程、末端三方面進(jìn)行控制，提高排水系統(tǒng)安全性。