天津市靜海經濟技術開發區雨水排放系統設計思路

□文/張慧芬

天津市靜海經濟技術開發區雨水排放系統設計思路

□文/張慧芬

通過天津市靜海經濟技術開發區河道水系梳理項目的設計工作，對水系發達地區雨水排放的設計思路進行了探索，總結了設計過程中遇到的一些問題并提出解決方法。

雨水排放；水系；排瀝河道

天津市靜海區地處華北平原北部，天津市西南部，距天津市區40 km。靜海經濟技術開發區位于靜海中北部，靜海新城和團泊新城之間，總體呈南北狹長形。四至范圍：南起崔楊路，北至獨流減河南路，西起津滄高速，東至京滬高鐵，規劃面積約39 km2。區內主要用地為工業、居住及商業用地。

近年來，隨著當地對開發區開發建設的大力推進，使得開發區迅速崛起，開發建設項目如火如荼。但是，區內澇頻發，暴雨時積水嚴重，給區企業帶來極大的經濟損失。隨著大量企業入駐開發區，雨水排放設施與地塊開發不匹配的問題日益嚴峻，逐漸引起了相關部門的高度重視。

本文對靜海經濟技術開發區河道水系的梳理，以低影響開發建設為前提，結合海綿城市的建設理念，充分利用周邊河道水系，以河網水系蓄排為設計原則，通過對地塊雨水量的計算、管道的合理布置、排放出路的優化等手段，搭建開發區雨水蓄排的綠色骨架，降低開發投資，減少雨水管道工程的規模，增加景觀效果，使雨水資源化。

1　地域及水系現狀

1.1自然環境

靜海經濟技術開發區于1992年6月由天津市人民政府批準建立。目前區域內約50%路網已基本形成，大量企業入駐，主要以汽車、自行車的整車及零部件產業，現代服務業為主。靜海屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫13.4℃，降水量536.4 mm/a，蒸發量約1 800 mm/a。園區地面標高2.1～3.0 m，總體地勢東西兩側高，中間低，北高南低。

1.2水系現狀

開發區周邊水系發達，擁有市管一級河道一條，獨流減河；區管二級河道4條，運東排干、生產河、迎豐渠及互助渠；開發區管骨干排瀝河道4條，南環河、景觀河、四號路邊溝及津滄高速邊溝。區內雨水均采用重力自流的方式進入河道，運東排干作為區內主要的排水出路，最終經揚水站提升排入園區北側的獨流減河。現狀存在3座揚水站，設計規模均為2 m3/s，雨季時將片區內河道的雨水提升排入運東排干內。

1.3排瀝存在問題

開發區的快速發展，使大量的農田和荒地成為工業、商業及城市建設用地，硬地面積急劇增加，同時開發過程中將許多坑塘、濕地進行了填埋，雨水徑流系數增大、調蓄能力下降，在相同降雨條件下，排瀝需求大大增加，現有的排瀝設施已遠不能滿足要求。

開發區周邊主要排瀝河道均為南北走向，縱向河道水系豐富，缺乏橫向溝通水系。園區地勢低平，部分地塊地面高程低于河道水位，大雨時基本需要機排；河道水流方向與地勢走向相反，加之東西高、中間低的地勢，大雨情況下易造成積水。若區內河道與外圍二級河道溝通閘門不能及時開啟，嚴重時會造成河水倒灌情況。現狀區內雨水主要通過橫向雨水管道自東向西排入津滄高速邊溝，后經揚水泵站提升排入運東排干內，排水最終出路單一，安全系數低。主要排瀝河道淤積嚴重，堤防下沉，部分河道段被農田、建筑物侵占，致使排水能力下降。

現狀雨水管網等排水設施的配套建設均滯后于城市建設的發展，設計標準偏低。地塊雨水均由雨水管道收集后就近排入周邊河道內，但管道規模不足，設計坡度偏小，不利于重力自流接入下游河道，暴雨時積水嚴重。

2　設計原則

1）立足于海綿城市、低影響開發的建設理念，結合雨水排放標準提升需求，對靜海經濟技術開發區雨水排放系統進行詳細的梳理及規劃，全面提高靜海經濟技術開發區的防澇減災能力。

2）根據靜海經濟技術開發區的發展定位，在深入分析園區水系及排水系統的現狀的基礎上，通過科學的計算，提出經濟合理、切實可行的方案。

3）將天津市城市總體規劃與靜?？h總體規劃相協調，以開發區防洪排澇安全為基本前提進行設計。

4）充分發揮原有排水設施的作用，在現有排水系統的基礎上進行改造，使新規劃系統與原系統有機結合，通過合理布局解決開發區近遠期的排水需求。

5）由于開發區雨水排放均采用重力自流的方式，水系定位為雨季排水明渠（排瀝河道），區內河道兼顧景觀功能，設計中采用雨水管渠的計算公式計算明渠流量及渠道斷面。

3　工程設計

3.1設計標準

3.1.1雨水量計算

本工程采用天津市暴雨強度公式來計算雨水量，雨水管網按無壓、滿流計算。

1）設計降雨重現期P。根據《給排水設計手冊（第五冊）》，對于城鎮河流流域面積較?。ǎ?0 km2）的地區，如按城市雨水管道流量計算公式計算洪流量，局部一般區域設計重現期采用1～5 a。根據GB 50014—2006《室外排水設計規范（2014年版）》規定，中等城市和小城市雨水管渠設計重現期采用2～3 a，中等城市和小城市中心城區的重要地區雨水管渠設計重現期采用3～5 a。結合靜海經濟技術開發區發展定位，本次雨水管渠設計重現期采用3 a計算。

2）徑流系數ψ。參考同類型項目，徑流系數ψ取0.6。

3）折減系數m。結合天津市中心城區建設理念，本次雨水管道折減系數m取2.0，明渠m取1.2。

3.1.2河道計算（明渠）

式中：v為平均流速，m/s；Q為流量，m3/s；R為水力半徑，m；i為河渠底坡；C為流速系數（謝才系數），m0.5/s；w為過水斷面面積，m2。

式中：n為糙率，干砌塊石護面取0.025。

3.2雨水管道系統設計

在新型城鎮化建設過程中，應推廣和應用低影響開發建設模式，加大城市徑流雨水源頭減排的剛性約束，優先利用自然排水系統，建設生態排水設施，充分發揮城市綠地、道路、水系等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用。

開發區水系較為發達，地塊呈狹長型，縱向的運東排干和迎豐渠、生產河可作為區域的排水出路。本設計考慮充分利用自然排水系統，雨水管道系統的設計采用重力自流的方式，雨水通過雨水管網收集后就近排入周邊的河道內。

根據現狀管網及河道的分布情況，將園區雨水分為7個雨水系統，見圖1。其中，1#雨水系統匯水面積643 hm2；2#雨水系統匯水面積700 hm2；3#雨水系統匯水面積346 hm2；4#雨水系統匯水面積693 hm2；5#雨水系統匯水面積437 hm2；6#雨水系統匯水面積665 hm2；7#雨水系統匯水面積406 hm2。

圖1　雨水系統分區

根據雨水管網計算，本次規劃范圍內設計雨水累計總流量約為193 m3/s。

3.3水系總體設計

水系的梳理工作應充分結合規劃區域的地勢現狀、規劃路網布局及地塊標高進行統一的規劃，使區域形成河網密集、水系發達、水流清澈的城市環境。在充分利用現有河道的基礎上，最大限度的溝通河道，使園區河道聯網成片、互聯互通，提高河網調洪蓄澇的能力，改善河道水體水動力條件，保障水質。

開發區南北狹長，利用現狀縱向河道作為雨水排水主要出路，同時新建或改造貫通開發區東西的河道，溝通迎豐渠，減小運東排干的壓力。運東排干作為現狀開發區的主要排水出路，同時承載靜海新城片區的雨水排放，河道水位較高，暴雨時易造成倒灌。本次設計將生產河，迎豐渠及運東排干作為開發區排瀝出路，通過泵、閘調節開發區雨水排放，實現雨水排放調度有序。通過水系梳理，使開發區內形成“四橫三縱”的水系格局，“四橫”即四號路邊溝、金海道河、南環河及互助渠?！叭v”即津滄高速邊溝、景觀河及東環河。汛期時河道作為防洪排澇的通道，非汛期的河道兼具景觀美化功能，提升開發區城市形象。

靜海經濟技術開發區需疏浚和拓寬改造河道有3條，分別為四號路邊溝、津滄高速輔道邊溝、東環河（七號路—八號路）；需新建河道3條，分別為金海道河、東環河、景觀河（十里長街—金海道河）；南環河與互助渠維持現狀并進行護砌。新建雙排DN2 000 mm雨水管道溝通景觀河與南環河，保障雨季排水暢通。本次規劃新建河道約7.2 km，拓寬整理河道約10.8 km，護砌河道約4.2 km，疏浚河道約8.8 km。

新建3座揚水站，規模均為10 m3/s，滿足一晝夜（24 h）內完成排澇準備工作。規劃1#揚水站位于四號路邊溝與迎豐渠交匯處；規劃2#揚水站位于金海道河與生產河交匯處；規劃3#揚水站位于互助渠和生產河交匯處，見圖2。

圖2　水系規劃

同時，運營管理單位應做到密切監視雨水情信息，雨前提前騰空管道及河道，起到雨水調蓄的作用。雨中泵站滿負荷運行，雨停車不停［1］。

3.4河道斷面選擇

隨著工業化、城市化步伐的加快，河道整治將不再局限于河道水利功能，同時還要根據地區規劃的功能性、多樣性，具備景觀、旅游、生態等功能。整治河道、改善水環境，現已成為社會觀眾的焦點，在河道治理中，綜合考慮各方面因素選擇適當的斷面形式，使人類充分利用水資源，是一項十分重要的工作。

河道應根據不同的功能要求，設計不同的河道斷面形式。一般河道斷面形式分為3類，復合式斷面、梯形斷面和矩形斷面。矩形斷面和梯形斷面占地面積少，可用于城鎮中的河道。復合式斷面占地面積大，適用于河灘開闊的山溪性河道，不需修筑防洪堤。對于違規占用河道、改變河道斷面及河道形式的問題，在占地條件允許的條件下，盡量可以將占用或改變河道部分向外側拓展至原斷面形式，只有在此情況下，河道才與原河道斷面過水能力保持一致。若占地條件不允許，采用矩形斷面更節省占地。

津滄高速邊溝及東環河位于開發區外圍，用地充裕且無較高景觀要求，采用不護砌的梯形斷面結構。四號路邊溝、南環河及互助渠均為現狀河道，位于開發區內部，河道斷面較寬，維持原梯形斷面，考慮到景觀要求需進行護砌。新建金海道河及景觀河位于開發區內部，河道沿線用地有限制，采用矩形斷面。

4　結語

靜海經濟技術開發區的快速發展，增加了區域排瀝的強度，使得區域排瀝難度大大提高，現有的排瀝設施已遠遠不能滿足排瀝要求。本文結合靜海經濟技術開發區雨水排放系統的設計工作，從雨水管網系統優化、河道梳理兩個方面對區域排瀝能力進行提升，將海綿城市的設計理念貫穿整個設計過程，提出河網水系蓄排方案，實現雨水資源化，為河道水系設計工作的開展提供了參考和借鑒。

［1］王國良，張望來.天津2012年城鄉排瀝問題反思與對策［J］.中國防汛抗旱，2012，22（6）：4-5.

TU992

C

1008-3197（2016）03-67-03

2015-12-18

張慧芬/女，1982年出生，工程師，上海市城市建設設計研究院天津分院，從事給排水設計工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.024