天津某高新區(qū)東北部雨水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整探討

林 濤，張明星

（天津市市政工程設計研究院，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年進行排水規(guī)劃方案設計。規(guī)劃設計主要參數(shù)：暴雨強度公式中重現(xiàn)期采用P=1年，地面集水時間采用15～20分鐘，延緩系數(shù)m=2。依據(jù)此標準進行規(guī)劃設計，系統(tǒng)末端雨水排放泵站流量為6m3/s。原標準下區(qū)域排水系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 原標準下區(qū)域排水系統(tǒng)圖

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

圖3 區(qū)域現(xiàn)狀排水管道實施情況圖示

1 雨水系統(tǒng)設計標準調(diào)整

根據(jù)最新《室外排水設計規(guī)范》（2016年版）及《天津市雨水徑流量計算標準》，雨水設計標準有所提高，應采用標準如下[1-2]：

（1）設計重現(xiàn)期采用2年。

（2）區(qū)域暴雨強度計算公式采用天津市第II區(qū)暴雨強度公式：

式中：q為設計暴雨強度，L/s·hm2；t為降雨歷時，min；P為設計重現(xiàn)期，a。

（3）降雨歷時中，延緩系數(shù)m=1。

（4）區(qū)域徑流系數(shù)計算：

根據(jù)該區(qū)域的控制性詳細規(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、道路和防護綠地等，具體面積及徑流系數(shù)取值詳見表1所列。通過加權(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)整后的標準進行雨水流量計算，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。通過與原雨水規(guī)劃設計方案對比可見新標準下，雨水管管徑規(guī)格需增大1-2級，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)院為狹長通道，寬約4.65 m，長約8.7 m.前院面積較小，長約7 m，寬約4.5 m(圖1).從前院經(jīng)側(cè)院兩段連續(xù)下沉臺階至后院.該小區(qū)庭院共3個部分：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計范疇(圖3).

圖4 新標準下區(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)實施，為保證已實施管網(wǎng)對能夠滿足調(diào)整后的排水標準要求，對區(qū)域雨水系統(tǒng)進行調(diào)整，并采用海綿城市建設措施，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施完成，為滿足標準提高后的排水需求，可對雨水系統(tǒng)進行部分調(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)狀雨水管道達到新標準下的排水能力。

對于尚未實施的道路及雨水管道，按照新標準及調(diào)整后的雨水系統(tǒng)進行設計建設，并在東北部系統(tǒng)區(qū)域北側(cè)防護綠地內(nèi)設置一座削峰調(diào)蓄池，以保證區(qū)域原實施管道排水能力達到排水要求。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)、市政道路等應嚴格按照海綿城市規(guī)劃的指標要求雨水徑流進行控制，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)南北向防護綠地內(nèi)，應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 設置削峰調(diào)蓄池

在雨水管網(wǎng)適當位置設置調(diào)蓄池，是減少下游雨水管道管徑規(guī)模，減小強排雨水量的有效措施之一。當用于削減峰值流量時，雨水調(diào)蓄設施的調(diào)蓄量應根據(jù)內(nèi)澇防治設計重現(xiàn)期標準和地區(qū)徑流量控制標準的要求。

根據(jù)區(qū)域規(guī)劃情況，調(diào)蓄池位置可設置于區(qū)域北側(cè)防護綠地內(nèi)。調(diào)蓄池池容計算可采用脫過系數(shù)法與數(shù)學模型法計算。

2.3.1 脫過系數(shù)法

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

經(jīng)以上核算，調(diào)蓄池設計有效容積為7258m3。

2.3.2 數(shù)學模型法

通過比較雨水調(diào)蓄池上下游的流量過程線，采用infoworksICM數(shù)學模型進行模擬確定。

2.3.2.1 模型的建立

采用InfoworksICM模型計算軟件進行模擬，通過建立管網(wǎng)及匯流模型，采用等效的降雨事件，設置滿足要求的調(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)域總面積設計流量進行構(gòu)建。模型設置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算標準，采用天津市II區(qū)120min設計暴雨雨型分配表，暴雨重現(xiàn)期為2年，降雨歷時為120min，暴雨雨型見圖6所示。

圖6 120min設計暴雨雨型示意圖

2.3.2.2 模擬計算及結(jié)果分析

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

圖7 調(diào)蓄池進出水流量圖示

圖8 管道過流模擬情況圖示

3 結(jié)語

模型模擬結(jié)果顯示，在區(qū)域設置調(diào)蓄池后，可有效減輕末端雨水主干管道過流壓力，并可相應減小雨水泵站設計規(guī)模，使系統(tǒng)整體雨水排放能力滿足要求。對于區(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)建設情況，適當采用海綿城市建設措施，減少雨水徑流產(chǎn)生量，減少雨水排放峰值流量，從源頭、過程、末端三方面進行控制，提高排水系統(tǒng)安全性。