老城区低洼地区雨水排水系统设计

老城区低洼地区雨水排水系统设计

近年来，世界气候变化，极端气候变化增加，对城市循环系统产生了巨大压力。在台风、暴雨的袭击下,多个城市的老城区、低洼地区发生了严重的积水现象。本文对老城区低洼地区的特点及受淹原因进行了分析,提出了雨水排水系统在设计中需重点考虑的问题,并通过具体工程实例进行了尝试。1旧城市住宅社区的特点1.1天然河道、池塘等随着城市开发强度加大,许多老城区内的天然河道、池塘等经淤泥清除后回填,被开发成为居住小区,其场地标高往往低于周边地块,雨天极易积水。1.2严重沉降老城区的建筑、道路建造时间较早,往往存在着较为严重的沉降,极易成为地势洼地,成为雨水的汇集点,严重影响居民的正常生活和出行。1.3雨水排放和排放率高随着城市发展,原部分排水河浜被填埋,增加了汛期市政道路雨水管的排水负荷,增大了道路汇集雨水的几率。同时,城市内河沉泥较多,河床断面减小,流动性差,雨季时调蓄能力降低。2老城市的排水系统存在问题2.1设计背景及设计问题我国多数城市的排水系统设计标准较低,多按照20世纪中叶暴雨强度公式计算,采用半年或一年一遇的暴雨强度设计,造成雨水管径普遍偏小,过水能力不足,难以应对近年来频发的台风、暴雨天气。2.2排水系统网水力流态城市排水系统常为分段设计、施工,较少考虑其上下游及整体布局,也不做整个城市排水的总体校核、优化设计。导致排水管网水力流态不好、管道淤积严重、建设泵站过多。难以充分发挥排水系统的工程效益。2.3严重老化大部分城市的排水系统建成时间较长,管道老化、道路沉降等引起管道损坏、堵塞、渗漏现象严重,难以满足当前排水实际需要。2.4废水泵压老城区的排水系统多采用雨污合流制,而排水管网建造标准低,往往造成雨水排水不畅,遇暴雨时污水可能倒灌至小区引起环境恶化。3排水系统的设计重现期由于老城区住宅小区往往地势低于周围场地,可能造成部分建筑底层地坪低于周边地块,导致汛期雨水进入建筑底层,对居民生命财产造成较大威胁。按照规范,居住小区设计重现期为1年~3年,考虑到汛期危害,应适当提高排水系统的建设标准。并应采取多道措施减少暴雨期间的积水,按照“挡水为主、排水为辅、自排为主、强排为辅”的原则进行设计。3.1雨水涵养工程为迟滞雨水,应提高小区绿化覆盖率,敷设多孔沥青路面、透水砖等,减小径流系数,充分利用雨水涵养地下水源,增加土壤含水量,既能够改善生态环境、减轻洪涝灾害、防止污染,又能够减少雨水管网的投资和运行费用。3.2雨水调蓄池雨水调蓄对于解决旧有市政管道流量不足,减轻市政排水压力,降低工程造价,提高排水系统可靠性有重要意义。若小区内有能利用的天然池塘、河流、景观水池等可以蓄洪调节,或有条件建造人工调蓄池,宜考虑对雨水高峰流量进行调节。平时常水位,雨季或暴雨前可降至低水位,利用高低水位之间的容积调蓄峰值流量,超过警戒水位时强排。小区内无水景时,可设置埋地式雨水调蓄池,稍经处理后,即可供小区绿化及道路浇洒用水。当调蓄池要收集场地雨水时,则调蓄池需具备格栅沉砂功能。可在池内进水管处设不锈钢格栅,并考虑在池底设污泥坑、排泥泵。当雨水回用对水质要求不高时,如用于绿化及地面浇洒用水时,可考虑调蓄池兼做雨水沉淀池。因雨水降水的不连续性,且降雨后的一段时间内不需浇洒,可将池中的沉淀过程视为序批式静态沉淀,晴天时可充分清空,为下次降雨提供充足的储水容积。雨水提升泵和小规模的雨水回用泵均宜采用潜水提升泵,可直接设在调蓄池内,结构简单,管理方便,又能节约雨水泵房的土建费用。3.3外水倒灌的防护小区的倒灌风险主要体现在:周边河浜的倒灌;市政道路及其他地块的雨水倒灌;污水倒灌。传统防倒灌措施多采用潮门、闸门等,可以有效防止外水倒灌,但排水管网往往有杂物堵塞、污水腐蚀等现象,存在关闭不严、漏水、不能正常开启的现象,对于养护维修提出较高要求。由于老城区小区往往地势较低,暴雨时往往直接回灌至室内,故宜采用多道安全措施,自流和加压排水相结合的排水方式。4工程实例4.1雨水滞蓄某新建小区位于上海市浦东新区中环内,周边为城区老公房,建设较早,市政道路形成地势洼地,雨季时常常成为雨水汇集点,淹水过高,积水难退。小区内场地标高为4.4m~4.6m,局部五处低洼场地地面标高为2.8m,西侧市政道路地面标高为4.3m,南侧市政道路地面标高为3.9m,北侧和东侧为城市内河,常水位为2.7m,洪水位3.7m。4.2排水系统排水区经走访调查,得知该地区排水存在以下问题:1)小区西侧、南侧市政道路是该区域中的洼地,常发生积水现象;2)市政排水采用雨污合流,管道淤积严重,水流流速较慢,暴雨期间常造成污水外冒现象;3)小区东侧、北侧河流河床淤泥严重,水位一直较高,特别是雨季,水位常超过洪水位。4.3雨污分流入库市政干管小区内大部分场地标高高于市政道路,且市政管线排水接口为1.7m,因此采用重力排水,雨污分流排入市政干管。该地块局部五处低洼场地比周边市政道路低1.1m~1.5m,而周边场地在暴雨时经常积水,排水安全性较差。如全部回填土,则需土方量约22000m3,成本较高。经技术、经济、安全性比较,结合建筑特点,设雨水调蓄池,由提升泵排水。4.4降雨时段和模期期t雨水计算按照上海市暴雨强度公式:其中,q为降雨强度,mm/min;t为降雨历时,min;P为重现期,年。暴雨重现期选5年,汇水面积7ha,地面综合径流系数取0.6,则设计流量为1.6m3/s,其中低洼区域汇水面积2ha,设计流量0.5m3/s。4.5雨水调蓄池及雨水排放1)挡水措施。在小区入口处设置截水沟,拦截小区外部市政道路、周边场地雨水,减轻小区内雨水管网负荷。在下沉道路入口设置截水沟,减少进入低洼区域的雨水量,减轻雨水泵的负荷。2)滞水措施。采用了提高小区绿化覆盖率,敷设多孔沥青路面,透水铺装等措施,降低雨水径流强度,减小雨水设计流量。本项目还降低了室外停车场和部分集中公共绿地地坪共计11000m2,标高为比路面低5cm,设计滞水调节容积550m3,延长了小区雨水汇水时间,相当于减少该地块16%的暴雨量。3)雨水管网。小区内地坪高差较大,但地面标高较低,排水坡度受限,排水困难,因此,雨水管网系统按照“高水高排,低水低排”的原则设计。高处自流排放至市政管网,低洼区域经水泵提升后排除。以免雨水汇集至最低点,一时排泄不及,造成积水。4)蓄水及雨水利用措施。小区内低洼区域汇水面积共15822m2,无可利用的天然水体,也未设景观水体,因此在低洼场地汇水面积下游设两个底部流槽式雨水调蓄池,有效容积共计600m3,相当于减少该地块17.5%的暴雨量。为减小调蓄容积,保障排水安全,减小雨水调蓄池收集汇水面积,因此收集低洼场地区域内10500m2屋面、25200m2场地雨水。为充分利用调蓄池采用全地下式钢筋混凝土结构,除检查口外,池顶覆土1.1m,可用于绿化种植。因场地径流污染严重,水质较差,在调蓄池内设两组不锈钢格栅,阻挡粗大杂物,栅条间距20mm,栅渣外运处理。内设初期弃流泵,弃流初期3mm雨水。弃流泵应采用水位和时间双重控制,水位降至低水位或启泵时间达到90min时停泵。小区回用雨水拟用于绿化和道路冲洗用水,对水质要求不高,因此不再设置后续处理设备,调蓄池兼做沉淀池,内设潜水提升泵。为防止池底尘泥扰动影响,该泵基础设为高于池底200mm,并于池底设污泥坑,内设排泥泵定期排泥。为防止调蓄池内水质恶化,可以在调蓄池前最后一个检查井定期投放漂白粉。回用系统的自来水补水管直接设在回用管网,可直接利用自来水余压,且不占用调蓄池储水容积,利于平时储水池的充分清空。在连接处设置了倒流防止装置。5)防倒灌措施。为防止周围河浜水倒灌,在小区靠近河浜的北侧和东侧设置防洪堤,防止暴雨时河水位暴涨渗入小区内。同时,排至河道的雨水管道出口设在洪水位以上,并设置防倒流措施。为防止市政道路及其他地块雨水倒灌,小区内雨水量小时直接排放,超过警戒水位时自动启动雨水泵加压排水,并在小区东侧增设紧急排放口,排至河道,平时关闭,暴雨时开启。为防止污水倒灌至小区引起环境恶化,采取以下措施:无降水、雨量小时直排入城市污水管网;暴雨时若有污水倒灌,上升至警戒水位时,自动关闭小区自流排水阀门,并启动污水泵,水位下降至低水位时自动停泵,待无倒灌风险时,再开启自流阀门。6)其他措施。因雨水pH值较低,构筑物内的金属构件、格栅、水泵等均采用不锈钢防腐型。为防止过多大颗粒污染物进入系统,采取以下措施:在屋面雨水口设网罩;道路雨水口设截污挂篮;雨水检查井设300落底便于沉砂;采用密封井盖,防止地面污染物进入系统。考虑到台风期间有区域断电可能,在考虑城市电网双回路供电的同时,还增设了自备发电机房,以确保特殊情况下顺利排水。4.6排水系统的排水效果该项目于2008年实施,已经历了多次暴雨、强台风的考验。在该工程范围内,排水系统能够及时排除降水,区内无积水,达到了预期设计效果。调蓄池经6个月一次人工清泥后,水质和水量均能基本满足要求。5排水系统的日常管理和维护对老城区住宅小区排水系统提高设计标准,采取多道措施,按照“挡水为主、排水为辅、自排为主、强排为辅”的原则进行设计,既能够改善生态环境、减轻洪涝灾害、防止污染,又能够减少雨水管网的投资和运行费用,减轻市政排水系统的负担。对于老城区住宅小区排水系统,结合工程实例,设计中有以下几点问题需引起注意:1)在项目进行中,应与甲方、施工单位、建筑专业、景观专业进