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城市建设雨水系统及内涝问题浅谈分析

符昌
  
安家(建筑与工程)
2021年14期
中国华西工程设计建设有限公司

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摘要:城市化建设作为我国经济发展的重要评价标准,其越来越能体现一个城市发展水平、便捷性及竞争力。市政给排水设施作为城市重要基础设施之一,对于城市生活的健康发展有着重要的作用,而其中雨水系统又为城市能否安全运行基础之一,然而,我国市政雨水系统规划和设计上依然存在一些问题,如不能正确有效认识该问题,则后续雨水系统建设上仍会范以往错误,重走老路。因此本文通过自上而下分析雨水系统建设中实际存在问题,并提出个人见解,略尽绵薄之力。

引言:

近年来,我国城市化进程加快,大量土地、湖泊、湿地通过改造后用于房屋、道路及相关城市公共设施建设,地表硬化率逐年提高,使得地表降雨渗透率、储水量逐年递减,河道洪峰提前,洪峰流量逐年递增,导致大量建于低地房屋、道路、游乐场等城市建筑物设施受洪水淹没,给人民群众生产生活带来诸多不便,造成生命财产损失。

1、建筑区内涝分析及治理意见

1.1 建筑区雨水产流分析

因过去建设大多不要求绿化率及用地紧张,大多数建筑群均尽量缩小绿化率,以便于节约土地,用于建筑建设,以至于建筑区内绿化土地面积较小或几乎没有成片绿化土地,导致区域性排水流量系数ψ由原有的0.15~0.3增加至0.45~0.8,甚至达到0.9左右,雨水流量翻了三倍以上,以至于原有河道排水能力及市政排水管道难以在有效时间内排除雨水,造成低位建筑区周边市政雨水管道排水不畅或发生建筑区倒灌现象。

1.2如何减少建筑区积水及建筑区产流量

根据汇水流量公式(Q=ψqF)分析,主要采用堵、截、排、蓄、渗等多种方式相结合降低汇水流量。

建筑区宜在有条件区域增加表面蓄纳水体和地下储水设施,主要为景观蓄水池、绿化带植草边沟、多环状景观砌石雨水下渗沟、玻璃钢蓄水罐及PP(聚丙烯)雨水模块,多种措施相结合以降低建筑区内产流量。

建筑设计室内雨水系统时,宜尽量将雨水进行高位储存,以便于削减屋面雨水排放,同时亦可用于绿化浇灌,采用高位储水时,可不设置提升泵,仅通过重力就可满足灌溉压力要求,即可有效利用水资源,而又可以节约能源。

建筑区内应尽可能减少路面硬化,非必要区域应采用透水铺砖铺设或采用透水沥青,以增加路面渗水,采用透水铺砖时,径流系数ψ由原0.85左右可降至0.35~0.4,采用透水沥青时,径流系数ψ由原0.85左右可降至0.1~0.2,可有效降低路面汇水流量。

尽可能在绿化带内增设植草边沟,以减少绿化带区域雨水汇流量,同时亦可以将路面雨水排至植草沟内削流,将雨水消纳于绿化区域内。

2、雨水管道建设分析及意见

2.1  管网建设问题

城市建设过程中,市政排水系统大多随路建设,且规划设计又划分片区及难以统一协调,而道路建设均因各种原因采用逐路分期分段建设,进而导致雨水管道建设过程中出现上游较下游管道管径大、下游管道偏小、上游较下游管道标高低等等一系列问题,使得部分区域雨水系统难以发挥有效排水作用,以至于逢雨必淹。

雨水系统为城市排涝重要组成部分,承接上游建筑区、道路、公园等区域雨水,下排至就近受纳水体,雨水管道其功用主要为排水,即快速排除雨水,避免内涝,但在雨水管道建设过程中又因多种原因造成雨水管道埋深过大,出口标高偏低,致使雨水管道大多难以满足自由出流,均以淹没出流为主,而部分设计建设过程中又以自由出流设计雨水管道,造成雨水管道管径偏小,难以满足排水要求。

2.2 增强雨水管道排水能力

因城市建设造成河道水位升高,原设计采用自由出流以难以满足排水要求,应根据现状河道行洪泄洪能力推算其相关洪水位,以此对现状管道进行相应流量淹没出流校核,若管道难以满足排水要求,应进行管道改造,避免造成道路低点内涝,以免影响城市交通。

3、出水口排涝问题分析及意见

3.1 排出口排水问题分析

城市建设均存在遇河改河、遇湖填湖、围湖造陆、围海造陆、沿河造景等人为改变自然收纳水体情况,但是却未在其他区域增加水域面积或库容进行补偿,造成大面积水域消失,降低了水域调蓄功能,抬高河湖水位,进一步降低排水管网排水能力,增加受淹范围。

围海造陆其造海区泄洪面积减少、泄洪能力减弱,爆发洪水时海面水位快速上升,影响河道排水能力。

围湖造陆其主要导致湖区面积、库容减少,蓄水能力大幅减弱,当降雨量较大时,有限湖区库容难以满足来水收纳,则水位急剧上升,从而淹没低地建筑,同时其亦影响其相关河道排水能力,使其周边雨水管道临时失去排水能力。

围河造景其主要导致河道行洪泄洪能力,河道流量计算公式Q=AV,其中V=,又(A为河道横断面,为河道横断面湿周,J为河道比降值),因此根据公式分析可知,当河道因造景(观景台、观景步梯等)而导致泄洪面积减少、湿周增大时,其排水能力大幅减弱,导致河道水位升高,淹没沿河周边低地建筑物。

3.2 增加城市收纳水体面积

现今大多围海造陆已建成为繁花商业区,已难以恢复至原河湾状态,海面泄水面积亦只可保持现状,难以改变,而河湖面积增加仍有可为。

城市规划建设范围内应尽可能保留足够多的低地,如现状为自然塘、自然沟渠等地,尽量减少利用低地进行开发建设,保留其收纳水体功能,为远期城市雨水排放消纳提供便利,同时在远离城市建设区域外的低洼地,应尽可能利用其消纳城市雨水,以保证城市正常运转。

因围海造陆造成洪水期间海水水位上涨,若再采用原有排水方案,直接将雨水排入大海,势必加剧沿海繁华商业区淹水情况,同时,城市雨水携带污染物较大,随雨水排入沿海,造成沿海水体污染加剧,影响沿海风景。

若要解决城市雨水最终排放方式,最为有效办法为在不改变现有城市水体面积基础上,在有条件区域,即雨水管道可延伸范围内,开挖增设大范围人工湿地,将雨水排至人工湿地进行截污、截流、储水、渗透等,以此方可有效减少雨水排放流量及降低雨水污染物,即可确保城市正常运转,又可保护周边水域生态环境。

4、 远期防洪

4.1 城市排水大海绵体系

城市防洪上,还应建立健全其全方位防洪体系,仅仅通过城市内海绵城市建设是难以有效解决强降雨时内涝问题的,海绵城市其主要功能仅为控制产流量,调节城市环境,补充地下潜水,其难以达到有效防洪,城市内海绵建设通常称之为小海绵建设方案。

而要有效解决城市内涝,则必然要发展大海绵体系,大海绵体系主要依赖于以下几点:

其一,采取有效手段阻断洪水倒灌,主要为增高防洪堤坝高度及长度,避免因海、河水位暴涨倒灌城市。其二,增加城市内湖库容,当外部水系水体无法排除雨水时,可通过内湖水体收纳雨水。其三,连通各雨水管道系统,利用雨水满管溢流将雨水排至高位系统,进而排出雨水,避免雨水溢出地面,减少内涝,其四,利用公园低地,建设临时洪水漫灌区,以削减强降雨时带来的影响。

4.2 提高规划建筑场地控制标高

因历史原因,以往建筑建设场地标高大多无控制要求,而开发商在建设过程中,为节约资金,在场地平整时将回填标高降低,以至于在建筑建成后地面远低于市政道路设计标高,形成了凹地,雨水难以排出,造成内涝,因此,建筑场地标高在建设时,应有统一规划控制标高,将场地标高严格控制于规划标高之上,避免因场地过低形成内涝区。

结语:

城市排水系统作为城市基础建设重要组成部分,对于城市发展具有非常大影响,而是否能把握其中关键要点,关系到能否有效解决城市排水问题和提升城市抗风险能力。

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