雨水排水系统（共10篇）
雨水排水系统 篇1
随着建筑技术的不断发展, 超大型建筑不断涌现, 一些大型单体建筑如展览馆、体育场、工业厂房等屋面跨度大、面积广, 屋面荷载承受能力较小, 这就要求降雨时屋面积蓄的雨水在短时间内能够迅速排出, 传统的重力流雨水排放系统要达到这一要求, 就必须增加雨水斗数量及立管根数, 加大立管管径。如果采用虹吸式雨水排放方式, 系统管道中雨水流态为满流有压状态, 排水量大, 排放迅速且立管根数少, 管径小, 横向悬吊管无坡度, 能够最大限度满足建筑使用功能。
目前国际上虹吸式雨水排放技术已经很成熟。该技术就是利用虹吸原理, 雨水排放时在管道中形成满管压力流, 利用建筑物屋面高度和雨水所具有的势能, 产生虹吸现象, 屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排出室外, 从而迅速排除屋面积水。下面就对屋面虹吸式雨水排放系统的工作情况、系统组成以及施工方法做较为详尽的描述。
1 工作原理
虹吸现象在我们日常生活中经常可以看到。其工作原理就是当两个液面存在高差时, 此高差部分水通过事先装满水的管道在重力作用下的流动, 从而使上部管道中产生负压, 水就会不断地被排放。高差越大, 管内的水流速度越大, 排水越迅速。虹吸式屋面雨水排放系统就是利用这一原理, 当雨水来临时, 屋面逐渐形成积水, 当屋面雨水达到一定高度时, 通过控制进入防漩涡式雨水斗, 从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量, 使得系统中排水管道呈满流状态, 当雨水通过管道变径时, 在此处产生负压, 加快雨水排放的速度。
2 工作状态
虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。降雨初期, 雨量一般较小, 悬吊管雨水流态是有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同, 部分情况下无法形成虹吸作用, 是以重力流为主的流态。随着雨量的增加, 管内逐渐呈现脉动流, 进而出现满管气泡流和满管汽水混合流, 直到出现单项流状态。降雨末期, 雨水量减少, 雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值, 雨水斗逐渐有空气掺入, 排水管内的虹吸作用被破坏, 排水系统又从虹吸状态转变为重力流状态。在整个过程中, 随着雨水量的变化, 悬吊管内的压力和水流状态出现反复变化的情况。与悬吊管相似, 立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流、汽水混合流过渡, 最终在虹吸作用形成时, 出现接近单项流的状态。
3 系统组成
与传统的重力流排水系统组成一样, 虹吸式排水管道系统的组成为:雨水斗、管道及管道配件。
一般来说, 雨水斗的设计是整个虹吸系统能否按设计要求工作的关键所在之一, 它的稳流性越好, 产生虹吸所需的屋面汇流高度越低, 总体性能越优越。目前常用的雨水斗的材质有HDPE、铸铁或不锈钢。
管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分, 管道的变径可以加速雨水斗排放和流量, 必须确保系统安全可靠, 高效持续的运行。虹吸式屋面雨水排放系统管道要求具有相当的承压能力、较高的防火性能, 并做到尽可能降低噪声、吸收振动, 最大程度满足抗温度变化引起的形变。目前最常用的管道材质为HDPE管材。HDPE管具有以下主要优良性能:1) 抗寒性能。充满水的HDPE管道被冻结后, 管道会随着结冰情况发生弹性伸缩, 一旦冰融化, 管道可自行恢复到原来状态, 不会发生丝毫损伤。2) 抗外力。在室温情况下, HDPE管的抗压性能极佳。在温度很高或极端低温条件下 (约-40 ℃) 管道仍能抗外力。3) 耐火性。HDPE管是阻燃性物质, 管道在火中燃烧不会放出有毒气体。4) 噪声低。HDPE管是软性材料, 弹性模量E小, 管道能限制以空气或固体为载体的声音传播。5) 抗辐射性。通过添加碳黑, HDPE管能抵抗由太阳紫外线引起的管材老化脆化现象。
4 系统主要技术要点
系统的一体性与密闭性是整套排放系统的关键点。为保证虹吸排水的产生和持续作用, 就要求从雨水斗到管道整个系统是一体的, 各部分紧密连接。如果雨水斗有一个完全敞开的入口, 空气就会在水流旋转作用的带动下, 从入口处进入整个雨水排放系统, 这样就无法形成满流形成虹吸状态, 也就无法形成高效的虹吸式排放系统。因此, 只有当雨水口的入口处半敞开时, 才能有效阻止空气随时进入系统, 当斗前水满足一定要求时, 能够形成水封, 完全隔断空气, 迅速形成虹吸作用。除了保证在入口处有效阻止空气进入, 还必须保证管道中没有空气进入。所以另一个要求就是系统的完全密闭性, 要保证管道无渗漏。因为在虹吸作用时, 管道内的水流是压力流状态, 管壁承受压力, 接口处容易发生渗漏, 另外一旦发生渗漏, 管内压力状态发生改变, 影响正常的虹吸作用。
4.1 雨水斗
1) 虹吸式屋面雨水排水管雨水斗至过渡段总水头损失与过渡段流速水头之和不得大于雨水斗至过渡段的几何高差;2) 各雨水斗至其过渡段的水头损失允许误差应小于5 kPa, 一般来说雨水斗之间的距离不能大于20 m;3) 雨水斗离墙至少1 m;4) 雨水斗顶面至悬吊管管中的高差不宜小于1 m。
4.2管道系统
1) 悬吊管设计流速不宜小于0.75 m/s, 立管设计流速不宜小于2.2 m/s;2) 过渡段下游的流速不宜大于2.5 m/s, 若大于2.5 m/s应采取消能措施;3) 虹吸雨水管道要求管内负压不超过-0.08 MPa;4) 管道施工时当水流有90°的方向改变时, 此处采用双45°弯头、支管汇集处采用斜45°三通。
4.3检验与试验
在系统管道完成后, 排水管道按规范要求做灌水试验。系统灌水试验合格后, 还要求做排水性能试验。
5经济效益分析
虹吸式雨水排水系统在一定程度上可降低工程造价。主要表现在以下方面:1) 虹吸式雨水排水管道均按照满流有压状态设计, 排水管泄流量远远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量, 也就是说排泄同样的雨水量, 采用虹吸式排水系统的排水管管径要小于重力排水系统的排水管管径;2) 虹吸排水系统中雨水悬吊管内水流在负压抽吸作用下流动, 悬吊管可做到水平无坡度敷设, 悬吊管接入雨水斗的数量不受限制, 这样可以减少雨水立管的数量;3) 虹吸式雨水斗排水量远远大于普通重力流雨水斗, 能够迅速排除屋面雨水, 雨水斗前水深较浅, 降低了建筑物屋面荷载要求, 能够大大节约工程造价;4) 选用虹吸式雨水排水系统时, 大大提高空间的两用, 尤其在室外排管时为建筑物地下室错综复杂的机电管线排布提供了便利。
虹吸式雨水排水系统与重力流雨水排水系统的优缺点可从表1反映。
虹吸式雨水排水系统在雨水斗布置、管线走向布局方面便于建筑空间设计, 而且系统立管根数少、管径小, 降低了屋面荷载要求, 对于大型建筑在一定程度上降低工程造价。
虹吸式雨水排放在技术具有较强的先进性, 在施工布置上具有较大的灵活性, 在工程造价上有较突出的合理性, 因而我们相信虹吸式雨水排放技术将作为一项日趋成熟的雨水排放技术逐渐成为大型建筑雨水排放设计施工的首选。
雨水排水系统 篇2
[摘要]市政道路雨水排水工程施工技术水平直接决定了工程的施工质量，而施工质量又和城市人们的生命和财产安全直接相关，因此，市政道路雨水排水工程的各参与方应严把质量关，提高施工技术水平，为人们创造一个安全舒适的生活环境。文章针对市政道路雨水排水工程施工技术中的施工工序、工程质量、安全控制等问题进行简要陈述，以期能对该行业技术人员起到抛砖引玉的作用。
[关键词]市政道路;管道安装;质量控制;施工技术
随着城市化的不断加快没，人们对城市基础设施的完善提出了更高的要求，市政道路雨水排水工程(以下简称“工程”)就是其中一项非常重要的市政基础配套建设。工程的施工技术直接影响到了道路的施工质量和使用寿命及安全性，所以，工程各参与方应尽到自己的职责，而施工方作为该工程最重要的参与方应在施工技术方面严格按照国家和行业相关规定及审批后的技术文件执行，以确保工程质量符合要求。
雨水排水系统 篇3
当前，各行各业的快速发展以及人们生活质量的提高，致使水资源日趋紧张。在此背景下，将城市雨水利用的理念融入排水规划中，将成为改善城市宜居环境、提高城市水资源支撑能力的有效途径。本文主要讲述了陕西关中地区的城市排水规划，运用关中地区特色水窖为原型，探讨了一种崭新的雨水回收利用及排水系统设计的规划方法。
引言
随着社会经济的发展，水资源的可持续利用已成为这个时代的焦点，水资源的短缺使人们越来越注重对水资源的多次利用，而作为陕西省经济最发达，人口最密集的关中地区，人均水资源需求量远远低于绝对缺水线，然而人们很少把水资源再利用应用于生活实际当中。针对以上问题，在以后的城市规划及地下管道的设计中考虑雨水资源化的想法，将雨水通过回收、净化利用在城市水资源当中，构建可持续发展的生态安全格局。之后，随着人们对城市雨水资源化的开发及利用领域研究的不断深入，城市规划中的雨水回收及利用将具备比以往任何时候都更强的可操作性。
关中地区包括西安、宝鸡、咸阳、渭南、铜川五市及杨凌区。关中地区人口占全省80%的工业固定资产和科技力量，为彻底贯彻好十二五的经济发展战略，对关中地区县城供水现状的调研及近期2020年用水量的科学预测显得尤为重要。
雨水收集的措施
利用以前水窖收集雨水的方法。水窖为全混凝土窖体水窖，窖体由窖口、窖顶和窖筒等部分组成。其施工工序分为窖体开挖、窖壁防渗、混凝土窖体浇筑和窖盖等，窖盖为预制钢筋混凝土并在窖顶预留安放进水管口。这种水窖的施工方法大致分为：窖口开挖、混凝土窖体浇筑、人工预制钢筋混凝土盖板、土石回填。集水井又叫水窖，是修建在地面以下用来蓄水且具有一定容积的建筑物，由进水管、沉沙管、过滤管、集水井等部分组成。具有储存雨水和地表水源，用以提供人畜饮水、旱地灌溉、城市绿化用水的水源及减轻水土流失等功能。
地下排水系统整体规划
1.构建地下排水通道
无论采用何种排水系统，当遇到超过设计标准的自然雨时总是不可避免的会形成地面径流。面对如上问题，选择合适的城市排水体制之前，首先需要构建流畅的地下雨水排水通道。以路面径流沿道路排水通畅为目标，对道路交叉口的地面高程进行高差设计，避免路面径流汇集在道路交叉口附近形成人为设计导致的路面积水。因而构建合理的雨水排流通道的重要性不言而喻。总结以前的教训都都到一个共同的启示：系统不合理、通道不通畅，及超标雨水到来后衍生出的一系列问题，是城市时常发生内涝的真正原因。近年来，尽管多数地区降雨量稀少，但建造一个没有低洼地、没有死角的排水地下通道，确保横向排水系统的合理与竖向系统的合理是极其重要的。
2.雨水回收利用技術
现在国内外雨水利用的研究与示范主要集中在收集、入渗、储存、初期雨水处理和再回用等环节。在雨水利用规划设计的同时，应根据不同的气候条件、地形地势、经济条件和雨水控制利用的目的，因地制宜的选取适合当地需求的技术环节。
3.居民小区雨水利用
在居民小区内设置多处集中汇流的下沉式地面及下沉式雨水花园，用于滞留储蓄雨水以达到集中入渗，并利用植物净化的方式削减初期雨水中的污染物浓度。如果按新建居住区绿地率为30%计算，所有绿地平均下沉深度为 8 厘米，当一小时最大降雨量达到 20毫米时，居住区内的绿地足以满足雨水集中入渗的需求。城市用地中，居住区的设计标准为一年一遇降雨外排量为零，并在较大型绿地内设置地下排水沟渠，使之与林间渗渠连通，渠底标高略高于林间渗渠，以保证地块内超标雨水可以留入林间渗渠而不会倒灌。
小区建筑可以沿竖向设立更多的外置式雨水竖管，直接排入建筑绿地内的沟渠中，使屋顶的雨水可以毫无保留地汇聚到绿地中。建筑、绿地和大型绿地内的沟渠等建筑设施都需要严格执行国家相关规范标准。居住区内的地面停车场、人行道、小区内部道路均使用透水性地砖，如此一来不但可以加大雨水的入渗率，还可以有效地提高地下水的回补。
4.超标雨水的处理
超过设计标准的雨水在以往的城市排水系统的规划中较少涉及，从最近三四年各大城市频遭涝灾的教训中得到启示，超标雨水对于越来越发达的城市来说，会严重影响其交通、通信、供电等各方面的正常运转。因此，需要在地下排水系统的规划阶段就将超标雨水的风险纳入到整个系统的设计中。针对排水规划在各个环节可以设立针对超标雨水的措施：
（1）居住区内的超标雨水沿道路汇入集中式地面，并通过地表内的沟渠汇入道路两侧的地表渗渠；
（2）地表渗渠系统可以收纳超标雨水。当雨水从防护带外溢后，规划允许雨水沿道路向下游自流；道路竖向系统设计可以保证道路系统中没有积水路段。
（作者单位：陕西理工学院土建学院）
作者简介：刘利娜（1991-），女，籍贯：陕西咸阳，本科，研究方向：工程管理。
虹吸式屋面雨水排水系统设计 篇4
1. 虹吸式屋面雨水排水系统简介
虹吸式屋面雨水排水系统的原理是根据伯努利定律, 通过能实现气水分离的特殊雨水斗, 充分利用屋面与地面的高度差产生的能量使雨水管形成负压, 从而使雨水管最终达到满流状态, 当管中的水呈压力流状态时, 虹吸作用就产生了。在降雨过程中, 由于连续不断的虹吸作用, 整个系统得以快速排放屋面上的雨水。
虹吸式屋面雨水排水系统和重力式屋面雨水排水系统均由雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、雨水埋地管组成, 但因为系统的工作原理完全不同, 在二种不同水力条件下工作, 因此系统中各部件的功能要求是不一样的, 系统也有其相应的一套计算方法。虹吸式屋面雨水排水系统的最大改进和技术进步是开发了一种具有良好整流功能的雨水斗。雨水斗在其额定设计流量时处于淹没泄流排水状态, 不渗气、设计排水量大、雨水斗淹没泄流的斗前水深小。采用了虹吸式雨水斗的屋面雨水排水系统, 在降雨过程中相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中泄水, 经屋面内排水管系, 从排出管排出, 管道全充满的压力流状态, 屋面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。虹吸式屋面排水系统的管道在设计降雨强度下呈负压, 管材的选用应考虑承受负压的能力。但在比较小的降雨强度或降雨过程的末期, 降雨量减小, 雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到一定的值, 雨水斗开始有空气渗入, 排水管道内的真空被破坏, 排水系统会从虹吸压力流的工况转向重力流。
虹吸式屋面雨水排水系统管道内设计状态下的压力分布与一般的重力式屋面雨水排水系统有明显的区别。虹吸式屋面雨水排水系统自雨水斗连接管以下, 管道内呈负压, 在悬吊管与立管的交叉点处负压最大, 其后立管上的负压减小, 至临界点负压消失, 管道内的压力为零, 水流状态转为重力流。从上面的分析可以得出, 雨水斗的进水水面至临界总高度是有效作用高度, 在设计计算中应充分利用;另一方面对雨水斗至悬吊管的末端的总水头损失应有所限制, 以控制悬吊管末端的最大负压值。
2. 虹吸式屋面雨水排水系统特点
传统的重力式屋面雨水排水系统采用重力式的雨水斗, 流入雨水斗的雨水易掺入空气, 从而形成水、气混合流, 影响雨水斗的雨水量, 且悬吊管需要较大的管径和一定的坡度。通常, 为了维持连接在同一悬吊管上的各个雨水斗的正常工作, 连接雨水斗的数量一般不多于四只, 因而增加了雨水管的立管数量。重力式屋面排水系统因受其水力特征的限制, 造成排水立管多、管径偏大, 因此对于大面积工业及公共建筑屋面雨水排水系统来说, 它具有一定的局限性。
虹吸式屋面雨水排水系统克服了传统的屋面重力式排水系统所存在的缺陷, 其排水能力也有很大的改善和提高, 在满足水力计算的情况下, 悬吊管接入的雨水斗数量一般不受到限制, 从而减少了立管的设置;而且, 悬吊管不需设坡度, 其安装方便、外形美观;另外, 该系统按虹吸式压力流计算可以减小选用管道的直径。
3. 工程设计实例
广州市轨道交通三号线呈南北“Y”字形走向, 主线北起广州东站, 南到番禺广场;支线北起天河客运站, 在体育西路与主线汇合。线路全长36.33km, 全部为地下线路, 设18座车站、1个车辆段。车辆段的运用库天面采用网架钢结构设计, 呈“凸”字形, 长266.5m, 宽153m, 屋面总汇水面积31434m2。
设计为虹吸式屋面雨水排水系统, 共采用20个系统, YG100B型雨水斗90个, 雨水管选用HDPE管。
4. 结语
雨水排水系统 篇5
受到全球气候变化的影响，我国暴雨灾害频发，同时由于城市雨水排水系统本身存在的问题，城市内涝现象非常严重，一旦出现强降雨天气，城市的雨水排水系统负担过重，道路和立交严重积水，尤其是涵洞积水过深的情况下可能造成严重事故，暴雨期间城市的交通几乎瘫痪，对市民的安全和城市健康发展造成极大的负面影响。
城市发生内涝积水的原因并不是简单的某一要素造成的，其中涉及到快速城市化建设、极端天气及基础设施力量薄弱等因素，主要原因还是远调蓄能力较弱、应急管理水平不高。采取针对性的措施解决这些问题，还市民一个安全、健康的城市是城市发展中非常重要的环节。本文首先对我国城市雨水排水基础设施现状及存在的问题进行分析，在此基础上提出了针对性的规划、设计、管理及综合利用方面的建议，希望能够为城市建设管理者的决策提供一定的参考依据。
1城市雨水排水基础建设中存在的主要问题
1.1城市雨水排水管网建设滞后
主要表现为两个方面：
1.1.1基础排水管网的建设力度不足，城市排水防涝主要依靠排水系统，排水系统可以说是保障城市运行的生命线，随着城市内涝现象的加剧，管理者普遍开始重视汛期的防涝工作，但是对旧排水管网的建设仍然缺乏重视。基于城市整体规划来说，大部分城市都缺乏雨水排水防涝专项规划，单纯将雨水排水作为城市排水的一部分，还有少部分城市没有设置排水专项规划，很多城市将雨水排水设施建设附属于道路建设工程，也没有单独分离出来，在道路建设的同时进行雨水排水管道的建设。此外，政府对于雨水排水基础建设投入的资金少，排水设施建设在财政投入中所占的比重小。
1.1.2新老城区雨水排水合流的难度大，通过走访调查发现，很多城市的旧城区中采用合流制排水体系，雨季出现后发生内涝，雨水和污水共存，对环境造成较大的污染。而旧城区的道路相对狭窄、建筑物密集，整体规划较差，因此难以实施改造。同时雨水管线大多老化、管径小，不能够满足当前的排水需要。因此，城市中解决内涝的主要措施就是应急机制，导致汛期的防涝和排涝工作任务异常繁重。
1.2城市雨水排水基础设施的维护管理不善
尽管城市中建设有排水系统，但是后期维护工作较弱，由于管理不善造成的局部排水能力不强现象非常普遍，容易导致局部内涝的发生。如使用过程中各类垃圾沉淀进入到雨水排水管中，将会很大程度上降低系统的排水性能;或者是明装雨水口严重堵塞，导致集水的能力变弱。系统维护管理过程期间，在治理污水的过程中存在着对原有排水系统进行损坏的现象;对旧的雨水排水管网实施改造期间出现乱接，造成排水不畅。除此之外，市政工程与道路工程在改造过程中也会造成雨水管损坏或是汇入其他管道来水的现象，这一系列现象都会造成严重的城市内涝。
1.3城市排水与防洪法律规范的建设不完善
通过建立城市排水防洪标准，加强对各个部门的约束是减少城市内涝的重要举措之一。尽管我国城市建设速度不断加快，但是城市防洪工程建设进度较慢，与发展速度非常不平衡，相关法规标准的缺乏是重要原因之一。某些发达国家城市防洪方面的制度建设相对完善，法规也更为健全，法律条文的制定能够很好地保障城市防洪相关举措的落实。如英国议会在通过的《洪水雨水管理法案》，规定了城市内涝预防和治理的具体做法及各级负责单位;美国各大洲都分别制定了《雨水利用条例》，不但指出城市雨水调蓄与利用的措施，还详细地制定了城市内涝的防治、解决对策及问责制度。日本可以说是世界范围内城市防洪标准最为严格的国家，对城市排水中污水种类的限制非常严格，下水道排水各项技术指标均有明确的规定。可以看出，从立法的角度对城市雨水排水建设及城市内涝预防与治理进行强制性约束产生很大的积极意义，实现从决策到实施的全方位的管理，但是我国当前这方面的建设显得非常滞后。
2加强城市雨水排水基础建设的建议
2.1优化城市雨水排水规划
提高城市雨水排水规划设计水平，通过科学合理的规划设计促进城市雨水排水基础建设的发展。针对城市的特点，气候环境的变化规划设计、科学设置排水管网，并做好雨污分流、管道建设与改造、雨水调蓄设施、行洪设施、泄洪设施、水系清淤和治理设施的建设与改造。优化城市排水专项规划、土地利用总体规划、区域总体规划、排水设施用地控制规划和区域控制性规划，加强相互之间的对接与联系，促进道路新建工程与排水管道建设的同步，实现城市建设和垮台水设施建设的同步，促使城市雨水排水基础设施与实际的发展需求相适应。
2.2优化排水基础设施设计参数与工程设计
2.2.1在建设排水基础设施之前，应综合考虑各方面因素选择设计参数。例如：在考虑水位影响的过程中应将多年一遇的历史最高洪水位纳入参数范围，并分析最高水位对排水系统水利坡降产生的影响，根据结果对排水系统的性能进行调整;根据建设项目的重要程度及建设区域往年的内涝情况，增加径流系数的取值，保证设计的雨水排水系统具有较高的排水能力。
2.2.2提高暴雨重现期，而且系统建设中是暴雨计算公式非常重要的标准与参数，合理地对重现期参数进行确定是排水工程规划的关键步骤。基于系统的经济性而言，重现期的选择应当根据不同类型的汇水区域进行针对性的挑选，才能够做到技术经济指标的统一。随着技术的发展和经济实力的增强，基础设施的建设要求具有一定的前瞻性，所以提高设计标准是必然的。排水系统设计的首要条件是满足一年一遇的标准，在财政条件允许的情况下可将标准提高。有资料显示暴雨重现期每提高一年，用于排水管网的财政投入增加15%,根据我国当前的资金扶持比例，城市雨水排水系统建设期间可以适当将一年一遇提高到两年或三年一遇。
2.3根据城市的实际情况合理选择排水体制
排水体制涉及到城市雨水污水的收集与排放、排水系统的经济效益等，更与环境保护的要求相关，只有合理的排水体制能够控制城市点源和非点源污染总量，才能够实现城市可持续发展。根据我国城市污水处理及再生利用设施建设规划相关要求，新建的城区应用与雨污分流制度，老城区则进行改造。但是由于改造工程的范围较广，具有一定的难度，甚至可能进一步造成浪费和污染，所以在排水体制的选择上应当更具有针对性。对于暂时不具备改造条件的旧城区允许不采用分流制，通过截流干管增加截流倍数，从而提高排水能力。
3关于城市内涝的解决措施
3.1加强雨水生态化处理系统建设
随着科技的发展，雨水入渗与调蓄系统在城市建设中的应用越来越广泛，很多城市开始鼓励应用雨水生态化处理系统，倡导低影响开发理念。雨水入渗与调蓄系统主要是指通过分散的、小规模的设施控制雨水径流，降低雨水径流的峰值量，常见的手段有植物过滤带、透水性材料及渗透性排水沟等。
3.1.1在广场和道路等面积较大的`铺装上选择透水性材料，促进雨水深入地下，将短期径流变化为长期径流。
3.1.2在道路两侧可以应用渗透性排水沟，渗入大部分的雨水，同时可以将其中的污染物过滤，削弱暴雨期的径流量;草地等植被的根系有很好的水土涵养作用，在大面积的绿化草坪上辅以雨水渗透技术，也能够促进雨水渗入地下、降低暴雨的径流量，在我国北京和天津等地区已经取得了较好的应用效果。
3.2完善对雨水排水设施的维护和管理手段
对于已经建成的雨水排水设置应当根据城市建设发展实际需要进行扩容和改造处理，增强城市的排水能力;同时加强对系统的维护和管理，积极监督各大单位的日常保养、巡查、清理、维修工作。实际建设中道路工程施工、污水截污治理及地下管网施工等行为都可能对排水系统造成损害，发生这样的情况之后要及时督促责任单位予以修缮与整改，以免对城市排水造成影响。
3.3加强城市管网排水与海河道排水之间的联系
城市管网排水和海河道排水共同组成排水体系，只有将二者紧密结合在一起才能够保证城市防汛安全。所以在制定海河道排水调度预案期间一定要减轻管网排水对其造成的影响，合理调节汛期运行水位，将海水潮位、河道水位受雨水排放的影响降到最低;城市防汛管理单位要加强和市政建设部门的联系，根据指挥部门发布的预警信息做好相关准备，避免由于信息滞后或沟通不畅造成内涝或其他灾害。
4结语
近年来城市中暴雨频发，内涝现象在全国各地屡见不鲜，受到多方的关注。造成城市内涝的因素非常多，解决城市内涝更是一项非常复杂的工程，城市建设管理者一定要根据城市的实际情况加强前瞻性的研究，首先应当从思想上开始转变，在城市排水系统建设中应用低影响开发理念，由传统的雨水弃流和排走雨水转变为雨水入渗及调蓄利用，从源头上减少内涝发生的可能性。在理念转变之后采取合适的工程建设手段措施适当提高设计标准、调整设计参数，通过加强管网维护与管理，促进防汛管理部门与市政管理部门之间的联动，促进城市雨水排水系统的完善，降低局部内涝现象的发生频率。
参考文献
[1]杨焱明，王永磊。加强城市雨水排水基础设施建设及城市内涝解决措施探讨[J].能源与环境，,(1)。
[2]黄杰。洪涝灾害等气候变化对城市道路排水的影响和治理措施[J].城市建设理论研究(电子版)，,(28)。
[3]龚奇龙。城市排水与防涝专项规划的相关问题研究--以罗山县城市排水(雨水)防涝专项规划为例[J].建筑工程技术与设计，2015,(12)。
屋面虹吸雨水排水系统设计与施工 篇6
屋面虹吸雨水排水系统的设计是精确、严谨的,否则系统只能在设计的近似范围内运行,或者根本就不能形成虹吸。为保证每一个步骤均能达到设计要求,应严格按照如下设计流程展开设计工作。
1.1 设计流程
设计流程,见图1。
1.2 设计依据
1.2.1 有根据的准确的基础资料。
1.2.2 项目所在地区的气象参数。
1.2.3 降雨历时5 min的暴雨强度或其计算公式。
1.2.4建筑结构设计图:1)建筑屋面平面图。图上应标明:(1)屋面汇水面积的划分,屋面坡向和坡度,各屋面之间的高差,平面尺寸应满足计算汇水面积的要求;(2)建筑屋面平面的标高,各分水线的标高,汇水点的标高;(3)建筑屋面平面上的天沟或檐沟的准确位置,沟的坡向、坡度,沟的宽度和深度,沟底标高,无天沟的平屋面应标出各汇水点的标高。2)建筑物各层(包括首层和地下各层)平面图、剖面图。3)建筑物屋面结构平面图、剖面图、雨水斗设置处的结构详图。4)屋面建筑构造图,排水沟详图以及防水层大样。
1.2.5 室外雨水管设计图。
图上应标明:1)室外雨水管位置、排水管径,管底标高。2)屋面雨水排水系统的立管出口与室外雨水管连接点位置和连接点标高。
1.2.6 安全措施要求:
1)在建筑平面图上标出安全溢流口的位置。2)给出屋面防水和结构荷载允许的屋面最大积水深度。
1.3 基本规定
1.3.1 设计参数选取:
1)设计降雨历时、设计降雨强度、汇水面积、设计雨水流量等的计算及暴雨强度修正系数、屋面迳流系数等的取值,要符合现行国家标准GB 50015—2003《建筑给排水设计规范》的有关规定。2)降雨重现期的确定,应根据建筑物的重要程度、汇水区域性质等因素确定,一般性建筑取5 a,重要建筑取10 a。虹吸雨水系统与所设置的溢流口或溢流装置的总排水能力,应达50 a(特别重要或危险性特大的可取100 a)设计重现期的雨水流量。3)当业主或设计院设计师提出特殊要求时,在系统安全、可靠的前提下,可按其要求进行取值。
1.3.2 雨水斗设置:
1)屋面的每1个最低点至少配置1个雨水斗;建筑屋面各汇水区域范围内,不论其面积大小,雨水斗的设置均不少于2个。2)设置在同一个虹吸雨水系统上的雨水斗,其进水口宜在同一水平面上。3)靠近雨水立管的顶端,不得直接设置雨水斗。4)弧形或抛物线形屋面,当其天沟不在同一水平面上时,宜在等高线或汇水分区的最低处集中设置多个雨水斗,再按不同水平面上的雨水斗分别设置独立的虹吸雨水系统。5)在平屋面设置雨水斗时,雨水斗的单斗流量不宜过大,屋面找坡应坡向雨水斗,以满足斗前水位的要求。
1.3.3 雨水斗排水能力Qd计算:
式中:Qd———虹吸雨水斗排水量,m3/s;d———雨水斗出水短管内径,m;H———雨水斗顶部至出水口的高度,m;P———虹吸系统设计最大负压,m(水柱)。
屋面虹吸雨水斗的排水量取决于三个因素:雨水斗顶部至雨水斗出水口的高度,雨水斗出水短管的内径大小,虹吸系统的最大负压大小(m水柱)。
1.3.4 设计雨量Q计算:
式中:Q———设计雨量(屋面雨水量);K——降雨强度系数;q5———5 min暴雨强度值,q5=167i;i———5min平均降雨量,i=H/t;t———降雨历时,一般按照5min计算;Fw———屋面汇水面积,m2,由屋面水平投影面积及高出屋面侧墙折合面积组成。
1.3.5 屋面天沟设置:
1)雨水斗设置在天沟或檐沟内时,天沟的宽度和深度应满足雨水斗的安装要求。一般天沟的宽度不宜小于500 mm、深度不宜小于300 mm,具体项目的天沟尺寸应以计算校核确定。2)天沟或檐沟的沟底应在同一水平面,沟底无需有坡度,沟内不应有任何分隔。3)天沟尺寸校核:屋面汇水流量Qy=Kq5Fw。式中:K———降雨强度系数;Fw———屋面汇水面积,m2;q5———降雨强度(L/s×100m2,即每1 s在100 m2内的水量)。天沟断面过水流量Qt=AtVt。式中:Vt———天沟过水断面流速,1/n×R 0.667×i0.5;At———天沟断面积,WD,其中W为宽,D为深;R———水力半径,At/(W+2D);i———天沟坡度;n———天沟底面材质粗糙系数。当Qt>Qy,所取天沟尺寸合理。
1.3.6 管道系统设置:
1)悬吊管与雨水斗出口的高差,宜大于1.0 m。2)悬吊管不宜穿越建筑物的伸缩缝、沉降缝和抗震缝,如必须穿越,应采取必要的补偿措施(设置伸缩节,金属波纹管等)。在穿越防火墙或其它防火分隔体的时候,应加阻火圈。3)悬吊管的设置,应首先选择以立管为中心,侧向对称布置方式;如不可能,可选择单侧布置方式。4)虹吸管道系统各节点上游不同支管的计算水头损失之差,在管径小于等于DN75时,不应大于10 kPa;在管径≥DN100时,不应大于5 kPa;超出时应采取变更管径、增加支管长度和局部损失或改动系统组合等方法,调正后,再行复算。5)悬吊管水头损失不得大于80 kPa。6)不同高度的屋面,彼此之间又有较大高差时,宜分别设置立管和出户管。7)立管距地面1.0 m处,应设检查口;如有需要,悬吊管可相应地设置清扫口,但须确保系统的气密性。8)悬吊管内的设计流速不宜小于1.0 m/s;立管内最小流速不宜小于2.0 m/s,不应大于10 m/s,立管底部接至室外窨井的排出管应放大管径,管内流速不宜大于2.5 m/s。9)立管的末端或检查口以下及接至室外的排出管应加大管径,按重力流(非满流)系统计算。10)大面积屋面(5 000 m2以上),须至少设置2套以上彼此独立的屋面虹吸排水系统来完成排水任务。11)管道应固定在建筑物承重结构上;管道可不设坡度;管道不应穿过对安静有较高要求的的房间;管道表面如可能结露的,应采取防结露措施。
1.3.7 安全溢流口设置:
1)虹吸式屋面雨水排水系统除外檐沟外,均必须设安全溢流口。2)安全溢流口或溢流立管的溢流量,必须按设计重现期总排水量减去虹吸式的设计雨量进行计算。3)有女儿墙的屋面,应在女儿墙上设矩形堰。女儿墙上矩形堰设计流量Q=mB(2g)1/2H03/2。式中:Q———矩形堰流量;m———矩形堰流量系数,薄壁堰取450、宽顶堰取385;B———矩形堰顶宽度;g———重力加速度;H0———矩形堰前水位。4)溢流水位以下的水深荷载,应提供结构专业核准。5)溢流口应标注在建筑专业图纸上,屋面天沟的溢流口,宜设于天沟末端的最低处。溢流口上不得设格栅或其他装饰物。溢流口采用无组织排水时,不应危及本身或影响相邻建筑物的安全;溢流口采用有组织排水时,可设置多个雨水斗组成溢流口接至溢流立管,单独排向室外。
2 施工安装工艺
2.1 雨水斗安装
2.1.1 金属屋面天沟内雨水斗安装:
见图2。1)根据图纸确定雨水斗在天沟中安装的轴线位置,然后根据雨水斗规格型号的不同,画出安装开孔线。2)按照开孔线实施开孔作业,孔的大小以能放入斗体的下沉部分为宜,一般开孔直径比斗体直径大2 mm。开孔作业时,应采取防止天沟及孔口边缘变形的措施,开孔后应对孔口边缘进行刮(磨)处理。3)把雨水斗放入天沟孔内,划出螺栓开孔位置,取出斗体,用电钻进行开孔。4)按照雨水斗安装说明书及要求安装雨水斗及其它部件。雨水斗安装完毕后应进行表面清洁和完善成品保护措施,防止杂物进入斗体内。5)若图纸有特殊安装要求,按设计图纸要求执行。
2.1.2 混凝土屋面天沟内雨水斗安装:
见图3。1)根据图纸确定雨水斗在天沟中安装的轴线位置,将雨水斗体连同防水压环固定螺栓预埋在已确定位置的混凝土中。2)在预留孔中安装雨水斗,孔洞要打毛、冲洗,灌浆所用水泥砂浆配比要比该处结构层高一个标号,灌浆要分2次或3次完成,每次都要做灌水试验,灌水不渗漏,后续灌浆可一次完成。3)预埋斗体后应进行表面防护工作,以防杂物进入斗体,造成管道堵塞。4)旋掉防水压环固定螺栓上的定位螺母,将表面清洁干净,装上自粘密封圈,铺设柔性防水卷材,再用螺帽将防水压环紧固在雨水斗斗座上。5)依次安装整流装置、导流罩。6)雨水斗安装完毕后,应进行表面清洁和成品保护措施。
2.2 雨水斗与管道连接
雨水斗与管道常见的连接方式有:喉箍连接、法兰连接、氩弧焊接,见图4。
2.3 管道安装
2.3.1 HDPE悬吊管安装:
见图5。1)按设计的数量和位置先把安装片焊接在屋面钢结构上,如果是钢筋混凝土结构,则用膨胀螺栓把安装片固定在钢筋混凝土屋面板下方,用螺杆、方钢卡把方钢固定起来,调整至设计标高并保持水平。2)依据计算出的适当管卡间距,把悬吊固定管卡、悬吊滑动管卡固定在方钢管上。对没有流量汇入的悬吊管,以5 m的间距固定一个悬吊固定管卡(与固定套环配套使用);对有流量汇入的悬吊管三通处和悬吊管与立管连接处,均要加设固定管卡(与固定套环配套使用)。悬吊滑动管卡则根据各段管道的规格,按管道直径的10倍均匀分布。3)把预制好的HDPE管套入悬吊管卡固定就位,固定管卡处要加设固定套环,防止管道发生轴向位移。调整管道,使整个悬吊管道保持在同一水平上。
2.3.2 固定套环安装:
见图6。
2.3.3
无法制作悬吊系统或管径≥200 mm的HDPE管的安装:可采取直接悬吊安装。
2.3.4 HDPE管二次悬吊系统常见的安装固定形式:
见图7。
2.3.5 HDPE立(悬吊)管安装:
见图5。1)按要求的间距,把安装片焊接固定在钢结构柱子或用膨胀螺丝固定在钢筋混凝土柱子、墙壁上。2)通过立管卡、M18螺杆,把HDPE管固定在柱子或墙壁上。3)HDPE立管按照≤6 m的间距,安装固定套环。
2.3.6 不锈钢管和涂塑钢管等金属管道安装:
不需要用二次悬吊固定系统安装,可用管卡直接悬吊安装。
2.3.7 常见的套管安装形式:
见图8。
2.3.8 管道阻火圈及波纹伸缩器安装:
HDPE管道穿越防火墙或楼板时需要加设阻火圈,阻火圈的安装方法见图9。
2.3.9 波纹伸缩器安装:
见图10。1)不锈钢波纹伸缩器与管道之间,采用法兰连接保证系统密封性。2)安装完毕后,松动相关螺栓,保证波纹伸缩器的规定伸缩量。
2.3.1 0 系统灌水试验和隐蔽验收:
系统灌水试验和隐蔽验收,是虹吸雨水系统安装工程中两个非常重要的质量控制点,关系到系统的验收和运行。在施工过程中要做好以下工作:1)系统安装完成后应做灌水试验,灌水高度必须到雨水斗,灌水试验持续1 h,以不渗不漏为合格。试验合格后,要及时向甲方、监理办理灌水试验记录签署手续。2)敷设在地下、管井、装饰层内的管道,在灌水试验合格后,需向甲方、监理提出隐蔽验收申请,验收合格后签署隐蔽验收记录表,最后对管道进行隐蔽。
3 结语
虹吸雨水系统在国内运用近10 a的时间,《虹吸式雨水斗的施工标准图集》、《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》、《虹吸式雨水斗》(生产标准)在国内也相继发布,可以说虹吸雨水系统的产品配套、设计和施工技术已经成熟。以上是本人在工作过程中对虹吸雨水系统的设计及施工几个技术要点的总结,供参考。
参考文献
[1]裴国霞,唐朝春,李玉柱.水力学[M].北京:机械工业出版社,2007.
[2]GB 50015—2003建筑给水排水设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.
[3]CECS 183:2005虹吸式屋面雨水排水系统技术规程[S].北京:中国计划出版社,2005.
[4]CJJ 127—2009建筑排水金属管道工程技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[5]高羽飞,高峰.全国注册公用设备师执业手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
关于绿色雨水排水系统的研究进展 篇7
1 城市雨洪问题
传统城市雨水排水系统只作为市政基础设施的一部分, 通常包括排水管道和污水处理厂, 在实行雨、污分流的情况下, 雨水径流由排水管道收集后, 就近排入水体;污水经过处理后, 排入水体或回收利用。
在降雨过程中, 雨水落在城市以外的地区时, 雨水会被土壤和植物吸收、过滤;雨水落在屋顶、街道或停车场时, 无法渗透进入地面, 导致地表径流、径流系数增大, 这加重了城市排水和河道行洪的负担, 进而引发汛期地面积水现象和局部洪灾。雨水通过市政工程收集系统和排水系统排入附近水体, 由于其携带垃圾、细菌、重金属和来自城市景观的其他污染物, 会污染附近水体的水质。城市雨洪问题在某种程度上也威胁到了现有的公共基础设施, 其高流动性会侵蚀和淹没城市街道, 破坏生态环境。当出现强降雨情况时, 降水量可能会超过城市排水系统的负荷, 进而对现有的城市排水设施造成巨大的冲击。
2 低影响开发技术——LID
雨水排水系统强调完善雨水的集蓄和提高水资源的利用效率, 从单纯的雨水控制向雨洪管理、雨洪资源科学利用转变。绿色雨水排水系统基于源头控制、传输汇流和末端控制三阶段, 整合了水文流动、人类活动、能源利用、动植物等因素, 构建了以自然的绿色生态网络为基础的排水系统, 采用了人工模拟自然生态的方式, 采取了一系列技术措施, 可控制雨水径流量, 减少雨水径流污染、洪涝灾害, 科学利用雨水资源, 从而保护城市水环境和促进城市良性水循环的发展。
20 世纪90 年代末, 相关专家提出了一种暴雨管理技术——低影响开发 (Low Impact Development, 简称LID) 技术。LID是一种以生态系统为基础, 从径流源头开始管理暴雨的方法, 其用生态化的“源头控制”技术代替了传统的“终端处理”技术, 尽量缩小了不透水面积, 以维持开发前的自然水文状态;提高了城市雨水利用效率, 减轻了雨水引发的面源污染, 实现了科学的城市水循环;结合城市特点协调了雨水控制、雨水利用与城市建设之间的关系, 强化了生态化、综合性的雨水控制、利用措施, 实现了开发区域、建设项目与环境效益的整体优化。
LID技术通过渗透、过滤、贮存、蒸发和滞留等方法, 可保持场地开发前原有的水文特征, 控制径流污染, 减少不可下渗地面所造成的环境冲击, 实现了开发区域的可持续水循环, 具有生态环境效益、社会效益和经济效益。LID的主要措施包括生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟和雨水利用等。
3 国内外绿色雨水排水系统的发展情况
3.1 国外
自20 世纪70 年代以来, 国际雨水资源管理的理念发生了明显的变化, 很多国家使用法律、经济、技术等手段, 从水量和水质管理的角度, 采用工程、非工程等多种措施实行生态排水, 使降水尽可能地进入自然水循环, 从而促进雨水的资源化利用、降低城市污水处理的费用和维护城市水循环的生态平衡。
日本兴建了多种形式的滞洪和积蓄雨水的蓄水池, 并将积蓄的雨水作为路面喷洒、灌溉绿地等城市杂用水。这些设施大多建在地下, 充分利用了地下空间。此外, 在屋顶修建的蓄水系统或渗井与渗沟相结合的回补系统可有效收集雨水, 最终可回补地下水。
目前, 德国的雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段, 市场上已大量存在收集、过滤、储存和渗透雨水的产品。德国的城市主要利用屋面雨水集蓄系统、雨水截污和渗透系统、生态小区雨水利用系统。
美国俄勒冈州波特兰市是城市雨洪管理的先驱城市, 拥有美国最成熟、最综合的绿色基础设施计划。随着时间的推移, 该市多组合的政策和雨洪方案都取得了较大的成果, 比如花槽、雨水花园、洼地、透水铺装、雨水收集、绿色街道等贯穿于波特兰市的各停车场、建筑物、学校、企业、政府机关和公共开放空间。
新西兰北岸市处理道路径流的工程与风景园林紧密结合, 有效地削减了雨水径流量, 并通过植物和土壤中微生物吸收、净化雨水中的污染物, 不仅很好地保护了城市附近的溪流, 还营造了良好的城市环境。
3.2 国内
目前, 在北京、上海、深圳等已出现了以城市雨洪利用为主旨的绿色城市排水系统的实践案例, 其大都集中于广场、公园和步道。比如, 北京奥林匹克公园景观工程中的雨洪利用系统包括排水管、渗排管、雨洪检查井、雨洪汇集井等;国家体育场的屋面雨水排水系统采用了重力排水系统与虹吸排水系统相结合的方式;国家游泳中心实施了屋面雨水收集利用工程, 能全部拦蓄设计标准内降雨形成的径流, 减少了排入市政雨水管道的水量, 也增加了对地下水的补给量。
4 结束语
我国城市雨水绿色排水系统的发展与国外相差很大, 相关政策法规不健全、缺少新的方法和理论指导、技术方法落后、管理效果不佳, 对城市雨洪管理的研究不足, 且城市雨洪管理仅限于北京、上海、深圳等比较发达的地区的项目中, 没有形成系统的城市雨洪管理网络。目前, 以控制洪涝、利用雨水、美化环境、改善生态、增值地产等为目标的城市绿色雨水排水系统正在不断发展着, 相信其会为我国生态环境的改善贡献巨大的力量。
参考文献
[1]王建龙, 车伍, 易红星.低影响开发与绿色建筑的雨水控制利用[J].工业建筑, 2009, 39 (03) .
[2]Kuo F E, Sullivan W C.Aggression and violence in the inner city:impacts of environment viamental fatigue[J].Environ Behavior, 2005, 33 (04) .
雨水排水系统 篇8
结合湖南省株洲市老城区(湘江东边)排水系统的规划和管理,分析排水系统体制的选择,雨水排水系统的规划建设,及雨水排水管网的管理中应该引起重视的问题、问题产生的原因和相应的解决方案。
1 排水系统体制的选择
一般来说,城市新区在规划时都会采用雨污分流的排水体制。而老城区由于历史原因和市政建设经费短缺,一般采用的都是雨污合流的排水体制。但是,城市新区由于规划和建设不协调、污水管网没有统一管理、住宅区排水系统与市政排水系统衔接混乱和污水管道质量问题等,使原来按分流制规划和建设的雨水系统实际变成了合流系统,污水处理厂原水不足,雨水排放对受纳水体造成严重的污染。
如深圳市是新建城市,其排水工程的规划与建设完全采用分流制。但1990年深圳市排水管理部门在对特区内开发建设最早的罗湖、上步两区约25%的雨水管道进行抽查时,发现有260余处较集中的污水排入点,由此推断整个雨水系统有千余处被接入污水,实际情况是两区的雨水、污水系统几乎已全部混流。深圳市已对市区内作为受纳水体的多条河流和湖区进行了截流,收到了一定的成效[3]。
株洲市老城区地形东南高,西北低,属典型丘陵地带。老区被自东向西的5条天然溪港路所切割,即枫溪港、建宁港、白石港、铜塘港、霞湾港,它们将各自汇流区雨水汇集排入湘江。随着城市建设发展,5条溪港也就自然形成了株洲市的“天然”排水系统。随着城市的快速发展,接入溪港的污水量不断增加,直接造成了溪港水质的不断恶化,发臭的水体对周边居民的日常生活也造成了不小的影响。为了改善溪港水质,株洲市结合霞湾、龙泉两个污水厂的建设,对霞湾港和建宁港的合流管道进行了截流。
虽然分流制排水系统在理论上能全面保证污水不影响受纳水体水质,但国内外的经验表明,在用户端或市政管网规划建设中都或多或少地存在合流的问题。结合实际情况、当地自然条件、受纳水体环境要求和现有设施情况、资金因素、管理水平、动态发展等因素,实事求是,科学地确定区域排水体制。雨污兼合系统作为过渡性措施,是防洪与排水相结合、市政排水与建筑排水相衔接、污水与雨水有机统一的较经济、现实的排水系统体制[2]。
2 雨水排水系统的规划建设和雨水排水管网的管理
2.1 雨水排水系统的规划建设
排水规划作为城市总体规划的一个重要组成部分,以服从总体规划为前提,但是又具有其自身的特殊性。如城市总体规划受城市发展规模、经济状况、发展速度等因素的影响,一般以20年左右作为一个时段来进行规划。排水规划所采用的基础资料和设计标准应符合总体规划中的相关内容,比如暴雨强度,人口密度,排水量标准等。但是由于排水管网埋深大,基建费用高,系统具有不可逆性,难以互为调节,一旦形成以后更新改造困难大。又由于排水系统钢筋混凝土管使用寿命一般可达50年以上,如果完全按照总体规划确定的年限来进行水量计算,那么经过20年以后,当管道通过的流量无法满足新的总体规划中排水量要求的情况下,则需要新增设管道系统或废除旧有管道系统重建,而前者因地下管网拥挤实施起来相当困难;后者又导致不能充分利用已建管网的剩余价值。所以作为排水规划,建议其规划年限应该超越总体规划年限,以40年～50年作为一个规划时段,具体实施时,以标准的城市总体规划作为依据,将计算好的排水管网的管径放大2级～3级,这样就可避免上述情况的发生。
以株洲市老城区为例,随着城市建设快速发展,土地的大量开发利用,使地表表面渗流和调蓄能力下降,从而地表径流量大为增加,再加上天然干渠河床的自然淤积或冲刷,使其水流条件遭到严重破坏;同时,大量建设项目的兴建,市政排水设施被盖压或围压的现象愈来愈严重;排水体制发展的历史原因,对人口增长排污量估计不足,而市中心特别是芦淞区三角叉一带人口剧增,使原有排水系统标准降低。每遇暴雨时,市区内受到洪水的威胁,内渍现象严重,给企业和市民造成了严重的经济损失,影响城市的正常工作、生活秩序。
2.2 雨水排水管网的管理
由于雨水排水管网是一个系统工程,不同于城市中的其他管网,自身特点鲜明,制约条件诸多,而且与污水管网又有着千丝万缕的联系,因此从雨水排水管网系统的规划到建设实施、到最终的维护管理都需要作为一个有机的整体来考虑对待,任何一个环节的不协调都会使其应有的使用功能难以得到充分的发挥。同时,雨水排水系统规划和管理受到城市防洪、水资源规划等方面的制约,而这些方面的规划和管理是由水利部门制定和实施的;城区建筑的建设,包括建筑雨水的收集和排放,又是由建设相关部门审批和验收管理的;市政工程中其他管线对雨水管网的建设和管理也造成了不小的制约,客观上造成了雨水排水系统的多头管理,使得雨水排水系统的规划建设和管理难以做到系统全面。从株洲目前的管养体制来看,市政管理处和各区建设局负责市区管辖区域城市道路排水管网的日常维护。排水公司负责污水处理,水利部门负责泵站的抽排,排水干渠的日常维护出现真空,无单位管养。
株洲老城区的排水设施,特别是20世纪80年代前建设的排水设施,排水标准较低,排放能力不够,部分区域街道甚至无配套排水设施,自然形成排水明沟,由于资金等原因尚未改造。同时,城市中心区房地产开发加速,为减少成本,片面追求经济效益,未按整体规划设计施工,随意压占排水设施,甚至在排水设施上直接建市场、建商品住房。由于得不到有效监管,垃圾、废渣任意丢弃在排水设施内,加剧了管渠的淤积。
3 解决方案
3.1 雨水排水系统的规划建设
1)应该对城市水资源和水环境、城市防洪排渍等相关管理部门的职能进行适当调整,或者形成定期的会商机制,对雨水排水系统体制的选择和规划建设的相关影响因素进行系统分析和预测,合理确定排水系统的分区和污水处理厂的布局,以及排水系统的分期建设计划。
2)排水管网规划宜有超前意识,应该考虑城市发展过程中多种不确定因素的影响。如雨水管网规划设计时应该根据总体规划考虑一定的污水量的接入,将计算好的排水管网的管径放大2级～3级,并设计一定的水质保证工程措施。
3)加强对排水用户水质的监测,鼓励用户投资建设污水处理设施。
4)加强施工过程的质量管理与控制。
3.2 雨水排水管网的管理
1)加强地下管渠的疏导工作:
对于明渠暗沟部分,对症下药,淤积严重地段应该清淤、拉直,部分地段断面拉宽,砌筑侧墙,加设底板;对管线瓶颈处,需下大力气进行改造,扩大管径,加设管道,才能使问题得到彻底解决。
2)加大执法力度,严格查处违法侵占和损坏排水设施行为。
结合城市的拆违工作,对严重影响排水排渍的建筑,必须拆除。对人为破坏排水设施的人和事,按谁损坏谁负责的办法解决,对城市排水设施淤积和堵塞的,要加收排水设施损害补偿费。对城市建设中涉及到排水设施“拆、改、移、废”应根据《湖南省城市市政公用设施管理办法》的规定,在领取《建设工程规划许可证》,经市政工程管养部门勘察、核准后,方可施工。
3)不断理顺和完善管理体制。
城市主排渠是排水设施的重要组成部分,应该明确专职管理部门进行管理,并拨付专项资金用于排渠的管养工作。
4)建立健全排水设施管养信息系统。
利用信息化管理全面、系统、动态地记录排水设施的“拆、改、移、废”。这是个复杂度大的系统工程,应当及时、有效地组织有关专家、科研单位、管养单位进行专题研究。
参考文献
[1]冯炳燕.控制性详细规划中的给排水规划探讨[J].广东建材,2007(5):16-17.
[2]唐鸿亮.雨污兼合的排水系统体制探讨[J].给水排水,2005(3):45-50.
[3]奉桂红,刘世文,胡水龙.深圳市实施排水系统分流制的探讨[J].中国给水排水,2002(10):24.
[4]曹鹏.市政工程的质量管理与控制[J].山西建筑,2007,33(13):211-212.
雨水排水系统 篇9
1. 工作原理及工艺特点
虹吸式排水系统是依靠虹吸式的雨水斗在天沟水深达到一定深度时实现的气水分离, 其利用建筑物的高度和雨水所具有的势能, 在雨水连续流经雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用及在该管道内形成的最大负压而进入虹吸状态, 使整个管道呈现满流, 实现其迅速、高效的排水功能。
虹吸式排水系统的特点是:排水系统少, 管材耗量少, 最少的地面开挖工作, 现场安装量大大降低、施工安全快捷、质量易控制;横向悬吊管无需设置坡度, 从而提高室内空间高度;雨水流速快、流量大、不易堵塞管道, 有较好的自洁功能;适合大面积、大跨度屋面排水;使用年限长、日常维修成本低。
2. 施工流程及要点
2.1 施工流程
虹吸式排水系统施工流程为:施工前准备→管道固定件和固定系统安装→雨水斗安装→系统管道安装、消能井施工→系统试验→验收。
2.2 施工要点
2.2.1 施工前的准备
认真审查图纸, 掌握排水系统区域划分, 充分理解设计方案。管道穿墙处要预留孔洞。屋面结构施工时, 应结合钢结构施工图和水施图, 根据平面位置、标高、雨水斗规格尺寸预留雨水斗安装孔洞。
2.2.2 高密度聚乙烯 (HDPE) 管道固定件和固定系统安装
固定系统是由钢支架、方钢、连接件、螺纹吊杆、三角楔、导向及锚固管卡组成。钢支架焊接固定在承重的钢梁、柱或钢支撑上, 焊接后须在焊接部位作防锈处理。安装时应放线对直, 以减少偏差, 安装间距应符合管道支架允许最小间距。
HDPE横向管采用方形钢导管进行固定。方形钢导管的尺寸如表1所示。方形导管与建筑物的连接方式和顺序如图1所示。
钢支架焊接在承重的钢梁、柱或支撑上, 螺纹吊杆上部固定在钢支架上、下部与方形钢连接, HDPE管利用管卡固定在方形钢上。当HDPE管径大于DN250时, 每个固定点应采用两个锚固管卡;HDPE横 (立) 管的锚固管卡间距最大均为5m, 横管导向管卡间距最大为2m, 立管导向管卡间距最大为15倍管外径。当虹吸式雨水斗的下端与横管的距离大于等于750mm时, 在方形钢导管上或悬吊管上, 增加两个侧向管卡;横管管卡间距一般不大于10倍管径;立管管卡间距一般不大于15倍管径。固定系统的悬挂点安装片间距一般不大于2.5m, 连接杆件和管卡应在管管道组装前安装完毕。
2.2.3 雨水斗安装
当天沟积水高度超过雨水斗高度时, 通过气水分离的雨水斗, 减少雨水进入排水系统时所夹带下的空气量, 使流态由附膜壁流转为气水混合流, 最后达到水一相流状态开成虹吸。
虹吸式雨水斗的组成部件一般有:防叶罩、反旋涡装置、斗体、安片装等。安装前应根据系统设计的斗体位置和形状、规格、尺寸, 在钢天沟上用等离子或其它有效切割方式直接取孔。
雨水斗的安装顺序为:斗体安装→反旋涡装置安装→防叶罩安装→其它辅助部件安装。安装在钢天沟内的斗体, 在取孔后采用氩弧焊接, 确保安装紧密, 不渗不漏。施工完成后天沟内或屋面上应做闭水试验, 以检验安装后密闭性和防水效果。其它注意事项参看施工规范。
2.2.4 系统管道安装
管道系统一般由雨水斗、管材、管件和管道固定系统、消能井等构成。
管道安装一般顺序是由地下部分到地上部分安装。如埋地管道先安装再进行立管、横向管和雨水斗连接管安装。HDPE管连接可采用对口热熔连接或电焊管箍连接。管道施工应满足相应材料施工工艺及规范要求。
3. 工程实例
3.1 工程概况
武广客运专线武汉动车组检修基地工程项目属于国家级重点工程, 该项目由检查库及边跨、车体部件解装库、车体检修及油漆库、转向架检修库等钢结构库房组成, 总建筑面积有1 5万余2m, 其中最小的库房面积为14169m2, 最大的库房面积有72913m2。现以本项目中的检查库为例, 该库横向为三跨不等跨的钢桁架、纵向柱距为9m、平面尺寸为82m×456m, 总建筑面积为37341m2。原设计为重力流雨水排水系统, 暴雨重现期为10年, 结合近年来武汉地区的暴雨强度, 特别是1998年武汉市遭受的百年罕见特大暴雨的实际, 经项目参建各方反复论证和方案优化, 将原设计的重力流排水为虹吸排水, 按50年暴雨重现期、50年的虹吸溢流系统设计。其中检查库屋面雨水排放由虹吸排水系统和溢流排水系统组成。在A、B、C、D轴天沟各有6组虹吸排水子系统, 其中A、B、D轴每组虹吸排水子系统含有4个雨水斗;C轴每组虹吸排水子系统含有5个雨水斗, 雨水斗均匀分布在各条天沟内;在B、C轴天沟各有6组溢流排水子系统, 每组溢流排水子系统含有2个雨水斗, 分别分布在虹吸排水子系统水平出水管旁边。雨水斗用氩弧焊机焊接在镀锌天沟内。
3.2 安装工效
动车段检查库工程原设计的重力流雨水系统雨水立管数为204根, 采用虹吸式雨水系统后雨水立管只设置了24根, 同时由重力流雨水系统中系统最大管径DN250减小到虹吸式雨水系统中系统最大管径DNl50。而且整个系统零配件均为厂制成型件, 只需场外装配, 减少了现场安装工作量, 施工质量易于保证, 提高了施工工效。
雨水斗排水量远远大于普通重力流雨水斗, 能够迅速排出屋面雨水, 雨水斗前水深较浅, 降低了建筑物屋面荷载, 能够大大节约工程造价。同时, 当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高, 因此系统具有较好的自洁功能, 管道不易堵塞。虹吸式系统如图2所示:
4. 结语
雨水排水系统 篇10
真如城市副中心作为上海4个副中心中最后建设的一个,备受瞩目。其位于普陀区中部,所处区域雨水排水系统均已建成,设计标准按2002年版《上海市雨水排水系统专业规划》,暴雨重现期P=1 a,综合径流系数ψ=0.6设计并实施。由于上海市政府对真如城市副中心作了高层次的功能定位和规划布局,在土地使用构成、人口规模、市政公用设施规划等方面与原来的地区规划有较大的不同,为满足区域排水要求,真如城市副中心局部区域的暴雨重现期由P=1 a调整为P=3 a,导致已建雨水总管须由φ2 400 mm翻排至φ2 700 mm,已建雨水泵站设计流量须由20.25 m3/s扩容至25.59m3/s。真如城市副中心所属区域内多为住宅区,翻排雨水管道可能对居民日常生活、出行等造成不便,泵站扩容涉及土地征用及拆迁等问题,而且这种设计方案建设投资大、建设周期长,对城区交通影响较大,建设期间防汛排水安全性也无法保证。
设置雨水调蓄设施可提高已建排水系统设计标准,减少已建排水设施废弃量[1],为国家的节能减排设施建设提供技术支撑。雨水调蓄设施可分为雨水调蓄池、雨水调蓄管及自然水体[2]。调蓄池是提高系统排水能力的一项有效措施,可降低下游干管、泵站设计流量,但需额外征用土地及配置人员管理。调蓄管可与雨水管道结合一并考虑,超过一定水位的水可通过溢流口排出,不需设置机械设备,无需征地。自然水体调蓄是利用天然池塘、洼地、人工水体、湖泊、河流等进行的调蓄,特点是充分利用自然条件,可与景观、净化相结合,生态效果好,但真如城市副中心控规中自然水体较小,无法满足调蓄要求,不适宜采用该法。
经过综合比较,调蓄管以无需征用土地、不需设置机械设备、可结合地下空间开发一并实施等优点作为真如城市副中心雨水调蓄设施的首选。
1 雨水调蓄管的设置原则
1)以地区控制性详细规划及排水专业规划为依据,结合地块地下空间开发建设及规划情况,合理布置雨水调蓄管,以减小地下空间开发区域排水管道的管径和埋深,从而协调好市政排水管道建设与地下空间开发间的关系。
2)合理确定雨水调蓄管的规模,设计方案应切实可行,经济合理。
3)充分利用现有设施的排水能力,充分发挥工程效益、经济效益。
4)雨水调蓄管尽可能布置在集中绿地、景观水体附近,或结合地下空间布置,尽量避免占用地块土地。
2 雨水调蓄管的设置方案
根据《上海市真如城市副中心排水专业规划》,暴雨重现期由P=1 a调整为P=3 a的区域共有2处,一处为真如城市副中心的核心区(芝川路以南、铜川路以北、桃浦路以东、真南路以西围合部分,服务面积约为75.94 hm2);另一处为铁路西客站南广场(服务面积约2.20 hm2),具体区域详见图1。由于铁路西客站南广场已进入建设阶段,按要求其雨水排水应结合地下设施设置雨水调蓄池,因此雨水调蓄管方案未考虑该区域的雨水调蓄。
利用Wallingford公司开发的Info Works CS排水管网软件结合真如城市副中心已建排水系统制作模型,选用暴雨重现期P=3 a的雨型对该模型进行模拟时,中心内积水点频现,其中以府村路、铜川路、真华路、固川路、曹杨路、桃浦东路积水最为严重。究其原因,因雨水管道无额外空间储存多余水量,沿线雨水管道出现拥堵,区域内雨水无法顺利输送至雨水泵站,导致出现大面积积水现象。尤其大场浦以东、岚皋路以西、交通路以南、铜川路以北地块积水情况严重,且该地块的雨水将输送至下游核心区内雨水总管(即沿真华路规划固川路曹杨路已建固川路雨水泵站),导致雨水总管输水不畅,核心区地面积水,因此该地块的雨水需调蓄,削峰排水。
遵循雨水调蓄管的设置原则,拟设置2根雨水调蓄管。一根沿铜川路(大场浦-真华路)南侧规划绿地敷设;另一根沿固川路(真华路-曹杨路)敷设。调蓄管的断面尺寸及长度须待调蓄量确定后,结合地下空间排布决定。
3 雨水调蓄量的确定
雨水调蓄量可认为是雨水排水系统顺利排出不发生积水的雨水量与现有排水管网能排出的雨水量的差值。对于真如城市副中心而言,即暴雨重现期P=3 a时产生的雨水量与P=1 a时产生的雨水量的差值。考虑到雨水除部分被地区内的绿化所吸收,其余均被市政雨水管网所收集,因此需调蓄地区管网末端的管道设计流量Q与管内流行时间t的乘积即为需调蓄地区的雨水量。
雨水管道水力计算参照文献[3]。雨水管调蓄量根据GB 50014—2006《室外排水设计规范(2011年版)》:“4.14雨水调蓄池”章节中给出的调蓄容积计算方法确定。
式中:V为调蓄池有效容积,m3;n、b为暴雨强度公式参数;t为降雨流历时,min;α为脱过系数,取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比;Q为调蓄池上游设计流量,m3/min;t1为地面集水时间,min;m为延缓系数,m=1;t2为管渠内流行时间,min。
经理论计算,铜川路(大场浦-真华路)及固川路(真华路-曹杨路)的雨水调蓄管容积分别为3 267 m3和1 430 m3。结合真如城市副中心地下空间开发、管线分布等情况,最终确定铜川路(大场浦-真华路)雨水调蓄管的断面尺寸为2 200 mm×4 500 mm的箱涵,长约330 m;固川路(真华路-曹杨路)雨水调蓄管的断面尺寸为φ2 000 mm的圆管,管长约450 m。
用Info Works CS排水管网软件,结合雨水调蓄管设置方案的排水管网系统制作模型,采用暴雨重现期P=3 a的雨型对该模型进行模拟。模拟结果显示暴雨时(P=3 a)地区不积水,雨水干管全线为满管流状态,满足设计要求。
通过对真如城市副中心的调蓄管方案模拟,结果表明增设雨水调蓄管,可提高已建排水系统设计标准,减少已建排水设施废弃量,适应于系统建成后需再提高标准的地区。
4 雨水调蓄管的设计
由于真如城市副中心地处已建城区,区域内主要道路均已建成,路面以下敷设的市政管线较多,为避免占用过多空间及减少工程投资,调蓄管或箱涵建议紧临已建雨水排水管道敷设。
真如城市副中心的雨水调蓄管共设2处,一处设于铜川路(大场浦-真华路)南侧规划绿地内;另一处设于固川路(真华路-曹杨路)。铜川路(大场浦-真华路)雨水调蓄管设于规划绿地内,暂未敷设其他市政管线;固川路(真华路-曹杨路)为规划新建道路,目前暂未实施,除雨水管道已建成,其他市政管线均未敷设。这两处雨水调蓄管均考虑紧临已建雨水排水管道敷设,以期为其他市政管线预留管位。
雨水调蓄管设计要点为与已建雨水管道的连接,以固川路调蓄管为例,雨水调蓄管入流井及出流井设计方案详见图2和图3。
图2为雨水调蓄管道入流处的工艺设计方案图。通过设置连通井使已建雨水管道与调蓄管道连通。由于调蓄管道的作用是削峰排水,为防止已建雨水管道内雨水过快流入调蓄管道,连通井内设隔墙将两者分隔开,隔墙上设置溢流孔,溢流孔的孔底标高与已建雨水管道管顶标高持平,当已建雨水管道内雨水流量超过其自身输送能力,超出的雨水量可通过溢流孔流入调蓄管道储存。溢流孔过水断面流速控制在1.0 m/s左右。
图3为雨水调蓄管道出流处的工艺设计方案图。通过设置连通井使已建雨水管道与调蓄管道连通。连通井内的隔墙上设置出流孔,出流孔的孔底标高应与已建雨水管道管内底持平。为防止已建雨水管道通过高峰流量时调蓄管道内的雨水涌入,出流孔处设置拍门。当已建雨水管道为满负荷输送雨量时,该管道的水位高于调蓄管道内的水位,则调蓄雨水量无法通过拍门送入已建排水管道。暴雨过后,已建雨水管道内水位低于调蓄管道水位时,调蓄雨水量通过拍门送入已建雨水管道,经管道输送至雨水泵站,最终排入河道。
出现超强暴雨(P>3 a)的情况时,调蓄管道的容积无法容纳超出设计雨水量,考虑到地区的安全性,可在调蓄管道的上游或下游接入点设置溢流口,超出调蓄管道储存量的雨水可通过溢流口直接排入河道,减少调蓄管对下游管段造成的排水风险。
5 结语
真如城市副中心因地区功能定位的提高,局部区域的暴雨重现期由P=1 a提高到P=3 a,导致所处区域已建排水系统中部分排水设施无法满足设计要求,雨水管道须翻排,雨水泵站须扩容。设置雨水调蓄管可提高已建排水系统设计标准,减少已建排水设施废弃量,为国家节能减排设施建设提供技术支撑。本文介绍的真如城市副中心的雨水调蓄管设计方案,可供类似工程参考。
摘要：真如城市副中心位于上海市普陀区中部,所处区域排水系统均已建成,因地区功能定位的提高,局部区域的暴雨重现期由P=1 a提高到P=3 a,导致已建排水系统中部分排水设施无法满足设计标准,雨水管道须翻排,雨水泵站须扩容。设置雨水调蓄管可在充分利用现有排水设施,减少排水设施改、扩建工程量的基础上,提高已建排水系统的设计标准。以真如城市副中心增设雨水调蓄管方案为例,介绍雨水调蓄管在已建排水系统中的设置原则、设置方案、雨水调蓄量的确定及雨水调蓄管的工程设计,为类似工程提供参考。
关键词：真如城市副中心,已建排水系统,雨水调蓄管,暴雨重现期,削峰蓄水
参考文献
[1]李俊奇,孟光辉,车伍.城市雨水利用调蓄方式及调蓄容积实用算法的探讨[J].给水排水,2007,33(2):42-46.
[2]车伍,李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.