城市雨水收集和排放相關(guān)問題分析

張鈺靚 徐 偉

(1.杭州市市區(qū)河道整治建設(shè)中心，浙江 杭州 310000； 2.杭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 杭州 310000)

城市雨水收集和排放相關(guān)問題分析

張鈺靚1徐 偉2

(1.杭州市市區(qū)河道整治建設(shè)中心，浙江 杭州 310000； 2.杭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 杭州 310000)

針對(duì)城市排水能力受限的現(xiàn)象，從雨水排水經(jīng)歷的三個(gè)階段(收集、輸送、外排)展開了研究，分析了城市排水存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決措施，為同類問題的研究提供了參考依據(jù)。

雨水，收集，排放，管網(wǎng)

1 雨水收集

雨水口是雨水收集的重要設(shè)施，通常由進(jìn)水箅、井身及支管等組成。道路，廣場(chǎng)、建筑物的屋面雨水經(jīng)地表徑流首先匯入雨水口排入市政排水系統(tǒng)，最后進(jìn)入收納水體，其泄水能力直接影響城市排水效果。短時(shí)強(qiáng)降雨天氣極易引起城市內(nèi)澇，然而很多內(nèi)澇事件并非由于超標(biāo)重現(xiàn)期降雨時(shí)間造成的，而是在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)產(chǎn)生的，這時(shí)候的道路積水多是由于雨水口排水不暢所致，而非雨水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低。通常在道路設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，雨水口往往作為附屬工程常常被忽略其重要性，一帶而過或僅憑經(jīng)驗(yàn)沿道路間隔布置，隨意性較大。

通過在晴天和雨天對(duì)雨水口調(diào)研和查詢相關(guān)資料，雨水口的材質(zhì)形式，過水?dāng)嗝婧筒贾命c(diǎn)位與數(shù)量是影響雨水收集能力的重要因素。

1.1 材質(zhì)和形式選擇

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《雨水口(055518)》中，雨水口篦子及井圈為球墨鑄鐵、灰口鑄鐵及鋼格板三種材質(zhì)(見表1)，應(yīng)優(yōu)選球墨鑄鐵和鋼格板。

表1 不同材質(zhì)和形式的雨水篦子過水面積表

大部分城市建設(shè)早期大都采用鑄鐵雨水篦子，過水面積較大，抗壓強(qiáng)度大，能經(jīng)受重車碾壓，不易破碎。但隨著城市化進(jìn)程，雨水篦子不斷失竊成了城市管理者的難題。因此部分城市改用混凝土篦子和新型復(fù)合材料篦子，確實(shí)解決了失竊的問題。但混凝土和新型復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度不如鑄鐵，為了提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，必須大幅度減小過水面積，相同尺寸的篦子，復(fù)合材料的過水面積比鑄鐵縮小了一半多。在地表徑流不斷增加，短時(shí)強(qiáng)降雨的頻頻出現(xiàn)，復(fù)合材料篦子弊端不斷暴露。

1.2 雨水篦子布設(shè)點(diǎn)位及數(shù)量選擇

筆者居住的杭州市江干區(qū)某小區(qū)外道路在2013年多次遭遇積水，最深處超過20 cm。通過對(duì)此道路進(jìn)行雨水篦子布設(shè)情況進(jìn)行調(diào)查，該道路為雙向單車道，寬約12 m，混凝土路面，采用420 mm×240 mm雙篦，隔40 m布設(shè)一處雨水口，設(shè)路面徑流系數(shù)為0.9。

1.3 基于雨水收集能力的排水建議

針對(duì)上節(jié)的分析，認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行整改和優(yōu)化，提高雨水收集能力：

1)在易積水路段調(diào)整篦子材質(zhì)和形式，如將復(fù)合材料的雨水篦子更換成高過水量的球墨鑄鐵篦子，增加過水?dāng)嗝?，提高收集能力?/p>

2)根據(jù)匯水面積、產(chǎn)流、道路的形式，重新計(jì)算，調(diào)整雨水篦子布設(shè)數(shù)量和間距，適當(dāng)縮短間距，加密篦子布設(shè)，在轉(zhuǎn)彎、低洼處增加設(shè)置；

3)調(diào)整雨水篦子的安裝高度，確保有足夠的收水?dāng)嗝妗?/p>

2 管網(wǎng)輸送

2.1 管網(wǎng)輸送路徑不合理

以前城市規(guī)模不大時(shí)，雨水可以直接通過地面散排、就地入滲或部分流入附近河道，隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑密度和徑流系數(shù)的增加，大部分雨水都要通過建設(shè)地下排水管網(wǎng)來進(jìn)行排水。城市建設(shè)過程中的規(guī)模和功能的不斷調(diào)整，地下管線不斷遷改或超期服役使其傷痕累累，以及建設(shè)時(shí)序等問題，雨水經(jīng)常無法就近排入周邊河道，而需要舍近求遠(yuǎn)、近水遠(yuǎn)排。

如杭州市城西銀泰城在“菲特”臺(tái)風(fēng)期間，一層商場(chǎng)嚴(yán)重積水，高達(dá)80 cm。因銀泰城在設(shè)計(jì)之時(shí)，其南側(cè)的阮家橋河未進(jìn)行整治建設(shè)，排水管道設(shè)計(jì)向北進(jìn)入萍水街市政管網(wǎng)再排入遠(yuǎn)處的石橋港，路線長(zhǎng)，河道水位上漲時(shí)更降低了排水效率。

2.2 基于管網(wǎng)輸送能力的排水建議

地下管網(wǎng)建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)龐大的工程，一旦建成短時(shí)間內(nèi)很難進(jìn)行重構(gòu)和提升，在現(xiàn)狀管網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷不能滿足需求時(shí)，積水是必然的。在積水地區(qū)，需要重新對(duì)排水路徑進(jìn)行評(píng)估和體檢，超過1 km的排水路徑，由于管道的流程較長(zhǎng)，導(dǎo)致雨水的匯流時(shí)間較長(zhǎng)，暴雨傾盆時(shí)無法及時(shí)排除雨水，應(yīng)進(jìn)行重新計(jì)算和評(píng)估，優(yōu)化排水路徑。

杭州熱心市民在2014年提出的“快速排水通道”的概念(見圖1)。此法操作簡(jiǎn)單、造價(jià)低、見效快?？焖偻ǖ乐饕m用于靠近河道的道路、小區(qū)、廣場(chǎng)等構(gòu)筑物，為其開辟快速排水通道，或當(dāng)?shù)叵屡潘O(shè)施不能解決問題時(shí)雨水能進(jìn)行快速泄洪。該理念去年在解決杭州西部天目山路排水問題時(shí)做了試點(diǎn)，天目山路南側(cè)為山體，北側(cè)緊鄰沿山河，暴雨天氣山洪泄到路面易造成積水，此次改造對(duì)局部綠化帶作架空處理，北側(cè)綠化帶增設(shè)一條低于道路路面、直通沿山河的園路，暴雨時(shí)路面雨水可直接沿著園路溢流排入沿山河。只要沿山河水位低于道路，就能順利排水。天目山路一共開辟了5條快速排水通道，使道路南側(cè)山水能迅速排至北側(cè)的沿山河。

3 雨水外排

3.1 高水位頂托

暴雨期間，下游骨干排澇河道水位上漲，再加上景觀河道整治多年，過多考慮河道美觀而忽視排澇壓力，將所有雨水排出口改建至常水位以下，淹沒出流使排水能力大幅度減弱，甚至發(fā)生倒灌現(xiàn)象。

杭州市規(guī)劃局曾對(duì)雨水管道的非自由出流做過測(cè)算，排水區(qū)域小于0.6 km2，排水路徑小于1 km的雨水管道，制約其排水能力的主要因素是下游水位的頂托，當(dāng)下游水位高于雨水排出口1 m時(shí)，其排水能力將大大下降，致使設(shè)計(jì)排水能力低于設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。

3.2 增加或利用城市可調(diào)蓄水體容量

通常我們通過建設(shè)排澇泵站來增加強(qiáng)排能力，而忽視了城市調(diào)蓄水體在城市防澇中的積極作用。利用城市水體調(diào)節(jié)暴雨時(shí)的峰值流量，可提高排澇片區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)或可減小強(qiáng)排泵站規(guī)模。調(diào)蓄水體容量的大小直接決定下游排澇泵站規(guī)模。充分挖掘和保護(hù)城市天然調(diào)蓄設(shè)施能力，如水塘、濕地、湖泊、水庫和大型水面都能作為調(diào)蓄設(shè)施。如杭州1 928萬m3庫容的閑林水庫、1 430萬m3的西湖水域、總面積10.88 km2的西溪濕地，根據(jù)有關(guān)部門估算充分利用好這些調(diào)蓄水體容量能將杭州的防洪能力從5年一遇提高到20年一遇。

同時(shí)在過去的城市開發(fā)和建設(shè)項(xiàng)目時(shí)均未配置相應(yīng)的儲(chǔ)水裝置，新增雨水直接接入本已負(fù)荷過度的管網(wǎng)。如果能出臺(tái)相應(yīng)的規(guī)章來要求新建項(xiàng)目同時(shí)應(yīng)自行配套儲(chǔ)水設(shè)施，減少對(duì)城市管網(wǎng)的壓力，在旱季還能回用雨水，補(bǔ)給資源。

[1] 王文遠(yuǎn).國(guó)內(nèi)外城市排水系統(tǒng)的回顧與展望[J].水利水電科技進(jìn)展，1997，17(17)：97.

[2] 于 立.西歐國(guó)家可持續(xù)性城市排水系統(tǒng)的應(yīng)用[J].國(guó)外城市規(guī)劃，2004，19(32)：49.

[3] 潘莉莉.淺談我國(guó)城市排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀與改革措施[J].黑龍江排水與建設(shè)，2013(1)：43-48.

[4] 婁和洲.日本東京城市排水資源的有效利用[J].給水排水，2003(19)：23-25.

[5] 蘇利剛.常熟市城市排水對(duì)策研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2001.

[6] 謝曉春.優(yōu)化設(shè)計(jì)城市排水系統(tǒng)的四個(gè)途徑[J].廣東科技，2007(6)：3.

Analysis on related problems of urban rainwater collection and drainage

Zhang Yuliang1Xu Wei2

(1.HangzhouUrbanRiverImprovementandConstructionCenter,Hangzhou310000,China; 2.HangzhouEnvironmentalMonitoringCenterStation,Hangzhou310000,China)

In view of the phenomenon of limited urban drainage capacity, from rainwater drainage experienced three stages (collection, transferring, expatriation) launched the research, analyzed the existing problems in urban drainage, and put forward corresponding solutions, provided reference for the research on similar problems.

rainwater, collection, drainage, pipe

2015-03-28

張鈺靚(1982- )，女，工程師； 徐 偉(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)16-0123-03

TU991.114

A