以某機場為例對蓄滲池設(shè)計計算的探討

張婭娜

（西安西北民航項目管理有限公司，西安 710075）

1 引言

近年來，隨著我國通用航空利好政策密集出臺，通用航空發(fā)展環(huán)境逐步改善，通用機場建設(shè)推進顯著加速。

由于機場建設(shè)條件以及城市發(fā)展規(guī)劃的限制，機場選址通常都建設(shè)于距離市中心較遠、市政配套設(shè)施建設(shè)尚未完善的遠郊區(qū)域，這就給機場雨水系統(tǒng)的建設(shè)帶來了一定的困難。機場占地面積較大，大量新增的建設(shè)用地帶來了大量新增的雨水徑流，設(shè)計者如何綜合考慮復(fù)雜的場外排水限制條件以及場內(nèi)排水需求，合理地構(gòu)建全場雨水系統(tǒng)，成了機場建設(shè)設(shè)計過程中非常重要的一環(huán)。本文以某一通用機場為例，對機場雨水排放綜合利用進行全面解析并提出相關(guān)計算方法。

2 場區(qū)概況

該機場位于陜西省靖邊縣北側(cè)，距縣城直線距離約20 km，公路距離30 km。場址位于毛烏素沙漠南部邊緣，屬沙漠小型沙丘地貌。

通用機場整個場區(qū)分為工作區(qū)和飛行區(qū)，本次主要考慮工作區(qū)的排水問題。工作區(qū)主要分為5 個區(qū)：生產(chǎn)設(shè)施區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、辦公生活區(qū)、動力設(shè)施區(qū)和特殊品庫區(qū)。本期建設(shè)項目主要包括指揮控制綜合樓、食堂宿舍聯(lián)合建筑、3 幢機庫、特種車庫、污水處理站、鍋爐房、供水站、中心變電站、特殊品庫、門衛(wèi)、道口用房等。

工作區(qū)總面積41.37 hm2，建筑物占地面積0.74 hm2，硬化路面面積為4.77 hm2，人行道面積0.20 hm2。

3 雨水利用方式的確定

雨水利用包括直接利用和間接利用。雨水直接利用是指雨水經(jīng)收集、儲存、就地處理等過程后用于沖洗、灌溉、綠化和景觀等；雨水間接利用是指通過雨水滲透設(shè)施把雨水轉(zhuǎn)化為土壤水，其設(shè)施主要有地面滲透、埋地滲透管渠和滲透池等[1]。

本項目建設(shè)場址距縣城直線距離約20 km，公路距離30 km。場區(qū)內(nèi)的排水無法接入市政管網(wǎng)，機場周邊也沒有可排水的水系，機場建成后，硬化路面增加，徑流系數(shù)變大，雨水徑流量變大，故本次在工作區(qū)設(shè)蓄滲池，用于雨水的收集和入滲排放，補充地下水資源。

4 雨水參數(shù)的計算

4.1 雨水設(shè)計徑流總量

項目中雨水徑流利用的對象是硬化面上的雨水。硬化面上雨水徑流量的計算采用2 年重現(xiàn)期最大24 h 降雨徑流量[2]。

式中，W 為硬化面雨水設(shè)計徑流總量，m3；ψc為硬化面雨量徑流系數(shù)；hd為2 年重現(xiàn)期最大日降雨厚度，mm；F 為硬化面匯水面積，hm2。

該工作區(qū)建筑物占地面積0.74 hm2，ψc取值為0.9；硬化路面面積為4.77 hm2，ψc取值為0.9；人行道面積0.20 hm2，ψc取值為0.6；綜合徑流系數(shù)為0.89。

該地區(qū)2 年重現(xiàn)期最大日降雨厚度取50 mm。

則工作區(qū)硬化面雨水設(shè)計徑流總量為：

4.2 雨水入滲設(shè)施的入滲面積

雨水入滲設(shè)施的入滲能力和入滲面積按照下式配置：

（1）通過對采集的冀北地區(qū)中生代巖漿巖標本進行分類、測量密度等操作，基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出：冀北地區(qū)偏基性的巖漿巖密度較高，而偏酸性巖漿巖的密度較低。兩種巖漿巖密度在空間分布上呈現(xiàn)一定的規(guī)律。

式中，Ws為入滲設(shè)施的滲透水量，m3；α 為綜合安全系數(shù)，一般可取0.5～0.8；K 為土壤滲透系數(shù)，m/s；J 為水力坡降，一般可取J=1.0；As為需要配置的有效滲透面積，m2；ts為滲透時間，s，按24 h 選取；對于滲透池和滲透井，宜按照3 d 選取。

設(shè)計雨水入滲量Ws取硬化面雨水設(shè)計徑流總量W，滲透時間ts取3 d，依據(jù)地勘報告，該場區(qū)2.8～14.6 m 范圍內(nèi)主要是粉細砂，土壤滲透系數(shù)K 取值4.0×10-5，α=0.6、J=1，則有：

結(jié)合場區(qū)地勢及平面布置，工作區(qū)蓄滲池布置為不規(guī)則的三角形，底部滲透面積按照不小于408.46 m2考慮，蓄滲池平面布置圖如圖1 所示。

圖1 雨水蓄滲池平面圖（單位：cm）

4.3 入滲設(shè)施的儲存容積配置

入滲設(shè)施的儲存容積應(yīng)滿足式（4）的要求：

式中，V1為滲透設(shè)施的有效儲水容積，m3，為溢流水位以下的容積；tc為滲透設(shè)施產(chǎn)流歷時，min，宜小于120 min；nk為填料的孔隙率；Wc為滲透設(shè)施進水量，m3，按式（5）計算，且不大于W。

式中，F(xiàn)y為滲透設(shè)施受納的集水面積，hm2，或客地雨水匯水面積；ψn為流量徑流系數(shù)；F0為滲透設(shè)施的直接受水面積，hm2，對于埋地滲透設(shè)施取0；qc為暴雨強度，L/（s·hm2）；降雨重現(xiàn)期宜取2 年，降雨歷時取產(chǎn)流歷時tc。

本工程采用雨污分流制，根據(jù)該地區(qū)的氣候特點及降雨量資料，工作區(qū)內(nèi)采用道路邊雨水口搜集的方式。停車場、中心廣場及各硬化道路雨水均利用坡度就近排入雨水口，匯入工作區(qū)雨水管道，最終通過雨水排放口進入場內(nèi)蓄滲池。

降雨重現(xiàn)期取2 年。參考陜西榆林暴雨強度公式：

式中，q 為暴雨強度，L/（s·hm2）；P 為設(shè)計重現(xiàn)期，取2 年；t 為降雨歷時，min。

綜合徑流系數(shù)ψn取0.89，取Fy=0.74+4.77+0.20=5.71 hm2、F0=0.11 hm2。

則滲透設(shè)施進水量為：

分別計算各個歷時的進水量，填入表1 中，當降雨歷時為169 min 時，進水量（2 539.21 m3）接近設(shè)計日雨水徑流量2 540.95 m3，達到設(shè)計標準，更長降雨歷時的蓄滲池進水量為W 則不再增加。

表1 蓄滲池儲水量計算表

4.3.2 蓄滲池入滲量計算

各降雨歷時滲透設(shè)施中的雨水入滲量，隨時間線性增長。各降雨歷時。蓄滲池滲水量詳見表1，例如當tc為60 min 時，入滲量為：60αAsKJtc=60×0.6×527×4.0×10-5×1×60=45.53 m3。

4.3.3 蓄滲池儲存容積計算

蓄滲池儲存容積配置。表1 蓄滲池中積水量為蓄滲池進水量和滲水量之差。隨著降雨歷時的增加，積水量不斷增加，在170 min 達到最大，為2 411.94 m3。由式（7）得蓄滲池儲存容積：

故蓄滲池儲存容積設(shè)計參數(shù)取2 540 m3。

該機場工作區(qū)蓄滲池的深度為3.0 m。蓄滲池結(jié)構(gòu)全部采用漿砌片石，片石強度不低于MU30，池底土基壓實度不小于90%（重型擊實）。級配砂礫的密實度不小于95%（重型擊實）。蓄滲池剖面圖如圖2 所示。

圖2 蓄滲池剖面圖（單位：cm）

該蓄滲池容積的計算：

可知該蓄滲池容積滿足雨水設(shè)計徑流總量的要求。

5 結(jié)論及建議

機場雨水資源的再利用是實現(xiàn)機場水資源綜合利用的重要方式，對于場區(qū)外沒有可排入的水體，可使用在場區(qū)內(nèi)建蓄滲池的方式對雨水進行間接回收利用，補充地下水資源。本文主要是對雨水蓄滲池的設(shè)計及計算方法進行了詳細的論述。若遇極端降雨天氣，機場應(yīng)設(shè)置應(yīng)急管理措施，蓄滲池容積不能滿足要求時，采用水泵抽取雨水至場區(qū)外進行排除，以保證場區(qū)內(nèi)建筑及公用設(shè)施的安全。