2022年杭州亞運會淳安運動員分村山地排水系統(tǒng)設計

張波

摘要：淳安運動員分村位于浙江省杭州市淳安縣界首鄉(xiāng)金山坪區(qū)塊內(nèi)，屬山地丘陵區(qū)。運動員分村規(guī)劃面積約為8.4 平方公里，用地面積10.68 公頃。作為2022年杭州亞運會運動員分村，將承辦場地自行車、山地自行車、公路自行車、小輪車、鐵人三項、公開水域游泳等六項賽事。現(xiàn)況區(qū)域排水管道主要存在無現(xiàn)況雨污水系統(tǒng)、地勢起伏大，暴雨天氣時候，雨水易聚集，雨水流速快等問題：本文詳細闡述了山地排水系統(tǒng)設計原則與解決辦法

關鍵詞：雨污分流;排水管道;山地

一、工程概況

本項目位于浙江省杭州市淳安縣界首鄉(xiāng)金山坪區(qū)塊，規(guī)劃新建場地自行車館、5 個臨建場地（山地自行車、公路自行車、小輪車、鐵人三項、公開水域游泳）、運動員村、媒體村、技術官員村等建筑設施，并配套建設園區(qū)道路14公里。

本項目地形屬山地丘陵區(qū)，地勢從西北向東南千島湖水域傾斜，中南部為低山緩丘地帶，西北、西南部則山形較陡，海拔在97m-182m之間。

二、現(xiàn)況排水系統(tǒng)

現(xiàn)況區(qū)域內(nèi)無雨水管道。規(guī)劃設計道路與現(xiàn)況山洪溝共交匯12處。

現(xiàn)況區(qū)域內(nèi)無污水管道，項目北側(cè)千汾線上有污水管道D600。

本項目內(nèi)屬于界首鎮(zhèn)污水處理廠范圍，其現(xiàn)況處理能力為2500噸/天，遠期擴建至10000噸/天，主要負擔亞運分村及千汾線兩側(cè)村莊污水的污水處理任務。

三、工程設計

1、方案設計原則

（1）建立雨污分流排水系統(tǒng)，形成技術可靠、工程造價經(jīng)濟、施工便利的設計方案。

（2）根據(jù)山區(qū)防洪標準，測算項目內(nèi)設計道路與山洪溝交叉點的洪峰流量;通過水力計算校核，確定交叉點排水設施型式和斷面。

（3）根據(jù)現(xiàn)況地形、優(yōu)化雨污水管網(wǎng)布置。采用分散式出水布置的雨管道，雨水管網(wǎng)就近排湖，避免建設雨水泵站。根據(jù)建筑方案以及賽事要求，提高污水收集效率，避免在山區(qū)路內(nèi)大范圍建設污水管道和污水泵站，將區(qū)域內(nèi)污水快速輸送至外網(wǎng)污水干管。

（4）管道系統(tǒng)布置嚴格控制在千島湖108m生態(tài)控制紅線以上，臨湖地帶不設置排污口，保障水庫生態(tài)安全。

四、設計標準及計算公式

1.設計標準

因本項目內(nèi)道路參照準四級公路建設標準，道路與山洪溝交叉點附近的建筑防洪標準為50年一遇標準，道路邊溝為25年一遇標準，道路雨水重現(xiàn)期取P=3年。

本區(qū)域綜合徑流系數(shù)采用Φ=0.9。塑料管道粗糙系數(shù)n值一般采用0.009。矩形砼結(jié)構(gòu)糙率n=0.01

2.計算公式

山洪溝采用“浙江省推理公式”。

Qmp = 0.278×ip×F

式中：Qmp——洪峰流量（m3 /s）

F—流域集水面積（km2）;ip—凈暴雨強度（mm/小時）;ip = hR /t

hR—t時段內(nèi)凈雨量（mm）;t—匯流時間（小時）

過水能力計算公式采用“明渠均勻流公式”：

式中：Q——洪峰流量（m3/s）

A—過水斷面面積（m2）;C—謝才系數(shù);R—水力半徑（m）;i—渠底縱坡

雨量計算公式為：

Q=q·ψ·F

Q-雨水設計流量（L/s）;q-設計暴雨強度（L/s·ha）;ψ-徑流系數(shù)

F- 匯水面積（ha）。

采用淳安暴雨強度公式：q=167（11.167+8.892LogP）/（t+11.470）^0.734（升/秒·公頃）

五、排水管道設計

1.雨水管道設置

本項目位于山地，高差變化較大，排水設施受地形坡度影響，雨水易聚集，形成山洪，沖擊道路及建筑。因此設計過程中要做將建筑小區(qū)排水與山洪排水分隔，避免道路排水與山洪溝的重疊。

在設計過程中，通過建筑選址，基本上處于單坡最高或半山位置，減少外圍山體雨水的影響。地塊內(nèi)部通過地形整理，將場地調(diào)整為若干平臺，在平臺最外側(cè)設置0.8x0.5m洪凝土截洪溝，將建筑外的山體雨水導流至附近沖溝。建筑內(nèi)部設置雨水管溝，收集后就近排湖，或分散排入附近道路的雨水管。

根據(jù)總體規(guī)劃及建筑布局，園區(qū)內(nèi)主路起到連接亞運分村與外部交通作用，各個地塊通過支路與主路連接。在并保證排水功能的前提下，在距離建筑較遠的道路上取消雨水管，通過設置道路邊溝進行排水。臨近建筑的道路，布置雨水管道，已達到節(jié)省投資。

2.污水管道設置

由于項目地形整體上北高南低，千汾線污水干線位于項目北側(cè)，因此污水管道無法重力流排除，本項目設置壓力流與重力流兩套系統(tǒng)，將亞運分村地塊內(nèi)污水收集后，重力流至污水提升泵站，集中收集后加壓進入北側(cè)千汾線重力污水管網(wǎng)，然后匯流至界首污水處理廠集中處理，地塊開發(fā)建設后對千島湖湖區(qū)污水零排放。

為亞運會比賽準備的5個臨時場館（山地自行車、公路自行車、小輪車、鐵人三項、公開水域游泳），根據(jù)賽事建設需求，布置小型污水泵站，集中收集污水后排放至污水干線。

3.排水管道的坡度及流速

項目內(nèi)現(xiàn)況地貌多為山地、丘陵，道路設計坡度變化大，排水管道隨道路坡度敷設。山地中敷設管道有以下特點：當管道坡度大時，流速高，流量大，如坡度過大，易超過管道最大流速。管道坡度小時，流速小，易造成堵塞。因此在道路坡度超過3%時，隨路埋設雨水管時應調(diào)小管道的坡度，分段設置跌水井，進行消能。

4.管材選用

（1）管材選用原則

a.排水管渠的材料必須具備長期的穩(wěn)定性，才能保證正常的排水功能。

b.排水管渠必須具有足夠的強度，以承受外部的荷載和內(nèi)部的水壓。

c.排水管渠必須能抵抗污水中雜質(zhì)沖刷和磨琢。也應有抗腐蝕的功能，特別對某些腐蝕性的工業(yè)廢水。

d.排水管渠必須不透水，以防止污水滲出，而污染地下水或腐蝕其它管線和建筑物基礎。

e.排水管渠的內(nèi)壁應平整光滑，使水流阻力盡量減小。

f.排水管渠應盡量就地取材，并考慮到預制管件及快速施工的可能，減少運輸和施工費用。

（2）常用排水管材

a.鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管制作方便，造價低，在排水管道中應用極廣。但具有抵抗酸、堿侵蝕及抗?jié)B性能差、管節(jié)短、接口多、搬運不便等缺點。鋼筋混凝土管口徑一般在300mm 以上，長度在1m～3m。

b.埋地塑料排水管。常用的埋地塑料排水管有PVC-U、PE/HDPE 排水塑料管及玻璃纖維增強塑料夾砂管（RPMP）等，該類型管材具有管內(nèi)壁光滑、管道的阻力系數(shù)小、耐腐蝕性好、柔韌性好、重量輕、管節(jié)長、強度高等特點。采用橡膠圈承插柔性接口，對管道基礎要求低。

c.金屬管。常用的金屬管有球墨鑄鐵管、鋼管等。具有強度高、抗?jié)B性好、內(nèi)壁光滑、抗壓、抗震性強，且管節(jié)長，接頭少。但價格貴，耐酸堿腐蝕性差。室外重力排水管道較少采用。只用在排水管道承受高內(nèi)壓，高外壓或?qū)B漏要求高的地方，如泵站的進出水管、穿越河流、鐵道的倒虹管或靠近給水管和房屋基礎時。

因本項目為亞運分村項目，建設標準高，需具備較高穩(wěn)定性，因此：

設計雨水管管徑d≤1200mm 時，采用承插式鋼筋混凝土管，d>1200mm時，采用企口式鋼筋混凝土管;管道覆土厚度為0.7m<H≤3.5m 時采用II 級管，管道覆土厚度為3.5m<H≤6m 時，采用III 級管;均采用橡膠圈接口;

設計污水重力流管道采用承插式鋼筋混凝土管，管道覆土厚度為0.7m<H≤3.5m 時采用II 級管，管道覆土厚度為3.5m<H≤6m 時，采用III 級管;均采用橡膠圈接口。

5.管道基礎和埋深

根據(jù)本項目地勘，勘察范圍內(nèi)共四個地質(zhì)層，分別為填筑土、全風化泥質(zhì)砂巖（地基土承載力150Kpa）、強風化泥質(zhì)砂巖（地基土承載力300Kpa）、中風化泥質(zhì)砂巖（地基土承載力400Kpa）。管道不需要進行地基處理，雨污水管道采用砂石基礎。

在局部填方路段，由于道路存在沉降風險，管道多采用180°混凝土基礎，其下增設15cm碎石墊層。

本地區(qū)無凍土線要求，在保障與其他管線不交叉情況下，保障1.0-1.5m覆土埋深。

六、山地排水設計的思考

1.注重整體規(guī)劃

山地項目較平原區(qū)相對復雜，在設計之前，科學系統(tǒng)的整體規(guī)劃是必不可少的，規(guī)劃中需要結(jié)合以下三點：一是對本地區(qū)地形地貌統(tǒng)籌考慮，從項目選址上選取坡度相對較緩和地區(qū)，降低地形整理成本;避免在坑洼水患地帶，降低山洪影響;二是建筑方案與道路設計統(tǒng)籌考慮，使建筑內(nèi)排水管道就近接入市政道路，避免在山地道路上全線建設管道，節(jié)省投資;三是規(guī)劃設計近遠期結(jié)合，要有前瞻性和長遠性，考慮到為2022年亞運會賽事服務，又要考慮未來地區(qū)人口增長等諸多因素，避免道路建成之后多次開挖路面，形成“拉鏈路”。

2.做好防洪計算

山地項目需確定山洪溝流量計算，在設計的防洪重現(xiàn)期下，校核洪水量，洪水位，以保障道路，建筑物的安全。

3.建設單位、施工單位與設計單位的配合

在山地項目施工過程中，由于道路放坡施工導致地形變化，經(jīng)常發(fā)生現(xiàn)場實際地形與設計圖不符，需要施工單位與建設單位，設計單位密切配合，及時發(fā)現(xiàn)及時上報，第一時間復核解決。因地形地貌整理將原始沖溝掩蓋的，應立即組織進行現(xiàn)場二次測繪，提交設計單位復核設計后再進行施工。對于已完工的排水管線，應做好成品保護，防止施工車輛對已建成的檢查井、管道造成破壞。

4.做好日常維護

由于排水管道易被樹葉、樹枝、雜草、渣土等堵塞，需要對排水管道做好維護，尤其是雨季來臨前，做好清掏，可以保證排水管壽命。

七、結(jié)論

（1）山地項目的排水管道的設計要求遵從地形地貌，合理解決管道落差、重力流與壓力管道排放問題，同時也要深入了解整體規(guī)劃，避免重復建設。

（2）為節(jié)約投資，減小施工難度，山區(qū)道路可以使用邊溝排水。

（3）做好地質(zhì)勘查，對不良地質(zhì)段進行處理，防止管道沉降。

參考文獻：

[1]曹文娟.山地城市排水系統(tǒng)設計及關鍵技術研究[J].城市道橋與防洪，2019（12）：91-93+103.

[2]鄧科.山地城市排水綜合利用方案設計[J].中國給水排水，2014，30（06）：42-44.