天津某高新區東北部雨水系統優化調整探討

林 濤，張明星

（天津市市政工程設計研究院，天津市 300392）

0 區域雨水系統概況

天津某高新區位于天津市濱海新區，規劃總建設用地面積約為25km2。該園區采用雨、污分流制排水體制，雨水總共分為7個系統（見圖1），區域雨水經泵站提升后排入周邊景觀排瀝河道。東北部雨水系統為其第六分區雨水系統。

圖1 區域雨水分區示意圖

東北部雨水系統總匯水面積約為1.72km2，該區域于2009-2010年進行排水規劃方案設計。規劃設計主要參數：暴雨強度公式中重現期采用P=1年，地面集水時間采用15～20分鐘，延緩系數m=2。依據此標準進行規劃設計，系統末端雨水排放泵站流量為6m3/s。原標準下區域排水系統圖如圖2所示。

圖2 原標準下區域排水系統圖

通過近幾年的園區建設，區域已初步建設了部分排水管網。區域排水管道實施情況如圖3所示。

圖3 區域現狀排水管道實施情況圖示

1 雨水系統設計標準調整

根據最新《室外排水設計規范》（2016年版）及《天津市雨水徑流量計算標準》，雨水設計標準有所提高，應采用標準如下[1-2]：

（1）設計重現期采用2年。

（2）區域暴雨強度計算公式采用天津市第II區暴雨強度公式：

式中：q為設計暴雨強度，L/s·hm2；t為降雨歷時，min；P為設計重現期，a。

（3）降雨歷時中，延緩系數m=1。

（4）區域徑流系數計算：

根據該區域的控制性詳細規劃，東北部系統收水范圍內幾種用地性質地塊包括工業用地、道路和防護綠地等，具體面積及徑流系數取值詳見表1所列。通過加權核算，該系統徑流系數為0.52。

表1 東北部雨水系統徑流系數選取表

按上述調整后的標準進行雨水流量計算，區域雨水系統方案如圖4所示，該系統雨水排放泵站雨水量約為9.5m3/s。通過與原雨水規劃設計方案對比可見新標準下，雨水管管徑規格需增大1-2級，雨水排放量增加較多。

該庭院位于小區整體建筑最東側，西靠另一單元建筑，南為大門入口，北側東側有圍墻，后院面積約為147.3 m2.側院為狹長通道，寬約4.65 m，長約8.7 m.前院面積較小，長約7 m，寬約4.5 m(圖1).從前院經側院兩段連續下沉臺階至后院.該小區庭院共3個部分：前院、側院和后院(圖2).由于占地面積及建筑形式的限制，規劃占地為不規則幾何形，從規劃面積上看，屬于小尺度空間景觀設計范疇(圖3).

圖4 新標準下區域雨水系統圖

2 雨水系統調整方案

由于區域排水管網的部分已經實施，為保證已實施管網對能夠滿足調整后的排水標準要求，對區域雨水系統進行調整，并采用海綿城市建設措施，使系統整體雨水排放能力滿足要求，以提高排水系統安全性。

2.1 雨水系統調整方案

考慮系統下游幾條主干雨水管道均已實施完成，為滿足標準提高后的排水需求，可對雨水系統進行部分調整，將龍欣路北段及海油大道東段雨水管道調整為區域另一條雨水干管，減小已修建完成的濱海湖路、創新大道等道路雨水管道收水范圍，以使現狀雨水管道達到新標準下的排水能力。

對于尚未實施的道路及雨水管道，按照新標準及調整后的雨水系統進行設計建設，并在東北部系統區域北側防護綠地內設置一座削峰調蓄池，以保證區域原實施管道排水能力達到排水要求。系統調整如圖5所示。

圖5 區域雨水系統調整方案圖

2.2 從源頭采用海綿建設措施降低地塊雨水徑流量

新建的工業用地、居住小區、市政道路等應嚴格按照海綿城市規劃的指標要求雨水徑流進行控制，小區綠地采用為下凹綠地，道路采用透水鋪裝。東北部系統西側南北向防護綠地內，應充分采用下凹綠地及雨水花園形式，以減少雨水徑流量。

2.3 設置削峰調蓄池

在雨水管網適當位置設置調蓄池，是減少下游雨水管道管徑規模，減小強排雨水量的有效措施之一。當用于削減峰值流量時，雨水調蓄設施的調蓄量應根據內澇防治設計重現期標準和地區徑流量控制標準的要求。

根據區域規劃情況，調蓄池位置可設置于區域北側防護綠地內。調蓄池池容計算可采用脫過系數法與數學模型法計算。

2.3.1 脫過系數法

式中：V為調蓄池有效容積；α為脫過系數，取值為調蓄池下游設計流量和之比；上游設計流量按進入調蓄池的最大設計流量為9.5m3/s，考慮下游現狀管道及泵站排水能力，取流量6m3/s，脫過系數α=6/9.5=0.63；Q為調蓄池上游設計流量（m3/min）；b、n為暴雨強度公式參數，天津II區b=13.4757，n=0.7386；t為降雨歷時，t=t1+t2；經系統計算，降雨歷時t為43.5min；t1為地面集水時間，取15min；t2為管內流行時間，min。

經以上核算，調蓄池設計有效容積為7258m3。

2.3.2 數學模型法

通過比較雨水調蓄池上下游的流量過程線，采用infoworksICM數學模型進行模擬確定。

2.3.2.1 模型的建立

采用InfoworksICM模型計算軟件進行模擬，通過建立管網及匯流模型，采用等效的降雨事件，設置滿足要求的調蓄池出水流量，確定合理的調蓄池容積。

管網及匯流模型：雨水管道方案采用調整后的雨水系統方案。

匯水區域按照區域總面積設計流量進行構建。模型設置1座削峰雨水調蓄池。徑流系數按表1中數值選取。

降雨模型：以天津市雨水徑流量計算標準，采用天津市II區120min設計暴雨雨型分配表，暴雨重現期為2年，降雨歷時為120min，暴雨雨型見圖6所示。

圖6 120min設計暴雨雨型示意圖

2.3.2.2 模擬計算及結果分析

對未設置調蓄池與設置調蓄池兩種工況進行模擬，系統終端雨水泵站強排流量結果如圖7所示。當調蓄池池容為7300m3時，可滿足調蓄池出水流量符合現狀下游雨水管過流要求。排水流量峰值可減小約25%～30%。雨水主干管過流情況模擬如圖8所示。

圖7 調蓄池進出水流量圖示

圖8 管道過流模擬情況圖示

3 結語

模型模擬結果顯示，在區域設置調蓄池后，可有效減輕末端雨水主干管道過流壓力，并可相應減小雨水泵站設計規模，使系統整體雨水排放能力滿足要求。對于區域雨水排水系統的調整，需因地制宜，充分考慮現狀管網建設情況，適當采用海綿城市建設措施，減少雨水徑流產生量，減少雨水排放峰值流量，從源頭、過程、末端三方面進行控制，提高排水系統安全性。