基于排水防涝安全的市政工程设计优化案例研究
年念1
2017年07月05日 08:51:26
只看楼主

导读 由于城市内涝防治系统涉及专业多、工程建设时序不确定等原因,给新区建设过程中统筹考虑区域排水防涝安全带来较大的难度。本文以东南某城市新建区域为例,介绍了在研究区域原市政工程建设方案的基础上,开展汇水分区、新建道路高程设计、新建排水设计、设置调蓄绿地(公园)等市政工程设计优化~和小编一起来涨知识吧~ 城市内涝防治系统由源头减排、排水管渠和排涝除险等工程性设施组成。在区域城市内涝防治系统构建时,除排水工程以外,还涉及建筑、道路、水利等工程专业,且工程建设和地块开发的时序存在较大的不确定性,这给区域建设过程中统筹考虑区域排水防涝安全带来较大的难度。以东南某城市新建区域为例,基于排水分区层面的市政工程设计优化,以完善区域的内涝防治系统,保障区域排水安全,并可为全国新建区域建设实施层面完善内涝防治系统提供借鉴。

导读 由于城市内涝防治系统涉及专业多、工程建设时序不确定等原因,给新区建设过程中统筹考虑区域排水防涝安全带来较大的难度。本文以东南某城市新建区域为例,介绍了在研究区域原市政工程建设方案的基础上,开展汇水分区、新建道路高程设计、新建排水设计、设置调蓄绿地(公园)等市政工程设计优化~和小编一起来涨知识吧~ 城市内涝防治系统由源头减排、排水管渠和排涝除险等工程性设施组成。在区域城市内涝防治系统构建时,除排水工程以外,还涉及建筑、道路、水利等工程专业,且工程建设和地块开发的时序存在较大的不确定性,这给区域建设过程中统筹考虑区域排水防涝安全带来较大的难度。以东南某城市新建区域为例,基于排水分区层面的市政工程设计优化,以完善区域的内涝防治系统,保障区域排水安全,并可为全国新建区域建设实施层面完善内涝防治系统提供借鉴。
1 项目区域
1.1基本情况 项目区域位于东南某城市海绵城市建设示范区,为新建区域,总面积为7.76 km2,现状用地以农田、鱼塘和农村住宅为主,水面率为7.7%,规划用地为城镇居住用地和配套商业用地,规划水面率为9.48%。 1.2气候水文 项目区域为南亚热带海洋气候,气候温和湿润,多年平均气温20.8℃。经统计近30年(1985~2014)区域降雨资料,结果表明,区域多年平均降水量1327.3mm,其中2~8月为雨季,年降水量的75%左右集中在4~9月,且多以暴雨的形式出现(见图1),因此区域的排水防涝压力大。
1.webp.jpg
1.3区域建设情况 项目区域内目前已建及在建的主次干路共计约25 km,已基本构成建设区的纵横骨架路网(见图2);近期规划建设道路总长度31.48 km,包含主干路2条,共长2.08 km,次干路10条,共长8.26 km,支路45条,共长21.14 km。
2.webp.jpg
同时,已建及在建的主次干路的排水工程作为配套工程,已按照上位规划同步实施。
2 原方案内涝风险评估
2.1原排水方案 项目区域被城市主干路包围,排水分区相对独立,无上游客水汇入。根据区域控规、排水防涝等规划,区域中心位置将在原有水面的基础上建设南北走向的水系,受纳东西两侧陆域的降雨径流;河道规模和水面线的设计,是综合考虑50年一遇暴雨的行洪排涝和区域河面率、景观、生态等方面需求而确定。 道路工程的线位和标高由区域控详规确定;而排水管道按照3年一遇的标准进行规划设计。 2.2原方案的内涝风险评估 在收集区域道路、排水、河道、地块等资料的基础上,对数据进行概化处理,结合区域设计降雨和设计潮位,采用Inforworks ICM软件,耦合管网与河道模型,构建区域内涝风险评估模型。其中,道路和排水工程信息来自控制性详细规划和排水防涝规划资料,并更新已实施工程的信息;河道及水工构筑物信息来自规划河道方案;地块信息来自控制性详细规划;设计降雨为50年一遇、24 h设计雨型;设计潮位为50年一遇,模拟工况见图3。
3.webp.jpg
4.webp.jpg
评估结果表明,区域存在较大的内涝风险,图4中①~④等多处已建道路存在积水,其中①和②两处的最大积水深度大于50 cm,严重影响道路交通和居民人身安全;③和④等已建道路均存在积水,积水深度小于15 cm,对交通影响较小。 2.3积水风险分析 2.3.1规划道路高程给排水带来一定压力 项目区域道路高程规划设计是基于与已建城市公路的衔接,并满足竖向设计和道路工程设计等相关规范要求,但存在一定的排水不利点(见图5),给区域排水造成如下问题:
5.webp.jpg
①形成局部高程低洼点,增加局部内涝风险; ②局部高程低洼点,将使排水管道逆坡敷设而加大管道埋深,或更改排水管道平面设计,增加排水管道长度,最终降低排放口标高,影响排水管道排水能力。 2.3.2部分汇水分区过大 根据上位排水防涝规划和已实施的排水工程情况,项目区域共有29个汇水分区(见图6),最大的2个汇水分区为20#和14#,汇水范围分别达到1.4 km2和0.8 km2,且排放口均已敷设,管径分别达到4 m×2.5 m和4 m×2 m,管底标高A、B分别为1.1 m和-0.2 m。根据区域河道方案A、B两处的河底标高分别为1.6 m和0.7 m,已建排口敷设至规划河底,严重影响排水管道的排水能力。
6.webp.jpg
部分排口汇水分区过大的原因为道路高程设计存在低洼点,为避免排水管道设计时存在逆坡,而更改排水管道走向,最终多个排水支管汇集于1个排放口而导致排口管径加大、埋深加深。
3 排水防涝方案优化
3.1优化方案 在原方案内涝风险评估和积水原因分析的基础上,从排水管渠设计优化和排涝除险系统构建的角度,优化市政工程设计,完善区域排水防涝方案。 3.1.1汇水分区优化 在原排水设计方案的基础上,结合未建道路工程和排水管道,优化汇水分区,调小原8#、12#、14#、21#等汇水分区,减少其汇水分区排口的排水压力,尤其是原14#和20#,调整后的汇水分区范围分别减少35%和75%。优化后的汇水分区见图7。
7.webp.jpg
3.1.2道路高程控制优化 以区域内已建和在建道路构成的骨架路网为基础,开展道路竖向分析,结合土方平衡分析,实施规划道路高程微调,使得道路纵向形成顺坡。最终,新增4条具有较好的路面排水能力的道路,可作为超标雨水的应急排放的行泄通道。 在此基础上,结合汇水分区优化,优化排水管道设计,新增或优化了4条排水主通道,降低新建排水管道排放口埋深,大大提高了新建管道的排水效益,详见图7、图8。
8.webp.jpg
3.1.3调蓄绿地设置 在内涝风险评估的基础上,核算局部内涝风险,结合绿地(含防护绿地和公园绿地)的景观建设和人行步道的路面通道设计,设置超标雨水的调蓄绿地(公园),规模和位置如表1和图9所示。
9.webp.jpg
10.webp.jpg
3.2优化方案内涝风险评估 经优化汇水分区、优化新建道路高程设计、优化新建排水设计、设置调蓄绿地(公园)等设计优化措施之后,采用数学模型评估优化方案的内涝风险。结果表明,在相同的模拟条件和边界情况下,原方案中的积水现象已基本消除。其原因为排水设计方案优化提高了新建管道的排水效益,道路竖向优化构建的行泄通道可有效应对超标降雨——通过优化道路与河道衔接的排水路径而将涝水排入河道
4 优化方案的可行性分析
4.1道路高程调整的边界影响 城市道路高程设置的边界主要包括地块高程、已建城市公路和城市道路高程。本案例区域为城市新区,大部分地块均未开发,且地块高程的影响较小;且本优化方案与区域内已建道路高程进行衔接,因此,优化方案中道路高程调整的边界影响相对较小,可实施性较好。 4.2对挖填方量的影响 基于案例范围内道路的900个地形点数据,采用数字地面模型分析计算方案优化前后的挖填方量,结果表明:优化前道路场地总挖方量约为1105万m3,填方量约为1283万m3,需额外填方178万m3;经高程优化后,道路场地需挖方1109万m3,填方1196万m3,需额外填方93万m3,优化后填挖差减少85万m3。 4.3对道路纵坡的影响 经道路高程分析,市政工程设计优化后的道路纵坡均大于3‰,满足《城市道路工程设计规划规范》(CJJ 37—2012)等设计规范的要求。考虑到存在部分道路纵坡变小,本优化方案通过在道路两侧0.3 m宽度范围内设置锯齿型偏沟,同时加密路沿石开口和雨水口的设置,以减少道路纵坡变化对雨水收集系统收水能力的影响。
5 结论
(1)本案例在研究区域原市政工程建设方案的基础上,开展优化汇水分区、优化新建道路高程设计、优化新建排水设计、设置调蓄绿地(公园)等排水防涝方案优化措施,从而提高了新建管道的排水效益,增设超标雨水的行泄通道和调蓄空间,完善区域内涝防治系统,有效减低区域的内涝风险。 (2)研究区域为东南某城市的新建区域,地块的高程控制对市政工程高程设计的影响相对较小;道路高程优化后减少了挖填差,且道路纵坡满足3‰的要求,因此,本优化方案的可实施性较好。 (3)新区开发建设时,应以排水专业为主体,协同道路、水利、园林、建筑等专业,统筹考虑区域排水防涝安全,完善区域城市内涝防治系统。
本文转自给水排水

1.webp.jpg

2.webp.jpg

3.webp.jpg

4.webp.jpg

5.webp.jpg

6.webp.jpg

7.webp.jpg

8.webp.jpg

9.webp.jpg

10.webp.jpg

一烟难禁
2017年07月05日 08:54:58
2楼
谢谢分享,正好需要这些资料
回复
小清新
2017年07月10日 07:42:22
3楼
防内涝是城市急需解决的大问题
回复

相关推荐