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建筑小區雨水調蓄池的計算過程與解析

發布時間:2020-12-24瀏覽次數:154

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海綿城市是以生態優先原則,將自然途徑與人工措施相結合,在確保城市排水防澇安全的前提下,最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化,促進雨水資源的利用和生態環境保護。

建海綿城市就要有海綿體。城市海綿體既包括河湖、塘等水系,也包括綠地、花園、可滲透路面這樣的城市配套設施。雨水通過這些海綿體下滲、滯蓄、凈化、回用,最后剩余部分徑流通過管網、泵站外排,從而有效提高城市排水系統的標準,緩減城市內澇的壓力。

工程概況

某工程為北京昌平地區已新建住宅小區,建設用地面78773m2,總建筑面積20.4萬 m2,地下3層,地上13層,設計總居住人數3000人。本文參照的主要規范為北京市地方標準雨水控制與利用工程設計規范》(DB11/685-2013,以下簡稱《規范》)。

計算過程

(1)指標統計(見表1)

表1中各項指標數據由建筑專業提供,其中硬化面積計算方法:居住區項目,硬化面積指屋頂硬化面積,按屋頂(不包括實現綠化的屋面)的投影面積計;非居住區項目,硬化面積包括建設用地范圍內的屋頂、道路、廣場、庭院等部分的硬化面積,具體計算辦法為:硬化面積=建設用地面積-綠化面積(包括實現綠化的屋面)-透水鋪裝用地面積。因此,作為住宅項目,此工程的硬化面積指標為屋頂硬化面積,不計道路硬化面積。

(2)綜合徑流系數計算(見表2)

綜合徑流系數分為2個不同的概念,即雨量徑流系數和流量徑流系數,《規范》解釋為:雨量徑流系數 :設定時間內降雨產生的徑流總量與總雨量之比;流量徑流系數:形成高峰流量的歷時內產生的徑流量與降雨量之比。綜合徑流系數按各種下墊面的面積與其各自徑流系數采用加權平均計算方法所得出。

其中各種下墊面的徑流系數可查《規范》3.1.4條中的表3.1.4徑流系數?!兑幏丁分?.1.3規定,新開發區域外排雨水流量徑流系數不大于0.4,表2中的流量徑流系數為0.689,大于規范要求,因此需設置雨水調蓄設施。

(3)暴雨強度及降雨厚度計算(見表3、表4)

項目所在地屬北京暴雨強度Ⅰ區,暴雨強度計算公式如下:

《規范》中4.7.2規定,調蓄系統的設計降雨重現期不應小于3年,北京市雨水規劃中城區設計重現期為3~5年,因此,表3中數據計算選用5年。因北京暴雨強度Ⅰ區公式降雨歷時適用范圍≤180min,表3數 據 中 降 雨 歷 時 最 長取值到180min。表中分別計算降雨歷時為5min、15min、30min、45min、60min、90min、120min、150min、180min的降雨強度及降雨厚度,用以滿足表4的需要,下文表格計算同樣也會用到。

(4)雨型分配計算

根據《規范》的附錄 B“北京市1440min雨型分配表”,取前180min的數據,計算出180min內每5min內的降雨厚度,即不同降雨區間內的降雨厚度乘以雨型分配表中所對應的分配比例。樹上鳥教育給排水設計楊老師。

(5)雨水調蓄設施容積計算 (見表5)

根據《規范》4.2.3條規定,每千平面硬化面積配建調蓄容積不小于30m3 的雨水調蓄設施,《北京市居住公共服務設施配置指標》和《京市居住公共服務設施配置指標實施意見》中規定每千平面硬化面積配建的調蓄容積不小于50m3。

所以,表5中所需調蓄容積對應的數值為按每千平面硬化面積配建的調蓄容積不小于50m3 計算而得。此工程的下凹式綠地的下凹深度為50mm(建筑專業提供),根據施工圖審查規定“當綠地下凹深度大于100mm 時,超出100mm 部分的下凹空間可作為調蓄容積”,因此,表5中下凹式綠地有效深度按50mm 計。透水性鋪裝基層的厚度與孔隙率由建筑專業提供數值。

因《規范》4.4.4條規定最小厚度為150mm,孔隙率應大于20%,所以表5中透水性鋪裝的厚度為150mm,孔隙率取值25%。需配建調蓄池容積=所需調蓄容積-下凹綠地調蓄容積-透水鋪裝調蓄容積。

(6)配建調蓄設施后,5年一遇3h降雨數據計算 (見表6)

表中的徑流流量計算按《規范》3.2.2條公式:

(7)繪制(5年一遇)場地徑流流量曲線(見圖1)

(8)外排雨水峰值流量計算(見表7)

調蓄前后的最大外排流量以及峰值延后時間可直接從表6和表7中數值讀得。結果應對調蓄后的最大外排流量進行校核,以滿足市政管線的容納排水能力,如不滿足,需調整需配建的調蓄設施容積。

(9)外排雨水流量徑流系數校核(見表8)

外排雨水徑流總量可由表6中讀取,即為累計外排總量值;總雨量為歷時3h的降雨厚度乘以總用地面。由此所得的外排雨水徑流系數為0.31,小于《規范》4.1.3條規定的0.4,滿足要求。

(10)年徑流總量控制率校核(見表9)

此處的雨量綜合徑流系數為表2中數值。

表9中計算所得的場地接納的降雨厚度為33.72mm,用內插法求得其所對應的年徑流總量控制率為85.7%,足《規范》4.2.3條對于新開發區域年徑流總量控制率不低于85%的規定。

結語

雨量計算本身就是一個復雜的過程,其所依靠的數據來源皆是由以往歷史資料通過各種數學統計的方法獲得,計算結果只能是預測值,而非確定值。雨水控制與利用系統的設計要以低影響開發為理念,以消減暴雨洪峰值、防止內澇、資源化利用為目的,最終實現城市人文環境與生態系統的良好運轉。

免責聲明:本文作者,劉業彪 張穎秀,轉載內容僅作學習交流之用,所述觀點不代表本號立場。其版權歸屬原作者,如有侵權,請聯系刪除。


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