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建筑小区雨水调蓄池的计算过程与解析

发布时间:2020-12-24浏览次数:197

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海绵城市是以生态优先原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。

建海绵城市就要有海绵体。城市海绵体既包括河湖、塘等水系,也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些海绵体下渗、滞蓄、净化、回用,最后剩余部分径流通过管网、泵站外排,从而有效提高城市排水系统的标准,缓减城市内涝的压力。

工程概况

某工程为北京昌平地区已新建住宅小区,建设用地面78773m2,总建筑面积20.4万 m2,地下3层,地上13层,设计总居住人数3000人。本文参照的主要规范为北京市地方标准雨水控制与利用工程设计规范》(DB11/685-2013,以下简称《规范》)。

计算过程

(1)指标统计(见表1)

表1中各项指标数据由建筑专业提供,其中硬化面积计算方法:居住区项目,硬化面积指屋顶硬化面积,按屋顶(不包括实现绿化的屋面)的投影面积计;非居住区项目,硬化面积包括建设用地范围内的屋顶、道路、广场、庭院等部分的硬化面积,具体计算办法为:硬化面积=建设用地面积-绿化面积(包括实现绿化的屋面)-透水铺装用地面积。因此,作为住宅项目,此工程的硬化面积指标为屋顶硬化面积,不计道路硬化面积。

(2)综合径流系数计算(见表2)

综合径流系数分为2个不同的概念,即雨量径流系数和流量径流系数,《规范》解释为:雨量径流系数 :设定时间内降雨产生的径流总量与总雨量之比;流量径流系数:形成高峰流量的历时内产生的径流量与降雨量之比。综合径流系数按各种下垫面的面积与其各自径流系数采用加权平均计算方法所得出。

其中各种下垫面的径流系数可查《规范》3.1.4条中的表3.1.4径流系数。《规范》中4.1.3规定,新开发区域外排雨水流量径流系数不大于0.4,表2中的流量径流系数为0.689,大于规范要求,因此需设置雨水调蓄设施。

(3)暴雨强度及降雨厚度计算(见表3、表4)

项目所在地属北京暴雨强度Ⅰ区,暴雨强度计算公式如下:

《规范》中4.7.2规定,调蓄系统的设计降雨重现期不应小于3年,北京市雨水规划中城区设计重现期为3~5年,因此,表3中数据计算选用5年。因北京暴雨强度Ⅰ区公式降雨历时适用范围≤180min,表3数 据 中 降 雨 历 时 最 长取值到180min。表中分别计算降雨历时为5min、15min、30min、45min、60min、90min、120min、150min、180min的降雨强度及降雨厚度,用以满足表4的需要,下文表格计算同样也会用到。

(4)雨型分配计算

根据《规范》的附录 B“北京市1440min雨型分配表”,取前180min的数据,计算出180min内每5min内的降雨厚度,即不同降雨区间内的降雨厚度乘以雨型分配表中所对应的分配比例。树上鸟教育给排水设计杨老师。

(5)雨水调蓄设施容积计算 (见表5)

根据《规范》4.2.3条规定,每千平面硬化面积配建调蓄容积不小于30m3 的雨水调蓄设施,《北京市居住公共服务设施配置指标》和《京市居住公共服务设施配置指标实施意见》中规定每千平面硬化面积配建的调蓄容积不小于50m3。

所以,表5中所需调蓄容积对应的数值为按每千平面硬化面积配建的调蓄容积不小于50m3 计算而得。此工程的下凹式绿地的下凹深度为50mm(建筑专业提供),根据施工图审查规定“当绿地下凹深度大于100mm 时,超出100mm 部分的下凹空间可作为调蓄容积”,因此,表5中下凹式绿地有效深度按50mm 计。透水性铺装基层的厚度与孔隙率由建筑专业提供数值。

因《规范》4.4.4条规定最小厚度为150mm,孔隙率应大于20%,所以表5中透水性铺装的厚度为150mm,孔隙率取值25%。需配建调蓄池容积=所需调蓄容积-下凹绿地调蓄容积-透水铺装调蓄容积。

(6)配建调蓄设施后,5年一遇3h降雨数据计算 (见表6)

表中的径流流量计算按《规范》3.2.2条公式:

(7)绘制(5年一遇)场地径流流量曲线(见图1)

(8)外排雨水峰值流量计算(见表7)

调蓄前后的最大外排流量以及峰值延后时间可直接从表6和表7中数值读得。结果应对调蓄后的最大外排流量进行校核,以满足市政管线的容纳排水能力,如不满足,需调整需配建的调蓄设施容积。

(9)外排雨水流量径流系数校核(见表8)

外排雨水径流总量可由表6中读取,即为累计外排总量值;总雨量为历时3h的降雨厚度乘以总用地面。由此所得的外排雨水径流系数为0.31,小于《规范》4.1.3条规定的0.4,满足要求。

(10)年径流总量控制率校核(见表9)

此处的雨量综合径流系数为表2中数值。

表9中计算所得的场地接纳的降雨厚度为33.72mm,用内插法求得其所对应的年径流总量控制率为85.7%,足《规范》4.2.3条对于新开发区域年径流总量控制率不低于85%的规定。

结语

雨量计算本身就是一个复杂的过程,其所依靠的数据来源皆是由以往历史资料通过各种数学统计的方法获得,计算结果只能是预测值,而非确定值。雨水控制与利用系统的设计要以低影响开发为理念,以消减暴雨洪峰值、防止内涝、资源化利用为目的,最终实现城市人文环境与生态系统的良好运转。

免责声明:本文作者,刘业彪 张颖秀,转载内容仅作学习交流之用,所述观点不代表本号立场。其版权归属原作者,如有侵权,请联系删除。


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