张钰靓 徐 伟
(1.杭州市市区河道整治建设中心，浙江 杭州 310000； 2.杭州市环境监测中心站，浙江 杭州 310000)
城市雨水收集和排放相关问题分析
张钰靓1徐 伟2
(1.杭州市市区河道整治建设中心，浙江 杭州 310000； 2.杭州市环境监测中心站，浙江 杭州 310000)
针对城市排水能力受限的现象，从雨水排水经历的三个阶段(收集、输送、外排)展开了研究，分析了城市排水存在的问题，并提出了相应的解决措施，为同类问题的研究提供了参考依据。
雨水，收集，排放，管网
1 雨水收集
雨水口是雨水收集的重要设施，通常由进水箅、井身及支管等组成。道路，广场、建筑物的屋面雨水经地表径流首先汇入雨水口排入市政排水系统，最后进入收纳水体，其泄水能力直接影响城市排水效果。短时强降雨天气极易引起城市内涝，然而很多内涝事件并非由于超标重现期降雨时间造成的，而是在设计标准内产生的，这时候的道路积水多是由于雨水口排水不畅所致，而非雨水管道设计标准偏低。通常在道路设计和建设时，雨水口往往作为附属工程常常被忽略其重要性，一带而过或仅凭经验沿道路间隔布置，随意性较大。
通过在晴天和雨天对雨水口调研和查询相关资料，雨水口的材质形式，过水断面和布置点位与数量是影响雨水收集能力的重要因素。
1.1 材质和形式选择
根据国家标准设计图集《雨水口(055518)》中，雨水口篦子及井圈为球墨铸铁、灰口铸铁及钢格板三种材质(见表1)，应优选球墨铸铁和钢格板。
表1 不同材质和形式的雨水篦子过水面积表
大部分城市建设早期大都采用铸铁雨水篦子，过水面积较大，抗压强度大，能经受重车碾压，不易破碎。但随着城市化进程，雨水篦子不断失窃成了城市管理者的难题。因此部分城市改用混凝土篦子和新型复合材料篦子，确实解决了失窃的问题。但混凝土和新型复合材料抗压强度不如铸铁，为了提高结构强度，必须大幅度减小过水面积，相同尺寸的篦子，复合材料的过水面积比铸铁缩小了一半多。在地表径流不断增加，短时强降雨的频频出现，复合材料篦子弊端不断暴露。
1.2 雨水篦子布设点位及数量选择
笔者居住的杭州市江干区某小区外道路在2013年多次遭遇积水，最深处超过20 cm。通过对此道路进行雨水篦子布设情况进行调查，该道路为双向单车道，宽约12 m，混凝土路面，采用420 mm×240 mm双篦，隔40 m布设一处雨水口，设路面径流系数为0.9。
1.3 基于雨水收集能力的排水建议
针对上节的分析，认为可以从以下几个方面进行整改和优化，提高雨水收集能力：
1)在易积水路段调整篦子材质和形式，如将复合材料的雨水篦子更换成高过水量的球墨铸铁篦子，增加过水断面，提高收集能力；
2)根据汇水面积、产流、道路的形式，重新计算，调整雨水篦子布设数量和间距，适当缩短间距，加密篦子布设，在转弯、低洼处增加设置；
3)调整雨水篦子的安装高度，确保有足够的收水断面。
2 管网输送
2.1 管网输送路径不合理
以前城市规模不大时，雨水可以直接通过地面散排、就地入渗或部分流入附近河道，随着城市规模不断扩大，建筑密度和径流系数的增加，大部分雨水都要通过建设地下排水管网来进行排水。城市建设过程中的规模和功能的不断调整，地下管线不断迁改或超期服役使其伤痕累累，以及建设时序等问题，雨水经常无法就近排入周边河道，而需要舍近求远、近水远排。
如杭州市城西银泰城在“菲特”台风期间，一层商场严重积水，高达80 cm。因银泰城在设计之时，其南侧的阮家桥河未进行整治建设，排水管道设计向北进入萍水街市政管网再排入远处的石桥港，路线长，河道水位上涨时更降低了排水效率。
2.2 基于管网输送能力的排水建议
地下管网建设是一个系统庞大的工程，一旦建成短时间内很难进行重构和提升，在现状管网实际负荷不能满足需求时，积水是必然的。在积水地区，需要重新对排水路径进行评估和体检，超过1 km的排水路径，由于管道的流程较长，导致雨水的汇流时间较长，暴雨倾盆时无法及时排除雨水，应进行重新计算和评估，优化排水路径。
杭州热心市民在2014年提出的“快速排水通道”的概念(见图1)。此法操作简单、造价低、见效快。快速通道主要适用于靠近河道的道路、小区、广场等构筑物，为其开辟快速排水通道，或当地下排水设施不能解决问题时雨水能进行快速泄洪。该理念去年在解决杭州西部天目山路排水问题时做了试点，天目山路南侧为山体，北侧紧邻沿山河，暴雨天气山洪泄到路面易造成积水，此次改造对局部绿化带作架空处理，北侧绿化带增设一条低于道路路面、直通沿山河的园路，暴雨时路面雨水可直接沿着园路溢流排入沿山河。只要沿山河水位低于道路，就能顺利排水。天目山路一共开辟了5条快速排水通道，使道路南侧山水能迅速排至北侧的沿山河。
3 雨水外排
3.1 高水位顶托
暴雨期间，下游骨干排涝河道水位上涨，再加上景观河道整治多年，过多考虑河道美观而忽视排涝压力，将所有雨水排出口改建至常水位以下，淹没出流使排水能力大幅度减弱，甚至发生倒灌现象。
杭州市规划局曾对雨水管道的非自由出流做过测算，排水区域小于0.6 km2，排水路径小于1 km的雨水管道，制约其排水能力的主要因素是下游水位的顶托，当下游水位高于雨水排出口1 m时，其排水能力将大大下降，致使设计排水能力低于设计重现期。
3.2 增加或利用城市可调蓄水体容量
通常我们通过建设排涝泵站来增加强排能力，而忽视了城市调蓄水体在城市防涝中的积极作用。利用城市水体调节暴雨时的峰值流量，可提高排涝片区的标准或可减小强排泵站规模。调蓄水体容量的大小直接决定下游排涝泵站规模。充分挖掘和保护城市天然调蓄设施能力，如水塘、湿地、湖泊、水库和大型水面都能作为调蓄设施。如杭州1 928万m3库容的闲林水库、1 430万m3的西湖水域、总面积10.88 km2的西溪湿地，根据有关部门估算充分利用好这些调蓄水体容量能将杭州的防洪能力从5年一遇提高到20年一遇。
同时在过去的城市开发和建设项目时均未配置相应的储水装置，新增雨水直接接入本已负荷过度的管网。如果能出台相应的规章来要求新建项目同时应自行配套储水设施，减少对城市管网的压力，在旱季还能回用雨水，补给资源。
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Analysis on related problems of urban rainwater collection and drainage
Zhang Yuliang1Xu Wei2
(1.HangzhouUrbanRiverImprovementandConstructionCenter,Hangzhou310000,China; 2.HangzhouEnvironmentalMonitoringCenterStation,Hangzhou310000,China)
In view of the phenomenon of limited urban drainage capacity, from rainwater drainage experienced three stages (collection, transferring, expatriation) launched the research, analyzed the existing problems in urban drainage, and put forward corresponding solutions, provided reference for the research on similar problems.
rainwater, collection, drainage, pipe
2015-03-28
张钰靓(1982- )，女，工程师； 徐 伟(1982- )，男，工程师
1009-6825(2015)16-0123-03
TU991.114
A
