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小议雨水管网起始管段与路面雨水侧沟

文章来源:海西给排水 发布时间:2017-09-19 14:51:28 阅读次数:130 次 [关闭]

黄金龙

晋江市给排水管理处 晋江市市政工程建设有限公司

 

【摘要】分析市政雨水管网起始管段存在的问题,提出相应的解决办法;比较起始管段雨水连接管与路面雨水侧沟的滞水能力;通过设置密集的雨水收集口,说明雨水侧沟有极佳的收集能力。雨水侧沟具收集、滞留雨水的功能,对径流有削峰的作用,可应用于城市道路积水点改造,也可以在公共区域开展雨水存储、资源化利用。海绵城市建设过程,雨水侧沟做法值得借鉴。

【关键词】雨水管网 雨水侧沟 滞水能力

风调雨顺是人们对自然的一种良好愿望,在农耕时代,盼望有好的收成;在当今社会,希望生活和谐。然而,在城镇化快速发展过程,雨水对环境的负面影响越来越突出,因此,海绵城市建设被提到议事日程上来。此不良影响主要是降雨过程产生的径流的峰值对环境的危害。如何延缓峰值的出现或者消除峰值的危害,海绵城市建设方案提出多种滞水手段。如地面恢复植被、人行道铺透水砖、人行道设置线性排水沟与雨水模块、路面铺设透水混凝土、路边设生物滞留池等,这些工程措施主要是延长雨水的渗流时间。如何对现有雨水管网的排水设施进行适当地改造,达到路面排水安全,又不影响交通功能,值得探讨。市政工程中,设计路面雨水侧沟是一种可行的工程措施。

一般讲,降雨落到地面形成地表水,大部分经过地表径流到雨水收集口或者雨水篦,一部分落到路面形成路面雨水,直接流进雨水篦;从雨水篦的雨水连接管流到支管检查井;通过支管连接,支管检查井之间再汇集至主管检查井;最后,雨水由主管排到干管、主干管或者直接到出水口,结束排水管道阶段的行程,从收集系统回归大自然水体。如图1,雨水管网雨水收集系统图所示。

 

 

图1 雨水收集系统示意图

从系统图看,目前实现海绵体的手段主要是针对地表的渗透方面。对雨水收集口、雨水口连接支管、支管检查井、雨水支管等雨水管网起始管段相应的措施很少考虑。其实,现阶段已建的这种收集系统时有发生排水不顺畅,导致路面局部被淹、出现水浸街现象,可见,雨水管网的设计、施工、维护等有些不尽合理之处。如图2、图3所示。主要原因是雨水收集口、雨水口连接支管等起始部分过水断面不足,以致排水系统产生肠梗堵。

 

又如图4、图5短时强降雨浸泡小汽车路段。此路段地势低洼,约40米长两处布置雨水收集口,只有四个雨水篦,曾发生三部小汽车在短时强降雨时被浸泡,道路被雨水阻断的事故。因此,设计方面,应增加雨水收集口设置的数量,选择较大设计重现期、加大雨水口连接支管设计管径;施工方面,规范雨水收集口、雨水篦的安装;维护方面,加强管理、提高维护的频率与全寿命周期的完好率。

 

1.雨水管网起始管段雨水口的设计安全系数不足

雨水管网起始管段的设计包括路面雨水口的设置。雨水口选择的依据是《国家建筑标准设计图集06MS201-8》。该标准图集是在理想水工条件下的结果,合理性直接关系到路面雨水口设置的数量,影响雨水在路面上的停留时间。停留时间长,积水通过缝隙渗透到路面以下,因路床路基被浸泡,减少路面的使用年限;特别对于沥青路面,路面被浸泡后,缩短其维护的周期,增加道路使用成本。因此,考虑到道路安全、使用年限和全寿命周期使用成本,雨水口的设计应留足够的安全系数。

1.1.雨水口的选择要考虑地域的特征。国家南北方气候条件不同,东西部的有差别,沿海的与内陆的不一样,平原的与山区的有显著差别。暴雨公式因地区而差异,特别是南方沿海地区,台风暴雨频发,每场暴雨的过程特征也因地区而不相同。标准图集雨水口的选用,直接按泄水能力大小来选定,而泄水能力大小不能只考虑理想的条件。雨水口的选择要考虑不同地域的特征。

1.2.雨水口的设计要考虑绿化等的干扰影响。改革开放以来,城乡都在发展,进行基础设施建设,不关完善道路基本功能,还在不断地对道路进行美化绿化。暴雨来时,风雨交加,树叶、塑料垃圾等会严重影响雨水口的收集能力。雨水口的设计要实事求是地考虑绿化等的干扰影响。因此,应该与时俱进地修正泄水能力,要考虑设计泄水能力的安全系数,适当地加大雨水口泄水能力的设计值。

1.3.雨水口设计应留足安全系数。根据新室外排水规范,雨水口串联情况,雨水管管径宜适当加大。连接管长度有不宜超过25米的最大长度规定,最小的长度也应规定,以加大雨水收集力度,特别对于路面横向或纵向发生不均匀工后沉降时,能及时排除路面积水。因此,在套用该标准图集时,设计应留足安全系数;实际中,雨水口才能更充分地发挥作用。

1.4.设置密集雨水收集口。雨水收集口密集设置有效排除路面积水。市政道路路面设计允许存在不均匀的工后沉降与工后变形。新建的道路、有软基处理的道路,路缘石附近的路床密实度会相对低些,沥青路面路缘石处路面压实度也会低些,这是质量通病。在道路纵向上,二处雨水收集口之间长约25m路段,一般设计为单向坡,若坡降较小或者路面平缓,一段时间后,即有可能产生不均匀的变形,出现不同程度的积水。这样每场降雨过后,在路面低洼处,雨水就滞留,直到蒸发晒干,路床被浸泡时间加长,导致路面砼板块断裂。设置密集的雨水收集口,解决实际中经常出现的路面变形产生的积水问题;雨水被迅速收集到路面以下,避免积水长时间浸泡路基,提高路面的质量和安全。图6台湾的港湾式公交停靠站。设置密集的雨水口,共计设置14个格栅式雨水蓖,其收集地面雨水能力极强,还方便清淤和定期维护作业。

 

2.雨水管网起始管段选用较大重现期

2014年新规范修订中提到设计雨水管渠重现期选择与雨水口及连接管流量规定,采用雨水管渠设计重现期计算流量的1.5~3倍。不管新建市政道路的雨水管道规划、设计,还是小区道路中的雨水管道规划、设计,尽量选用新规范要求的较大值,以满足现阶段极端天气多发而引起防洪防涝的要求。台湾地区雨水收集的设计重现期取值一般选用5年一遇,与新室外排水规范的最大值要求相近。可见,雨水收集起始管段设计应选用新规范要求的较大值重现期。

3.雨水管网起始管段与路面雨水侧沟比较

从图5可以看到,路面雨水收集口、雨水口连接管、支管检查井、雨水支管等雨水收集起始管网部分并合为一个整体就成为雨水侧沟。如图7所示。

 

 

图7 雨水收集系统与雨水侧沟关系图

3.1.雨水侧沟设置。路面设置雨水侧沟,在道路的横断面上,位于最低点。即普通道路的,位于道路两侧路沿石下方;沥青路面的,位于两侧平石的正下方。侧沟横断面尺寸宽0.5~0.6m,起始深度0.6~1m,整体深度与路面雨水收集口的检查井的深度相当。从设计上,暴雨重现期的取值,采用五年一遇的较大值的标准;从实施上,侧沟设置密集的收集口,相邻雨水篦间距在4-5米之间,收集的路面降水能最快速地流到侧沟,从地面汇集到地下,因此迅速排除路面降水。雨水篦材质一般为球墨铸铁。侧沟的盖板为钢筋砼结构,厚度约20~30cm,有的设计雨水收集孔,既起到检修作用,也起到收集雨水作用。由于密集的雨水收集口,侧沟的雨水收集能力极强。雨水侧沟迅速收集路面雨水,排入地表之下。与路面雨水管网起始管段相比,侧沟把强降雨在路面径流时间进一步缩短,减小短时强降雨径流的峰值,极大地提高交通和行人的安全。可见,侧沟的雨水收集能力极强。

3.2.雨水侧沟滞水能力。侧沟把雨水管道的设计沟渠化,加大过水断面,从源头上就增加了滞纳初始的雨水径流的空间。以最小横断面尺寸宽0.5m深度0.6m,板厚0.2m计,单位长度侧沟容积是DN300雨水管容积2.8倍,DN400雨水管的1.5倍。以横断面尺寸宽0.6m深度1m,板厚0.2m计,单位长度侧沟容积是DN400雨水管容积3.8倍,DN500雨水管的2.4倍。与路面雨水管网起始管段相比,侧沟的滞水能力明显加大。

4.结果

4.1.积水点改造。例如某市区街道积水点改造。积水点是一路口,三面地势较高,一面地势平缓,在此转折处低洼点,经常出现积水。由于周边小区的开发建设,地面基本被硬化,雨水汇集的时间进一步缩短,积水点的涝水停滞时间加长,严重影响交通安全和行人的正常出行。改造时,在汇水面积最大的路段,沥青路面的边缘处,增设路面雨水侧沟,长70米,断面宽*高0.5*0.7米;施工时间7天。暴雨过程侧沟能短时间蓄以待排,发挥其滞水作用。积水点被改造后,一年来,此路口实现“小雨不积水,大雨不内涝”。改造工程工期短,造价低。

4.2.台湾地区普遍设置路面雨水侧沟。台湾地区普遍设置路面雨水侧沟。雨水侧沟广泛应用城乡道路,还应用于社区道路、公园小径、大型公共建筑的室外广场等。由于密集的雨水收集口,侧沟的雨水收集能力极强。雨水侧沟迅速收集路面雨水,排入地表之下。每年夏秋季节,频繁受到台风的袭击,风灾时常伴随降雨的危害。强降雨在路面径流后,直接进入侧沟,缩短路面上的停留时间;侧沟可以滞留一定量的径流雨水,减小短时强降雨径流的峰值,极大地提高交通和行人的安全。在台风暴雨中得到印证。如图7道路路沿石处安装侧沟、图8雨水篦间距4~5米。

           

 

福建处于东南沿海地区,与台湾一水相连,大多数台风是经过台湾海峡过来的。第一次登陆宝岛,第二次登陆大陆。再次登陆的台风,强度会比台湾的弱一些,同样会带来强降雨过程。风大雨急,受台风的影响是一致的。台湾地区普遍设置路面雨水侧沟,城乡道路雨水侧沟的做法适用于福建等沿海地区。

5.结论

5.1.侧沟雨水收集能力极强。由于设置较为密集的雨水收集口,路面雨水迅速汇集到侧沟中,实现及时排水。

5.2.侧沟具有一定的滞水能力。与路面雨水管网起始管段相比,侧沟的过水断面更大,侧沟具有一定的滞水能力,能减小强降雨径流的峰值。

5.3.侧沟可作为积水点改造的方法。每次台风、暴雨过后,市政维护单位要对积水点进行改造。局部采用雨水侧沟可以作为雨水收集口改造的一种方案。如图4、图5,设置路面侧沟是一种可行的选择。

5.4.利用侧沟开展雨水存储利用。欧美、日本等先进国家,已大量使用雨水伫留、渗透设施,台湾地区也积极开展雨水存储利用的实践。在城市防洪、基础保水、雨水回收利用方面,台湾地区已有多年的实践;民众对环境保护意识日益增加,开始接受并广泛使用雨水贮留渗透设施建设海绵城市。我国南北差异大、东西部降雨分布不均,需要开展多种多样的雨水资源化利用。当前,为应对强变化天气做好准备,避免城市内涝,雨水的资源化十分迫切。淡水资源贫乏的地区,开展雨水存储利用具有积极意义。如图9,雨水收集系统与雨水侧沟、雨水储留池关系图。在系统图上,新建或改造侧沟时,在有条件的地方增设雨水储留池或者雨水模块,增加上游排水地区雨水的滞留时间,加大雨水收集能力和存储容量,形成城市的海绵体。

 

总之,市政工程中,在路面起始管段范围,可设置雨水侧沟,其雨水收集效果极佳;侧沟具有一定的滞水能力,还具有对雨水径流的削峰作用;侧沟可应用在城市道路积水点改造,以及公共区域开展雨水存储,以进行雨水资源化利用等。海绵城市建设过程,路面雨水侧沟设计可替代雨水管网起始管段的设计,更容易实现“小雨不积水,大雨不内涝”的工程目标。雨水侧沟做法对容易受到台风影响的华东华南地区,特别是南方沿海省份,值得同行借鉴、推广。


 

作者:黄金龙,晋江市给排水管理处高级工程师,长期从事市政工程项目管理。Email:huangjl2010@163.com,联系电话:13799235822


 

 


 

 


 


 

 



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