城市排水設(shè)計探討

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【摘要】近年來,洪澇災(zāi)害頻發(fā),城市內(nèi)澇成為嚴重的城市災(zāi)害之一,本文即探討城市園林排水工程設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)問題和措施,以期起到應(yīng)有的作用。

【關(guān)鍵詞】城市園林;排水工程;設(shè)計技術(shù)

近年來,洪澇災(zāi)害頻發(fā),城市內(nèi)澇成為嚴重的城市災(zāi)害之一。如2010年4月22日上午8時至11時,2010年入春以來第一場豪雨襲羊城。致使市區(qū)多處路段出現(xiàn)水浸。路面車輛擁堵、地鐵出口出現(xiàn)水浸、水入檔口檔主受損、市民上班受阻難行、地下車庫配電房和變電站……造成了不可勝計的損失。可見加強城市排水工程建設(shè),特別是其設(shè)計已變得十分急切,而園林排水工程是城市排水的一部分,本文在此對其設(shè)計技術(shù)進行闡述。

1.園林排水工程及其排水特點

1.1園林排水工程是指在城市園林中修設(shè)的用來收集、輸送、處理雨水(污水)的工程設(shè)施,是城市排水的一部分。

1.2園林排水有其獨特的排水特點:

首先,其排水的對象是降水和少量生活污水。這與城市市政排水有區(qū)別,因為城市市政排水的對象是生活污水、工業(yè)廢水、降水,其成分遠比園林排水復(fù)雜得多。

其次,是園林中的地形多有起伏,所以多采取地面排水。并且園林中多有大水體,如湖、池等,所以雨水可就近排入園中此類大水體中。

其三,園林綠地排水一般以地面排水為主,但同時也結(jié)合了溝渠排水和管道排水作為輔助手段,并且盡量利用排水設(shè)施創(chuàng)造瀑布、跌水、溪流等水體景觀,以此豐富園林美景。同時要注意保水,以滿足園林中眾多植物生存的需要。

2.園林排水的方式

園林中可以采取的排水方式多種多樣,要根據(jù)不同地段的具體情況來選擇適當?shù)呐潘绞?通常可以采用的方式有地面排水、溝渠排水和管道排水。

2.1地面排水。

即利用園林中地形起伏形成的地面坡度使雨水依靠其自身重力作用自行匯集,再通過溝、谷、澗、山道等加以組織引導(dǎo),就近排入附近水體或城市雨水管道。這種方式不僅經(jīng)濟實用,便于維修,而且形成的景觀也表現(xiàn)自然。但在坡度方面,要求最小坡度為0.5%。

在設(shè)計組織技術(shù)上,可以總結(jié)為關(guān)鍵的五個字:攔——把地表水攔截于園地或某局部地域之外;阻——在徑流線路上設(shè)置障礙物擋水達到消力降速減少沖刷;蓄——利用綠地保水蓄水或洼地水體蓄水;分——利用山石、地形、建筑墻體將大股徑流分成多股細流;導(dǎo)——利用地面、明溝、道路邊溝或管渠將徑流及時排入水體。

2.2管渠排水:即利用明溝、管道、盲溝等進行排水的方式。

(1)明溝排水:

其一,是土質(zhì)明溝:是主要形式,其斷面為梯形、三角形、或自然式淺溝,且溝內(nèi)可種植草花。

其二,是磚石或混凝土明溝:只是少數(shù)地段采用,其斷面形式有梯形、矩形。

(2)管道排水:即敷設(shè)管道的方式。

適用范圍:只在園林中的某些局部如低洼的綠地、鋪裝的廣場及休息場所、建筑物周圍的積水或污水的排除。

優(yōu)點:不占地表,不妨礙地表衛(wèi)生、活動及美觀,排水效率高。

缺點:造價高,檢修困難。

(3)盲溝排水:即地下排水渠道,也叫暗溝、盲渠。主要用于排除地下水,降低地下水位。適于體育場地、地下水位高而又不耐水的植物栽培區(qū)。

3.園林排水工程的設(shè)計技術(shù)

3.1地形排水的設(shè)計技術(shù)。

3.1.1地面坡度設(shè)計適當,盡量做到不過陡,否則要采取特殊的工程措施。對于同一坡度的坡面不宜過長,讓其有起伏變化,陡緩不一。

3.1.2利用植物的護坡作用,利用盤山道、谷線等攔截和組織排水。這在實際中有著廣泛的應(yīng)用。

3.1.3采取工程措施:主要是谷方、擋土石、護土筋、埋管及出水口的設(shè)計與處理。

(1)谷方與擋水石:谷方是布置在谷線或山洼處的匯水線上的山石,能夠消力降速,減少徑流對地表的沖刷,深埋淺露。而起類似作用的擋水石則是布置在山道邊溝坡度較大處以阻擋水流。

(2)護土筋是在利用道路邊溝或地面排水時,若坡面較長或坡度較大時,將塊料成行埋置于土中,露出3~5cm,間隔10~20cm即設(shè)置3~4道,并且與道路中心線成一定角度,排列于道路兩側(cè)。

(3)埋管排水:利用路面或道路邊溝將雨水引至瀕水地段或排放點,設(shè)雨水口埋管將水排出。

(4)出水口處理:指利用地面或明渠排水時,在排入水體時為保護岸坡結(jié)合造景,對出水口所作的處理,常見的是水簸箕,是一種敞口排水槽,槽身的加固可采用三合土、漿砌塊石或磚或混凝土。形式有柵欄式:在排水槽的下口前端設(shè)置柵欄,起消力和防污作用。消力階:在槽底設(shè)置消力階。消力塊:在槽底設(shè)置消力塊。礓察式:將槽底做成礓察狀。

3.2雨水管渠排水的設(shè)計技術(shù)。

3.2.1雨水管道系統(tǒng)的組成:

(1)雨水口:是在雨水管渠上收集雨水的構(gòu)筑物,由進水口、井筒、連接管組成。設(shè)于道路邊溝、匯水點、地勢低洼處;雨水口低于地面2-5cm,可排15-20m/s的地面徑流量;設(shè)置間距為直線間隔30~80m。

(2)連接管:是連接雨水口與檢查井之間的管段,管徑為20mm,管長不超過25m,坡度不小于3%。

(3)檢查井:是為進行管段連接檢查和清通而設(shè)置的構(gòu)筑物,一般設(shè)于管渠的交匯轉(zhuǎn)彎管渠尺寸或坡度改變跌水等處,相鄰檢查井之間的管段成直線,檢查井的間隔可以從表中查得。

3.2.2設(shè)計的相關(guān)規(guī)定:

(1)管道的最小覆土深度要根據(jù)雨水井連接管的坡度冰凍深度外部荷載來決定,一般為0.5~0.7m;

(2)最小坡度:雨水管是無壓自流管,必須有一定的坡度,雨水才能流動,且管徑愈小,則坡度愈大。如土質(zhì)明溝為0.2%,砌筑梯形明渠為0.02,200mm管則為0.4,400mm管為0.2;

(3)最小容許流速:水流速度過小易發(fā)生水中雜質(zhì)沉淀,所以各種管道在自流條件下的流速不得小于0.75m/s,各種明渠不小于0.4m/s;

(4)最大設(shè)計流速:防止流速過大時對管壁的沖蝕破壞。金屬管10m/s,非金屬管5.0m/s。砂質(zhì)粘土明渠1.0m/s,混凝土明渠4.0m/s。

(5)最小管徑及溝槽尺寸:雨水管徑最小為150mm,但綠地中則為300mm。梯形明渠的渠底寬最小為30mm,梯形明渠邊坡:磚石或混凝土為1:0.75~1:1,土質(zhì)明溝則視土壤性質(zhì)而定,可查表如粉砂為1:3~1:3.5,風化花崗石為1:0.25~1:0.5。

3.2.3布置設(shè)計要點:

(1)盡量利用地面坡度匯集雨水,使管線最短。

(2)當?shù)匦纹露茸畲髸r,干管布置在低處,當?shù)匦纹教箷r則布置在排水區(qū)域的中間地帶。

(3)要結(jié)合區(qū)域的總體規(guī)劃來考慮,如道路狀況,建筑情況和遠景規(guī)劃等,一般是沿道路設(shè)置。

(4)雨水口的布置要能及時排除附近地面的雨水,不致水漫起影響交通。

(5)出水口要分散布置,這樣利于排水,且不必成為完整系統(tǒng)。

(6)在滿足凍深及荷載前提下,管道坡度盡量接近地面坡度,以減少土方量。

3.2.4雨水管渠的設(shè)計步驟:

(1)收集并整理所在地區(qū)和設(shè)計區(qū)域的基本資料,如總平面布置圖,豎向設(shè)計圖,當?shù)氐乃摹⒌刭|(zhì)、暴雨等資料。

(2)劃分排水區(qū)域(匯水區(qū)):常沿山脊線(分水嶺)、建筑外墻、道路等進行劃分匯水區(qū),并編號求出各個區(qū)的面積。

(3)作出雨水管渠的布置草圖:根據(jù)匯水區(qū)的劃分、水流方向及附近城市雨水干管分布情況等,確定管道走向,雨水口、檢查井的位置,給檢查井編號求其地面標高,標出各段管長。

(4)劃分并計算各設(shè)計管段的匯水面積:地勢平坦時,按就近排入附近雨水管道原則劃分;地勢陡時,按地面雨水徑流方向劃分;將每塊編號并計算面積。

(5)確定排水流域的平均徑流系數(shù)值:徑流系數(shù)是指流入管道中的雨水量與落到地面上的雨水量的比值,與地面性質(zhì)有關(guān)。平均徑流系數(shù)是覆蓋地面性質(zhì)類型多的匯水區(qū)的徑流系數(shù),采用平均徑流系數(shù),即加權(quán)平均法求得。

(6)求設(shè)計降雨強度:降雨強度是指單位時間內(nèi)的降雨量,即單位時間內(nèi)流入設(shè)計管段的降水量。物理強度I=降雨量(h)/降雨歷時(t),其單位為mm/min;技術(shù)強度Q=167i,其單位為l/s×hm2。在我國常用的降雨強度公式為Q=167Ai(1+clgT)/(t+b)N,其中Q為降雨強度,T為重現(xiàn)期,t為降雨歷時,Ai、c、b、n為地方參數(shù),不同地區(qū)參數(shù)不同。設(shè)計重現(xiàn)期T:指某一強度的降雨出現(xiàn)的頻率或說每隔若干年出現(xiàn)一次,園林中的設(shè)計重現(xiàn)期可定在1～3年之間。設(shè)計降雨歷時:連續(xù)降雨的時段可以是整個降雨經(jīng)歷的時間,也可以是降雨過程中的某個連續(xù)時段。雨水管渠的設(shè)計降雨歷時:由地面集水時間t1和雨水在計算管段中流行的時間t2組成,即t=t1+mt2,t:是設(shè)計降雨歷時,t1是地面集水時間通常取經(jīng)驗值5~10min,在地形陡建筑密鋪裝場地多,雨水口分布密的區(qū)域選5~8min;反之選10~15min。t2是雨水在管道內(nèi)流行的時間,,t2=∑L/60V,(L為各管段長度m,V為各管段滿流時的水流速度m/s)。m是延遲系數(shù),暗管取值為2,明渠取值為1.2。

(7)求單位面積徑流量(q0):是降雨強度與徑流系數(shù)的乘積。q0=q×￠,￠為徑流系數(shù)。

(8)雨水管渠的水力計算:求各管段的設(shè)計流量,以便確定出各管段所需的管徑、坡度、流速、管底標高、管道埋深等數(shù)值,并將這些數(shù)值逐項填入管道水力計算表。其一設(shè)計流量Q=q0*F(Q為管段雨水設(shè)計流量,F為管段設(shè)計匯水面積)。管道水力計算表略。

(9)繪制雨水管道平面圖、縱剖面圖。

(10)繪出管道系統(tǒng)排水構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)詳圖。

4.結(jié)束語

園林排水工程的設(shè)計技術(shù)在應(yīng)用時要靈活運用,要根據(jù)地形地勢和具體情況綜合選擇合適的一種或幾種排水方式,再進行具體的設(shè)計,才能起到良好的效果。也希望能在治理城市

內(nèi)澇的城市建設(shè)中起到應(yīng)有作用。

參考文獻

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[2]園林工程孟兆禎毛培琳等編著中國林業(yè)出版社

[3]園林工程建設(shè)材料與施工機械周景斌主編化學工業(yè)出版社

[4]園林工程技術(shù)劉衛(wèi)斌主編高等教育出版社

[5]園林設(shè)計唐學山等主編中國林業(yè)出版社