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1、內(nèi)澇防治工程性措施與案例分析2013年12月12日 提綱第一部分:如何在排水系統(tǒng)低翻建的前提下提高城市排水防澇標(biāo)準(zhǔn)?第二部分:排水防澇工程性措施研究案例 寧波城區(qū) 第一部分如何在排水系統(tǒng)低翻建的前提下提高城市排水防澇標(biāo)準(zhǔn)?一、大型雨水調(diào)蓄池二、深層調(diào)蓄隧道三、分散調(diào)蓄設(shè)施一、大型雨水調(diào)蓄池CECS中國(guó)工程建設(shè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)雨水調(diào)蓄池技術(shù)規(guī)程(征求意見稿)城市雨水調(diào)蓄工程技術(shù)規(guī)范(主持新編)城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范(主持新編)調(diào)蓄削峰雨水利用初期雨水一、大型雨水調(diào)蓄池4.14.4 用于合流制排水系統(tǒng)的徑流污染控制時(shí),雨水調(diào)蓄池的有效容積,可按下式計(jì)算:V=3600 ti(n-n0) Qdr (4.14.4

2、)式中:V調(diào)蓄池有效容積(m3);ti調(diào)蓄池進(jìn)水時(shí)間(h),宜采用0.5h1h,當(dāng)合流制排水系統(tǒng)雨天溢流污水水質(zhì)在單次降雨事件中無(wú)明顯初期效應(yīng)時(shí),宜取上限;反之,可取下限;n調(diào)蓄池建成運(yùn)行后的截流倍數(shù),由要求的污染負(fù)荷目標(biāo)削減率、當(dāng)?shù)亟亓鞅稊?shù)和截流量占降雨量比例之間的關(guān)系求得;n0系統(tǒng)原截流倍數(shù);Qdr截流井以前的旱流污水量(m3/s); 安全系數(shù),可取1.11.5。一、大型雨水調(diào)蓄池4.14.4A 用于分流制排水系統(tǒng)徑流污染控制時(shí),雨水調(diào)蓄池的有效容積,可按下式計(jì)算:V=10DF(4.14.4A)式中:V調(diào)蓄池有效容積(m3);D調(diào)蓄量(mm),按降雨量計(jì),可取4mm8mm;F匯水面積(hm

3、2);徑流系數(shù);安全系數(shù),可取1.11.5。一、大型雨水調(diào)蓄池用于削減排水管道峰值流量時(shí),雨水調(diào)蓄池的有效容積應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤晏卣骱蜕舷掠卧O(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)的差異經(jīng)計(jì)算確定。可按下式計(jì)算:式中:脫過(guò)系數(shù),取值為調(diào)蓄池下游設(shè)計(jì)流量和上游設(shè)計(jì)流量之比;Q調(diào)蓄池上游設(shè)計(jì)流量Q(m3/min) b、n暴雨強(qiáng)度公式參數(shù);t降雨歷時(shí),t=t1+t2;t1地面集水時(shí)間,一般取10min15min;t2管內(nèi)流行時(shí)間(min)。下游設(shè)計(jì)流量上游設(shè)計(jì)流量脫過(guò)系數(shù)調(diào)蓄量一、大型雨水調(diào)蓄池調(diào)蓄池主體設(shè)計(jì)與構(gòu)造豎向布置雨水調(diào)蓄池的超高不宜小于0.5m一、大型雨水調(diào)蓄池入口1入口2出水進(jìn)水管入口管調(diào)蓄池平面布置 :矩形、圓形進(jìn)

4、水管布置:一、大型雨水調(diào)蓄池底部構(gòu)造 :平底結(jié)構(gòu)、多個(gè)平行溝槽、連續(xù)溝槽多個(gè)平行溝槽(夢(mèng)清園調(diào)蓄池)連續(xù)溝槽(昌平調(diào)蓄池)二、深層調(diào)蓄隧道2、美國(guó)芝加哥調(diào)蓄隧道和水庫(kù)計(jì)劃調(diào)蓄標(biāo)準(zhǔn)(mm)內(nèi)環(huán)內(nèi)外環(huán)間合流制分流制合流制分流制水質(zhì)改善115115防汛標(biāo)準(zhǔn)提高77-合計(jì)1812115上海市中心城初期雨水治理規(guī)劃上海市水務(wù)局,2012年7月6、上海中心城區(qū)深層調(diào)蓄隧道二、深層調(diào)蓄隧道(1)、上海市中心城區(qū)應(yīng)對(duì)內(nèi)澇技術(shù)研究與工程示范(2013年上海市科委重大項(xiàng)目)(2)、福建北、大名、武進(jìn)排水系統(tǒng)提標(biāo)改造研究(3)、霍山、惠民、松潘排水系統(tǒng)提標(biāo)改造研究 研究目的:在避免管道大面積翻建的前提下,解決排水系

5、統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)提高和初期雨水污染控制問題。二、深層調(diào)蓄隧道6、上海中心城區(qū)深層調(diào)蓄隧道(2)、福建北、大名、武進(jìn)排水系統(tǒng)提標(biāo)改造研究系統(tǒng)名稱服務(wù)面積/km2現(xiàn)狀重現(xiàn)期/年原規(guī)劃重現(xiàn)期/年本研究重現(xiàn)期/年排水體制福建北1.41113合流制大名0.86133合流制武進(jìn)0.70113合流制二、深層調(diào)蓄隧道6、上海中心城區(qū)深層調(diào)蓄隧道霍山、惠民排水系統(tǒng)現(xiàn)狀0.5年一遇1 年一遇紅色管段系未達(dá)到1年重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)二、深層調(diào)蓄隧道現(xiàn)狀按0.5年一遇校核局部仍有積水與2010年8月積水點(diǎn)調(diào)查報(bào)告相符積水點(diǎn)面積約6%二、深層調(diào)蓄隧道 第二部分排水防澇工程性措施研究案例 寧波城區(qū)一、排水能力模擬評(píng)估二、洪澇分治工程措施三、

6、區(qū)域提標(biāo)改造方案四、立交提標(biāo)改造方案五、提標(biāo)改造效果評(píng)估1949年以來(lái)對(duì)寧波直接影響臺(tái)風(fēng):120余場(chǎng)累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失超800多億元,死亡4000余人。近10年:強(qiáng)臺(tái)風(fēng)10余場(chǎng):“云娜”、“海棠”、“麥莎”、“泰利”、“卡努”、“桑美”、“羅莎”、“莫拉克”、“梅花”、“海葵” 、“菲特”等。累計(jì)受災(zāi)人口700余萬(wàn),直接經(jīng)濟(jì)損失超550億元,是建國(guó)前50年的2.2倍。臺(tái)風(fēng)“海葵”:直接經(jīng)濟(jì)損失102億元臺(tái)風(fēng)“菲特”:直接經(jīng)濟(jì)損失333億元,其中城區(qū)97億。頻率越來(lái)越高,損失越來(lái)越大!寧波市遭受臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害狀況現(xiàn)狀問題及原因分析20112013年5場(chǎng)典型暴雨:138個(gè)易澇點(diǎn)雨水就近重力流排放模式受制于內(nèi)

7、河水位;管道排水標(biāo)準(zhǔn)偏低,大部分為1年一遇;雨水強(qiáng)排能力不足;低洼地較多,極易發(fā)生內(nèi)澇,(50%為易澇點(diǎn))。城區(qū)內(nèi)澇的深層次原因(1)快速城市化導(dǎo)致徑流系數(shù)增大,加之極端降雨事件導(dǎo)致市區(qū)內(nèi)澇頻發(fā)(2)“外洪”與“內(nèi)澇”交織,洪水難以調(diào)控(3)內(nèi)河水系泄洪排澇能力不足,“中滯”削弱、“內(nèi)疏”梗阻,雨、澇、洪水難以排出運(yùn)用較廣的免費(fèi)計(jì)算機(jī)模型HEC-HMS陸軍工程兵團(tuán)開發(fā),采用SCS曲線數(shù)法用于產(chǎn)流和地表漫流過(guò)程計(jì)算,不涉及管渠內(nèi)流動(dòng)HEC-RAS陸軍工程兵團(tuán)開發(fā),用于河道水位計(jì)算,不涉及產(chǎn)流TR-55美國(guó)土壤保持局開發(fā),與SCS法配合用于產(chǎn)流和地表漫流過(guò)程計(jì)算,不涉及管渠內(nèi)流動(dòng)SWMM美國(guó)聯(lián)邦環(huán)

8、保署開發(fā)的免費(fèi)軟件涵蓋產(chǎn)流、地表漫流和管網(wǎng)及河道匯流全過(guò)程計(jì)算采用扣損法計(jì)算產(chǎn)流一、排水能力模擬評(píng)估1.1 模擬工具運(yùn)用較廣的商業(yè)軟件StormCAD,PondPackBentley公司開發(fā),前者用于雨水管渠設(shè)計(jì),采用推理公式法后者主要用于雨水調(diào)蓄池尺寸的設(shè)計(jì)后者可采用SCS曲線數(shù)法,推理公式法和扣損法CulvertMasterBentley公司開發(fā),主要用于公路涵洞設(shè)計(jì)InfoWorks英國(guó)商業(yè)軟件,涵蓋產(chǎn)流和匯流所有環(huán)節(jié)采用SCS曲線數(shù)法、推理公式法和扣損法等XP-SWMM美國(guó)商業(yè)軟件,基于SWMM算法功能與InfoWorks類似一、排水能力模擬評(píng)估1.1 模擬工具將城市雨水管網(wǎng)的詳細(xì)信息

9、導(dǎo)入模型,根據(jù)水系規(guī)劃和防洪規(guī)劃,確定內(nèi)河水位的邊界條件,對(duì)不同降雨?duì)顩r進(jìn)行模擬。某商業(yè)軟件一、排水能力模擬評(píng)估1.1 模擬工具1.2、江東區(qū)劃分為16個(gè)片區(qū);鄞東南內(nèi)河規(guī)劃水位:常年低水位:0.87m常水位:1.27m常年高水位:1.57m警戒水位:1.9m保證水位:2.3m臺(tái)風(fēng)時(shí)的水位:海葵最高水位:2.4m菲特最高水位:2.49m一、排水能力模擬評(píng)估1.3、管道排水能力評(píng)估結(jié)論(1)內(nèi)河水位控制在規(guī)劃常水位左右:現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)基本1年一遇,局部地區(qū)低于1年一遇,大量管道已處于超負(fù)荷狀態(tài),排水的余量非常小;當(dāng)降雨達(dá)到3年一遇和5年一遇的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),積水點(diǎn)開始大量出現(xiàn),且與實(shí)測(cè)的易澇點(diǎn)統(tǒng)計(jì)資料基本

10、吻合;現(xiàn)狀管徑過(guò)小、設(shè)計(jì)不合理是制約市區(qū)排水能力的最關(guān)鍵因素。一、排水能力模擬評(píng)估控制內(nèi)河水位是關(guān)鍵!(2)內(nèi)河水位從規(guī)劃常水位逐漸提高至警戒水位以上:雨水重力流自排取決于管道水位差(0.50.90米,大部分0.6米),城區(qū)大部分地面2.5米,需要內(nèi)河水位控制在1.81.9米。隨著內(nèi)河水位的上漲,管網(wǎng)重力排水能力逐漸減小,積水點(diǎn)逐漸增加;達(dá)到警戒水位以上,管網(wǎng)重力排水基本失效,積水點(diǎn)大幅增加;水位高、強(qiáng)排能力差是最關(guān)鍵制約因素,增加管徑作用很小。大部分地面2.5米(黃鸝新村等區(qū)域甚至低于2.2米)警戒水位1.81.9米保證水位2.22.3米堤防設(shè)計(jì)最高安全水位保證水位可以保證防洪堤的安全,不能

11、保證市區(qū)重力排水所需的水位差。臺(tái)汛期間發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間暴雨,內(nèi)河抬高到保證水位,城區(qū)出現(xiàn)大面積積水。二、能力評(píng)估水位差:0.50.90米,大部分0.6米常水位1.11.3米1.3、管道排水能力評(píng)估結(jié)論二、洪澇分治工程措施2.1 鄞西地區(qū)計(jì)算區(qū)域:沿山的湖泊河、姚江、奉化江、鄞州大道所包圍的區(qū)域;河段數(shù):152條;排放口:12個(gè);閘門:計(jì)算區(qū)域內(nèi)共設(shè)4道閘門雨量: 1、3、5、10、20、50、100a;子匯水區(qū):30片;二次開發(fā)的SWMM模型工況1:沿江無(wú)泵站;工況2:沿江設(shè)置泵站;工況3:沿江設(shè)置泵站,同時(shí)設(shè)置閘門二、洪澇分治工程措施2.1 鄞西地區(qū)工況1:鄞西現(xiàn)有河網(wǎng)水系的排澇能力不足于承受10

12、年一遇的降雨。工況2:沿江設(shè)置泵站后,鄞西現(xiàn)有河網(wǎng)水系可承受50年一遇的降雨。工況3:鄞西區(qū)域內(nèi)設(shè)泵設(shè)閘后,可抵御100年一遇的降雨。二、洪澇分治工程措施2.2 鄞東南地區(qū)方案一:蓄控+分片強(qiáng)排方案。方案二:洪澇分治方案。二、洪澇分治工程措施2.2 鄞東南地區(qū)推薦方案一:蓄控+分片強(qiáng)排方案二、洪澇分治工程措施2.2 鄞東南地區(qū)計(jì)算區(qū)域:奉化江以東、甬江以南、小浹江以西、鄞奉界河以北;河段數(shù):197條;排放口:17個(gè);雨量計(jì): 7個(gè),分別為1a、3a、5a、10a、20a、50a、100a;子匯水面積:37片。工況1:沿江無(wú)泵站;工況2:沿江設(shè)置泵站;工況3:沿江設(shè)置泵站,同時(shí)設(shè)置閘門二、洪澇分

13、治工程措施2.2 鄞東南地區(qū)工況1:鄞東南現(xiàn)有河網(wǎng)水系的排澇能力不足于承受5年一遇的降雨。工況2:沿江設(shè)置泵站后,鄞東南現(xiàn)有河網(wǎng)水系可承受50年一遇的降雨。工況3:鄞東南區(qū)域內(nèi)設(shè)泵設(shè)閘后,可抵御100年一遇的降雨。二、洪澇分治工程措施2.3 江北地區(qū)根據(jù)現(xiàn)行甬江流域防洪治澇規(guī)劃,慈江排水系統(tǒng)、江北沿山大河排水系統(tǒng)、江北大河排水系統(tǒng)均為江北地區(qū)的主要防洪排澇通道。由于城區(qū)多條內(nèi)河與姚江、甬江和外海溝通,若按照規(guī)劃實(shí)施慈江和沿山大河排水系統(tǒng)工程,以及沿姚江和甬江沿岸設(shè)置翻水泵站,通過(guò)模型模擬表明,江北地區(qū)的河網(wǎng)防澇能力可提升至100年一遇。因此,本報(bào)告未研究新的河道工程措施。二、洪澇分治工程措施2

14、.3 江北地區(qū)計(jì)算區(qū)域:河段數(shù):122條;排放口:14個(gè);泵站:水泵開啟水位1.80 m(警戒水位),關(guān)閉水位1.33m(常洪水位);雨量計(jì): 7個(gè),分別為1、3、5、10、20、50、100a;子匯水面積:29片。工況1:沿江無(wú)泵站; 工況2:沿江設(shè)置泵站。工況1:江北現(xiàn)有河網(wǎng)水系的排澇能力基本可承受10年一遇的降雨。工況2:沿江設(shè)置泵站后,江北現(xiàn)有河網(wǎng)水系可承受50年一遇的降雨。二、洪澇分治工程措施2.3 江北地區(qū)三、區(qū)域提標(biāo)改造方案下立交等地區(qū)排水能力綜合提升工程城區(qū)主干道路管網(wǎng)提標(biāo)改造工程雨水管網(wǎng)排澇能力提升工程局部低洼小區(qū)改造工程城區(qū)內(nèi)河水系整合整治工程工程措施三、區(qū)域提標(biāo)改造方案3

15、.1 海曙區(qū)孝聞片區(qū)1)孝聞?dòng)晁谜荆毫髁?.17m3/s。2)孝聞街:雨污分流改造,新建dn3000的雨水管道1200m;3)永豐路:新建dn600的雨水管道930m,并將整條路的雨水管連通;4)文昌街:新建dn1000的雨水管道330m;5)效實(shí)巷:新建dn600的雨水管道230m;6)中憲巷:新建dn1200的雨水管道180m。5年一遇時(shí)現(xiàn)狀投資匡算:7000萬(wàn)元(不計(jì)支管)三、區(qū)域提標(biāo)改造方案3.2 大河路雨水泵站區(qū)域解決曙光社區(qū)、荷池新村、潛龍社區(qū)、劃船社區(qū)、甬港等社區(qū)內(nèi)澇問題;該區(qū)域地勢(shì)低洼、內(nèi)部排水管道標(biāo)準(zhǔn)偏低和雨污混接嚴(yán)重;建立封閉區(qū)域,雨水經(jīng)管道收集后通過(guò)泵站強(qiáng)排入奉化江;應(yīng)

16、結(jié)合大河路泵站的改造進(jìn)行, 強(qiáng)排范圍可以視情況擴(kuò)大或縮小;改造后達(dá)到5年一遇。投資匡算;2.0億元(不計(jì)支管)二、深層調(diào)蓄隧道解放路:直徑35m,長(zhǎng)度約2.6km。百丈路:直徑35m,長(zhǎng)度約4.5km。三、區(qū)域提標(biāo)改造方案3.2 大河路雨水泵站區(qū)域三、區(qū)域提標(biāo)改造方案討論:是否違反國(guó)標(biāo)?移動(dòng)泵車3000 m3/h;應(yīng)急性固定式強(qiáng)排泵站6000 m3/h。35年一遇:12萬(wàn)m3/h。雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期: 新建地區(qū)應(yīng)按本規(guī)定執(zhí)行,原有地區(qū)應(yīng)結(jié)合地區(qū)改建、道路建設(shè)等更新排水系統(tǒng),并按本規(guī)定執(zhí)行。四、立交提標(biāo)改造方案室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2013年版)報(bào)批稿:立體交叉道路排水系統(tǒng)1、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不小于10年

17、,位于中心城區(qū)的重要地區(qū),設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為20年30年,同一立體交叉道路的不同部位可采用不同的重現(xiàn)期;2、地面集水時(shí)間應(yīng)根據(jù)道路坡長(zhǎng)、坡度和路面粗糙度等計(jì)算確定,一般為2min10min;3、徑流系數(shù)宜為0.81.0;4、下穿式立體交叉道路的地面徑流,具備自流條件的,可采用自流排除,不具備自流條件的,應(yīng)設(shè)泵站排除;5、采用泵站排除地面徑流時(shí),應(yīng)校核泵站及配電設(shè)備的安全高度,避免因泵站受淹導(dǎo)致水泵無(wú)法啟動(dòng)。6、下穿式立體交叉道路引道兩端應(yīng)采取措施,控制匯水面積,減少坡底聚水量。立體交叉道路宜采用高水高排、低水低排,且互不連通的系統(tǒng);7、宜采取設(shè)置調(diào)蓄池等綜合措施達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。五、提標(biāo)改造效果

18、評(píng)估35a3a5a5.1 管網(wǎng)排水能力五、提標(biāo)改造效果評(píng)估5.2 河道排澇能力 內(nèi)河排澇能力可達(dá)到100年一遇;經(jīng)“海葵”臺(tái)風(fēng)降雨數(shù)據(jù)復(fù)核,可達(dá)到寧波市區(qū)的排澇要求(24小時(shí)降雨24小時(shí)排除)。結(jié)語(yǔ) 1、內(nèi)澇防治工程應(yīng)由排水管網(wǎng)和城市河道等協(xié)同作用,才能達(dá)到新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2、模型模擬結(jié)果顯示,通過(guò)局部管道的調(diào)整,排水系統(tǒng)的提標(biāo)改造是能夠?qū)崿F(xiàn)的。3、排水系統(tǒng)提標(biāo)改造、雨水源頭控制、水環(huán)境綜合整治、排水單位的調(diào)配應(yīng)綜合統(tǒng)一考慮。討論+合作!2013年12月6日上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司上海城市排水系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心(籌)城市內(nèi)澇防控技術(shù)研究中心呂永鵬 博士yongpenglzg支霞輝呂永鵬)2013年12月6日修 訂 內(nèi) 容 城區(qū)類型城鎮(zhèn)類型 中心城區(qū)非中心城區(qū)中心城區(qū)的重要地區(qū)中心城區(qū)地下通道和下沉式廣場(chǎng)等 特大城市35235103050大城市25235102030中等城市和小城市2323351020表3.2.4 雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期(年)注:1 按表中所列重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式時(shí),均采用年最大值法。 2 特大城市指市區(qū)人口在500萬(wàn)以上的城市;大城市指市區(qū)人口在100萬(wàn)500萬(wàn)的城市; 中等城市和小城市指市區(qū)人口在100萬(wàn)以下的

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