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海绵城市

“低影响开发雨水系统构建”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水释放并加以利用,实现雨水在城市中自由迁移


设计篇第八节设施规模计算
来源: | 作者:马坤 | 发布时间: 2019-09-22 | 417 次浏览 | 分享到:
海绵城市建设技术指南第四章设计篇第八节设施规模计算,内容主要讲解海绵城市设施各项计算原则及方式。低影响开发设施的规模应根据控制目标及设施在具体应用中发挥的主要功能,选择容积法、流量法或水量平衡法等方法通过计算确定;按照径流总量、径流峰值与径流污染综合控制目标进行设计的低影响开发设施,应综合运用以上方法进行计算,并选择其中较大的规模作为设计规模;有条件的可利用模型模拟的方法确定设施规模。
第八节设施规模计算

1计算原则


(1)低影响开发设施的规模应根据控制目标及设施在具体应用中发挥的主
要功能,选择容积法、流量法或水量平衡法等方法通过计算确定;按照径流总量、径流峰值与径流污染综合控制目标进行设计的低影响开发设施,应综合运用以上方法进行计算,并选择其中较大的规模作为设计规模;有条件的可利用模型模拟的方法确定设施规模。

(2)当以径流总量控制为目标时,地块内各低影响开发设施的设计调蓄容积之和,即总调蓄容积(不包括用于削减峰值流量的调节容积),一般不应低于该地块“单位面积控制容积”的控制要求(详见第三章第四节)。

计算总调蓄容积时,应符合以下要求


1顶部和结构内部有蓄水空间的渗透设施(如复杂型生物滞留设施、渗管/
渠等)的渗透量应计入总调蓄容积。

2调节塘、调节池对径流总量削减没有贡献,其调节容积不应计入总调蓄容积;转输型植草沟、渗管/渠、初期雨水弃流、植被缓冲带、人工土壤渗滤等对径流总量削减贡献较小的设施,其调蓄容积也不计入总调蓄容积。


3透水铺装和绿色屋顶仅参与综合雨量径流系数的计算,其结构内的空隙容积一般不再计入总调蓄容积。


4受地形条件、汇水面大小等影响,设施调蓄容积无法发挥径流总量削减作用的设施(如较大面积的下沉式绿地,往往受坡度和汇水面竖向条件限制,实际调蓄容积远远小于其设计调蓄容积),以及无法有效收集汇水面径流雨水的设施具有的调蓄容积不计入总调蓄容积。


2一般计算


2.1容积法


低影响开发设施以径流总量和径流污染为控制目标进行设计时,设施具有的调蓄容积一般应满足“单位面积控制容积”的指标要求。设计调蓄容积一般采用容积法进行计算,如式(4-1)所示,详细计算可参照本指南附录 4 典型案例中的案例四。

V= 10HφF (4-1)
式中:V——设计调蓄容积,m3;                  H—— 设 计 降 雨 量 ,mm, 参 照 附 录    2; φ——综合雨量径流系数,可参照表 4-3 进行加权平均计算;

F——汇水面积,hm2。

用于合流制排水系统的径流污染控制时,雨水调蓄池的有效容积可参照《室外排水设计规范》(GB50014)进行计算。


海绵城市建设技术指南图解



2.2流量法


植草沟等转输设施,其设计目标通常为排除一定设计重现期下的雨水流量, 可通过推理公式来计算一定重现期下的雨水流量,如式(4-2)所示。

Q=ψqF (4-2)
式中:Q——雨水设计流量,L/s;
ψ——流量径流系数,可参见表 4-3;
q——设计暴雨强度,L/(s•hm2);
F——汇水面积,hm2。

城市雨水管渠系统设计重现期的取值及雨水设计流量的计算等还应符合《室外排水设计规范》(GB50014)的有关规定。


2.3水量平衡法


水量平衡法主要用于湿塘、雨水湿地等设施储存容积的计算。设施储存容积应首先按照“2.1 容积法”进行计算,同时为保证设施正常运行(如保持设计常水位),再通过水量平衡法计算设施每月雨水补水水量、外排水量、水量差、水位变化等相关参数,最后通过经济分析确定设施设计容积的合理性并进行调整, 水量平衡计算过程可参照表 4-4。


海绵城市建设技术指南图解28


3以渗透为主要功能的设施规模计算


对于生物滞留设施、渗透塘.渗井等顶部或结构内部有蓄水空间的渗透设施, 设施规模应按照以下方法进行计算。对透水铺装等仅以原位下渗为主、顶部无蓄水空间的渗透设施,其基层及垫层空隙虽有一定的蓄水空间,但其蓄水能力受面层或基层渗透性能的影响很大,因此透水铺装可通过参与综合雨量径流系数计算的方式确定其规模。

(1)渗透设施有效调蓄容积按式(4-3)进行计算
Vs=V-Wp (4-3)
式中:Vs——渗透设施的有效调蓄容积,包括设施顶部和结构内部蓄水空间的容积,m3;
V——渗透设施进水量,m3,参照“2.1 容积法”计算;
Wp——渗透量,m3。
(2)渗透设施渗透量按式(4-4)进行计算
Wp=KJAsts (4-4)
式中:Wp——渗透量,m3;
K——土壤(原土)渗透系数,m/s;

J——水力坡降,一般可取 J=1;
As——有效渗透面积,m2;
ts——渗透时间,s,指降雨过程中设施的渗透历时,一般可取 2h。

渗透设施的有效渗透面积 As 应按下列要求确定:


(1)水平渗透面按投影面积计算;


(2)竖直渗透面按有效水位高度的 1/2 计算;


(3)斜渗透面按有效水位高度的 1/2 所对应的斜面实际面积计算;


(4)地下渗透设施的顶面积不计。


4以储存为主要功能的设施规模计算


雨水罐、蓄水池、湿塘、雨水湿地等设施以储存为主要功能时,其储存容积应通过“2.1 容积法”及“2.3 水量平衡法”计算,并通过技术经济分析综合确定。

5 以调节为主要功能的设施规模计算
调节塘、调节池等调节设施,以及以径流峰值调节为目标进行设计的蓄水池、湿塘、雨水湿地等设施的容积应根据雨水管渠系统设计标准、下游雨水管道负荷(设计过流流量)及入流、出流流量过程线,经技术经济分析合理确定,调节设施容积按式(4-5)进行计算。
式中:V——调节设施容积,m3;
Qin——调节设施的入流流量,m3/s;
Qout——调节设施的出流流量,m3/s; t ——计算步长,s;
T——计算降雨历时,s。

6调蓄设施规模计算


具有储存和调节综合功能的湿塘、雨水湿地等多功能调蓄设施,其规模应综合储存设施和调节设施的规模计算方法进行计算。


7以转输与截污净化为主要功能的设施规模计算


草沟等转输设施的计算方法如下:


(1)根据总平面图布置植草沟并划分各段的汇水面积。

(2)根据《室外排水设计规范》(GB50014)确定排水设计重现期,参考本指南“2.2 流量法”计算设计流量 Q。


(3)根据工程实际情况和植草沟设计参数取值(参照本章第七节),确定各设计参数。


容积法弃流设施的弃流容积应按“2.1 容积法”计算;绿色屋顶的规模计算参照透水铺装的规模计算方法;人工土壤渗滤的规模根据设计净化周期和渗滤介质的渗透性能确定;植被缓冲带规模根据场地空间条件确定。


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