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2.3调蓄的分类
雨水调蓄设施按功能可分为径流污染控制调蓄、内涝防治调蓄、雨水利用调蓄等,按在排水系统中的位置可分为源头减排设施、管渠调蓄设施和排涝除险设施,按种类可分为水体调蓄、绿地广场调蓄、调蓄池和隧道调蓄工程等,按用途又可分为专用调蓄设施和兼用调蓄设施(多功能调蓄设施)。因此,在规范编制之初,编制组就规范的调蓄分类方法进行激烈讨论,最后为引导城镇排水尽量回归自然水循环的模式,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式,规范按不同调蓄设施种类编排了主次顺序,水体调蓄为先、绿地广场调蓄次之、调蓄池和隧道调蓄工程等灰色设施在后,充分体现了规范总则中所要求的“城镇雨水调蓄工程应遵循低影响开发理念,结合城镇建设,充分利用现有自然蓄排水设施,合理规划和建设”,希望城市在发展过程中应尽量保留天然的河湖坑塘并保证绿地率,在此基础上,绿灰结合地开展城市排水系统的建设,保障城市的水生态、水安全、水环境和水资源。
3主要内容解读
3.1调蓄系统设计
雨水调蓄工程是排水系统的重要组成部分,应以系统的理念进行统筹规划、建设和管理。雨水调蓄工程的位置和规模应根据调蓄目的、排水体制、管渠布置、溢流管下游水位高程和周围环境等因素确定,可采用多个工程相结合的方式达到调蓄目标。
当调蓄设施用于地块年径流总量控制时,采用容积法计算,其调蓄量可按当地年径流总量控制率对应的单位面积调蓄深度经计算后确定,而这个调蓄量可以由小区的景观水体、集中绿地中的生物滞留设施、雨水收集回用系统中的调蓄池等设施共同承担。
当调蓄设施用于削减峰值流量时,可基于水流的连续性方程,通过在不同设计暴雨重现期条件下,计算入流和出流过程线确定所需调蓄量。该方法所需的基础资料较多,包括需要掌握足够的、特别是较长历时的降雨资料,还需要掌握足够的下垫面数据,以及调蓄设施的形式和各部位尺寸,且所得的调蓄设施有效容积需根据试算结果不断修正,以满足设计要求。若缺乏上下游流量过程线资料或没有条件采用数学模型模拟计算时,可采用脱过系数法由径流成因所推理的流量过程线推求调蓄容积,但由于该方法是在暴雨强度公式的基础上推理得到的,因此运用时应注意其适用范围。
当调蓄设施用于污染控制的时候,规范规定了设置于排水系统末端的设施调蓄量的计算原则和方法。如合流制排水系统,可以采用截流倍数法。上海等地已通过统计总结了当地截流倍数和合流污水截流率直接的关系,并用于调蓄工程的设计。但截流倍数法是一种简化的计算方法,该方法建立在降雨事件为均匀降雨的基础上,且假设调蓄工程的运行时间不小于发生溢流的降雨历时,以及调蓄工程的放空时间小于两场降雨的间隔,而实际情况很难满足上述两种假设。因此,以截流倍数计算法得到的调蓄量偏小,计算得到的调蓄量在实际运行过程中发挥的效益小于设定的调蓄效益。
调蓄量计算是调蓄系统设计的重点,在3.2节中将详细描述,在实际设计中,调蓄设施往往需要兼顾峰值削减和污染控制,同时,它又会对年径流总量控制起到作用。而当系统中设置有多个调蓄设施时,还需考虑其综合效果和投资效益,确定各项设施的位置和规模,应采用数学模型对其调蓄效果进行综合评估,以满足调蓄工程的总体设计要求。
3.2调蓄量计算
我国目前采用恒定均匀流推理公式计算雨水设计流量。恒定均匀流推理公式基于以下假设:降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的;降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变;汇水面积随集流时间增长的速度为常数,因此推理公式适用于较小规模排水系统的计算,当应用于较大规模排水系统的计算时会产生较大误差。
随着技术的进步,管渠直径放大、水泵能力提高,排水系统汇水面积逐步扩大,应对推理公式进行修正。发达国家已采用数学模型模拟降雨过程,把排水管渠作为一个系统考虑,并用数学模型对管渠进行管理。美国一些城市规定的推理公式适用范围分别为:奥斯汀4 km2、芝加哥0.8 km2、纽约1.6 km2、丹佛6.4 km2且汇流时间小于10 min;欧盟的排水设计规范要求当排水系统面积大于2 km2或汇流时间大于15 min时,应采用非恒定流模拟进行城市排水管渠水力计算。在总结国内外资料的基础上,本规范提出当汇水面积大于2 km2时,雨水设计流量宜采用数学模型进行确定。
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