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市政设计

基于排水防涝安全的市政工程设计优化案例研究

本站     2018-7-21 9:27:37    

由于城市内涝防治系统涉及专业多、工程建设时序不确定等原因,给新区建设过程中统筹考虑区域排水防涝安全带来较大的难度。本文以东南某城市新建区域为例,介绍了在研究区域原市政工程建设方案的基础上,开展汇水分区、新建道路高程设计、新建排水设计、设置调蓄绿地(公园)等市政工程设计优化~和小编一起来涨知识吧~

城市内涝防治系统由源头减排、排水管渠和排涝除险等工程性设施组成。在区域城市内涝防治系统构建时,除排水工程以外,还涉及建筑、道路、水利等工程专业,且工程建设和地块开发的时序存在较大的不确定性,这给区域建设过程中统筹考虑区域排水防涝安全带来较大的难度。以东南某城市新建区域为例,基于排水分区层面的市政工程设计优化,以完善区域的内涝防治系统,保障区域排水安全,并可为全国新建区域建设实施层面完善内涝防治系统提供借鉴。

1项目区域

1.1基本情况

项目区域位于东南某城市海绵城市建设示范区,为新建区域,总面积为7.76 km2,现状用地以农田、鱼塘和农村住宅为主,水面率为7.7%,规划用地为城镇居住用地和配套商业用地,规划水面率为9.48%。

1.2气候水文

项目区域为南亚热带海洋气候,气候温和湿润,多年平均气温20.8℃。经统计近30年(1985~2014)区域降雨资料,结果表明,区域多年平均降水量1327.3mm,其中2~8月为雨季,年降水量的75%左右集中在4~9月,且多以暴雨的形式出现(见图1),因此区域的排水防涝压力大。

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1.3区域建设情况

项目区域内目前已建及在建的主次干路共计约25 km,已基本构成建设区的纵横骨架路网;近期规划建设道路总长度31.48 km,包含主干路2条,共长2.08 km,次干路10条,共长8.26 km,支路45条,共长21.14 km。

2原方案内涝风险评估

2.1原排水方案

项目区域被城市主干路包围,排水分区相对独立,无上游客水汇入。根据区域控规、排水防涝等规划,区域中心位置将在原有水面的基础上建设南北走向的水系,受纳东西两侧陆域的降雨径流;河道规模和水面线的设计,是综合考虑50年一遇暴雨的行洪排涝和区域河面率、景观、生态等方面需求而确定。

 道路工程的线位和标高由区域控详规确定;而排水管道按照3年一遇的标准进行规划设计。

2.2原方案的内涝风险评估

在收集区域道路、排水、河道、地块等资料的基础上,对数据进行概化处理,结合区域设计降雨和设计潮位,采用Inforworks ICM软件,耦合管网与河道模型,构建区域内涝风险评估模型。其中,道路和排水工程信息来自控制性详细规划和排水防涝规划资料,并更新已实施工程的信息;河道及水工构筑物信息来自规划河道方案;地块信息来自控制性详细规划;设计降雨为50年一遇、24 h设计雨型;设计潮位为50年一遇,模拟工况见图3。

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2.3积水风险分析

2.3.1规划道路高程给排水带来一定压力

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项目区域道路高程规划设计是基于与已建城市公路的衔接,并满足竖向设计和道路工程设计等相关规范要求,但存在一定的排水不利点(见图5),给区域排水造成如下问题:

①形成局部高程低洼点,增加局部内涝风险;

②局部高程低洼点,将使排水管道逆坡敷设而加大管道埋深,或更改排水管道平面设计,增加排水管道长度,最终降低排放口标高,影响排水管道排水能力。

2.3.2部分汇水分区过大

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3排水防涝方案优化

3.1优化方案

在原排水设计方案的基础上,结合未建道路工程和排水管道,优化汇水分区,调小原8#、12#、14#、21#等汇水分区,减少其汇水分区排口的排水压力,尤其是原14#和20#,调整后的汇水分区范围分别减少35%和75%。优化后的汇水分区见图7。

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3.1.2道路高程控制优化

以区域内已建和在建道路构成的骨架路网为基础,开展道路竖向分析,结合土方平衡分析,实施规划道路高程微调,使得道路纵向形成顺坡。最终,新增4条具有较好的路面排水能力的道路,可作为超标雨水的应急排放的行泄通道。

3.2优化方案内涝风险评估

经优化汇水分区、优化新建道路高程设计、优化新建排水设计、设置调蓄绿地(公园)等设计优化措施之后,采用数学模型评估优化方案的内涝风险。结果表明,在相同的模拟条件和边界情况下,原方案中的积水现象已基本消除。其原因为排水设计方案优化提高了新建管道的排水效益,道路竖向优化构建的行泄通道可有效应对超标降雨——通过优化道路与河道衔接的排水路径而将涝水排入河道

4优化方案的可行性分析

4.1道路高程调整的边界影响

城市道路高程设置的边界主要包括地块高程、已建城市公路和城市道路高程。本案例区域为城市新区,大部分地块均未开发,且地块高程的影响较;且本优化方案与区域内已建道路高程进行衔接,因此,优化方案中道路高程调整的边界影响相对较小,可实施性较好。

4.2对挖填方量的影响

基于案例范围内道路的900个地形点数据,采用数字地面模型分析计算方案优化前后的挖填方量,结果表明:优化前道路场地总挖方量约为1105万m3,填方量约为1283万m3,需额外填方178万m3;经高程优化后,道路场地需挖方1109万m3,填方1196万m3,需额外填方93万m3,优化后填挖差减少85万m3。

5结论

(1)本案例在研究区域原市政工程建设方案的基础上,开展优化汇水分区、优化新建道路高程设计、优化新建排水设计、设置调蓄绿地(公园)等排水防涝方案优化措施,从而提高了新建管道的排水效益,增设超标雨水的行泄通道和调蓄空间,完善区域内涝防治系统,有效减低区域的内涝风险。

(2)研究区域为东南某城市的新建区域,地块的高程控制对市政工程高程设计的影响相对较;道路高程优化后减少了挖填差,且道路纵坡满足3‰的要求,因此,本优化方案的可实施性较好。

(3)新区开发建设时,应以排水专业为主体,协同道路、水利、园林、建筑等专业,统筹考虑区域排水防涝安全,完善区域城市内涝防治系统。


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