張純權(quán)，應恩宇

(江西省水土保持科學研究院，南昌 330029)

1 工程概況

稼先東路市政工程位于深圳龍崗區(qū)坂田北片區(qū)。道路呈東西走向，西起坂雪崗大道，起點坐標為E22°39’10.68"，N114°3'43.63"；東至坂瀾大道，終點坐標為E22°38'59.31"，N114°4'11.80"。道路全長約0.91km，沿線與城市規(guī)劃道路寶象路、稼學路、雪象路等市政道路相交，雙向六車道，規(guī)劃紅線寬度為50m，設計車速50km/h，規(guī)劃定位為城市主干道。項目總用地面積為46943.85m2，用地紅線面積為42486.92m2，永久占地面積為4456.93m2。

2 工程區(qū)雨水量測算

2.1 綜合徑流系數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場踏勘調(diào)查，項目建設區(qū)非鋪砌的土路面面積為31798m2，綠地面積為4476m2，混凝土路面面積為5561m2，硬屋面面積為651.9m2，深圳市標準化指導性技術(shù)文件——《低影響開發(fā)雨水綜合利用技術(shù)規(guī)范》(SZDB/Z 145-2015)所提供的徑流系數(shù)查算表見表1。

表1 徑流系數(shù)查算表

綜合徑流系數(shù)按下式計算：

(1)

式中：K綜合為綜合徑流系數(shù)；Ki為下墊面所對應的雨量徑流系數(shù)；Fi為下墊面占地面積(m2)。將本工程建設區(qū)原地貌條件下施工前下墊面類型占地面積及所對應的徑流系數(shù)代入式(1)便可得到綜合徑流系數(shù)為0.36，詳見表2。

表2 項目建設區(qū)施工前徑流系數(shù)計算成果表

續(xù)表2 項目建設區(qū)施工前徑流系數(shù)計算成果表

2.2 可收集雨水量

稼先東路市政工程區(qū)內(nèi)可收集雨水量按照下式確定：

W=H·A·Φ·α·ψ

(2)

式中：W為年收集雨水量，m3；H為年降水深度均值，m；A為匯水面積，m2；Φ為綜合徑流系數(shù)，取0.36；α為季節(jié)性雨量折減系數(shù)，工程區(qū)年降水量均值為895.6mm，且夏季6-9月的降雨量在全年總降雨量中占比65%，雨水綜合開發(fā)利用應以汛期降雨量為利用重點，所以季節(jié)性雨量折減系數(shù)取0.65；ψ為初期雨量棄流系數(shù)，根據(jù)《低影響開發(fā)雨水綜合利用技術(shù)規(guī)范》(SZDB/Z 145-2015)，初期雨量棄流系數(shù)取0.85。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(2)得，稼先東路市政工程區(qū)內(nèi)可收集雨水量約為7.3×104m3。

3 工程區(qū)雨水綜合利用設計

主體設計在項目區(qū)南側(cè)沿綠化帶及雨水管設計了一套雨水綜合利用工程，包括永久截排水設計，永久攔擋設計，永久覆蓋設計、沉砂池等，可降低洪峰流量、遲滯洪峰到達時間，增強項目區(qū)雨水集蓄能力，發(fā)揮水土保持功能。

3.1 永久截排水設計

根據(jù)主體設計資料，主體設計在邊坡的坡腳和有區(qū)外匯水的道路段設置混凝土排水溝，采用混凝土筑矩形結(jié)構(gòu)，C35混凝土墊層，斷面尺寸0.4m×0.5m(寬×深)，排水溝全長566m，其中蓋板邊溝432m，排水邊溝(明溝)143m?？刂破旅鎱R流面積大約2210m2。按照水土保持方案編制有關(guān)規(guī)定，本方案對主體設計排水溝進行過流能力校核，項目地處城市建設城區(qū)，故施工期產(chǎn)、匯流采用《室外排水設計規(guī)范(2016年版)》雨水流量公式(式3)和設計暴雨強度公式(式4)進行計算，采用重現(xiàn)期3a一遇進行校核。

Q=Φ·q·F

(3)

式中：Q為雨水設計流量，L/s；q為設計暴雨強度，L/s·hm2；F為匯水面積，hm2，根據(jù)施工期設計排水溝的走向，本項目單個排水出口排水溝收集的最大匯流面積為4.21hm2；其余參數(shù)含義同前。

本工程設計暴雨強度采用深圳市新一代暴雨強度公式[1]進行計算，其計算公式為：

(4)

式中：T為重現(xiàn)期；t為降雨歷時，min，且t=t1+mt2為地面集雨時間，min，地面集雨時間視距離長短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定，一般取5-15min，深圳地區(qū)常規(guī)的取值則為8-12min，本工程取10min；t2為管內(nèi)流行時間，min，施工過程中不考慮管內(nèi)流行時間；m為延緩系數(shù)。

本工程永久截排水主體設計排水溝設計洪峰流量計算結(jié)果詳見表3，過流能力校核詳見表4。

表3 主體設計永久排水溝洪峰流量計算表

表4 永久排水溝過水流量校核表

經(jīng)校核，主體設計中混凝土排水溝設計斷面過流能力可滿足要求。

3.2 永久沉砂設計

按照工程區(qū)雨水綜合利用設計要求，永久沉砂設施容量應滿足下列要求：雨季開挖擾動時，每公頃沉砂池容量≥100m3；旱季開挖擾動時，每公頃沉砂池容量≥50m3；未開挖擾動或完成水土保持措施時，每公頃沉砂池容量≥15m3；項目排水出口排水泥沙含量≤2kg/m3；泥砂量估算可采用水土流失量或侵蝕模數(shù)法估算[2]，采用水土流失量估算時，沉砂設施泥砂量為水土流失量估算值的1/2；采用侵蝕模數(shù)法估算公式如下：

(5)

式中：WS為進入沉砂池的總泥砂量，t；λ為輸移比，a/ t/km2·a，取0.45a/ t/km2·a；MS為場地平均土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a；F為各沉砂池的控制集雨面積，km2；γC為泥砂的容重，t/m3，一般取1.2t/m3。

永久沉砂池沉砂容積估算公式：

(6)

式中：η為沉砂效率，%，以80%計；N為每年的清淤次數(shù)，按8次計；VS為沉砂池有效沉砂容積，m3；其余參數(shù)含義同前。

本項目施工期匯水分4個排水出口排出區(qū)外，因此分4個泥砂量估算單元。以下為沉砂設施容量計算過程。水土流失單元1水土流失面積為4.21hm2，平均侵蝕模數(shù)按15000t/km2·a計算，根據(jù)沿排水溝每100m布設1個沉砂池，水土流失單元1匯流區(qū)域內(nèi)沉砂池的布設數(shù)量為15個，單個沉砂池控制集雨面積為0.0028km2，計算得進入沉砂池的總泥砂量為10.50t，單個沉砂池有效沉砂容積1.05m3。方案設計的永久沉砂池容量分變?yōu)?.25m3及9.0m3，均符合設計要求。

3.3 永久攔擋設計

擬建沿施工范圍線主體設計采用彩鋼板進行施工圍擋，圍擋高1.85m，總長度2165m，圍擋底部設置土袋攔擋，可有效攔截場地周邊匯水并防止區(qū)內(nèi)匯水流出。道路分段進行施工，可重復利用。工程施工期間為防止管線施工永久堆土產(chǎn)生水土流失，方案設計對管線開挖兩側(cè)永久堆土采取永久編織土袋攔擋措施；本工程共計布設土袋攔擋867m3，編織土袋可根據(jù)管線分段施工重復利用，土袋用土為管線開挖永久堆置的回填用土。

3.4 永久覆蓋設計

對項目區(qū)內(nèi)未及時硬化或綠化的永久堆土、裸露地表和邊坡、施工建筑材料(沙料等)、管道工程施工開挖堆土等在降雨或大風天來臨前用土工布永久覆蓋，既可避免雨水直接沖刷產(chǎn)生水土流失，又能防止揚塵對周邊環(huán)境造成的污染。預計使用土工布面積14493m2。

4 效益分析

工程區(qū)雨水綜合利用工程雨水集蓄池所產(chǎn)生的集水量可以代替自來水用于基地項目綠化及工程以養(yǎng)護方面。工程區(qū)綠地面積15.87hm2，養(yǎng)護過程1次耗水量約為450t，養(yǎng)護時間間隔5-8d，所以，夏秋季養(yǎng)護期間共耗水16070t。按照影子水價并考慮水資源價值[3]計算，2019年工程區(qū)水資源影子價格6.50元/t，則1年可節(jié)約自來水費用約為10.45萬元。此外，還應考慮蓄積雨水池設置、雨水入滲綜合利用后排水系統(tǒng)設施費用、管網(wǎng)建設費、污水處理費、管網(wǎng)運行費等方面的節(jié)省。

工程區(qū)透水性地面的鋪設結(jié)合綠地的雨水下滲，能使地下水源得到有效回灌、補充和涵養(yǎng)，抵消環(huán)島效應，改善生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。

5 結(jié) 論

通過文章分析表明，雨水綜合利用設計在采用新理念、新方法和新技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過修建雨水集蓄池、沉砂池、透水瀝青路面、加鋪植草磚等措施，以就地收集并利用工程區(qū)天然雨洪資源，促使工程區(qū)雨水資源“零排放”目標的實現(xiàn)，經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益顯著。在綠色建筑理念的引領(lǐng)下，雨水綜合利用設計日益成為建筑工程水土保持的重要舉措之一，在充分利用區(qū)域雨洪資源的同時，還能促使工程區(qū)水土保持目標的實現(xiàn)。