深圳市某地区雨水工程规划.doc

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计深圳市某地区雨水工程规划设计深圳市某地区雨水工程规划设计摘 要市政雨水管网系统身为城市发展运行过程中的重要民生工程，直接关乎着城市道路的正常使用，与城市中的生产建设活动联系密切，另一方面，市政雨水管网系统的规划设计工作，还对于城市居民的自身安全、财产安全起着重要的保障作用。本设计通过对某地区雨水管渠系统的现状调查，对该地区进行新的雨水管渠设计并优化管道系统使其合理的适应该地区的现状和符合该地区未来发展的需求。首先了解该地区自然地理环境，确定低影响开发技术，植被草沟的设计，并对该地区的暴雨强度公式和管道设计参数进行筛选和确定，得到该地区的雨水管渠设计流量公式。再对某地区的地形图与设计底图进行研究和分析，确定排水流域划分若干排水分区，并进行管道分线，划分所设计的管段的汇水面积，对所有设计管道进行水力计算，画出管道的平面图。本设计所取得的研究成果对地区雨水工程的规划设计具有一定的参考价值。关键词雨水管网；管网系统；管道设计；水力计算；低影响开发技术；植被草沟Planning and design of rain water project in a certain area of ShenZhen cityAbstractMunicipal rainwater pipe network system as an important peoples livelihood project operation in the process of urban development, the normal use of directly about the urban road, with close links to the production and construction activities in the city, on the other hand, the municipal rainwater pipe network system planning and design work, also for urban residents of their own safety and property safety plays an important role in security.Through the investigation of the current situation of the storm water pipe and canal system in a certain area, the design of a new storm water pipe and canal system is carried out in this area to optimize the pipeline system so that it can reasonably adapt to the current situation of this area and meet the needs of the future development of this area.First of all, the natural geographical environment of the region was understood, the low-impact development technology and the design of vegetation and grass gully were determined, and the ula of storm storm intensity and the design parameters of the pipeline were screened and determined to obtain the design flow ula of storm water conduit in the region.Then, the topographic map and design base map of a certain area are studied and analyzed to determine the drainage basin to be divided into several drainage zones, and the pipeline shall be divided into lines to divide the catchment area of the designed pipeline sections. Then, hydraulic calculation shall be carried out for all the designed pipelines, and the plan of the pipeline shall be drawn.The research results obtained in this design have certain reference value for the planning and design of regional rainwater engineering.KeywordsRain pipes；Pipenetworksystem；Pipe network system；Pipeline design；Hydraulic calculation；Low impact development techniques；Vegetation CaoGou目 录前 言11 概述21.1本设计的目的和意义31.2研究的目标、研究内容和拟解决的关键问题31.3地区排水现状41.3.1受纳水体情况及该地区排水现状41.3.2降雨情况52排水系统的选择62.1排水系统体制及其选择62.2排水管渠断面形式及材料和管径选择82.2.1排水管渠的断面形式82.2.2排水管渠的材料与选择93低影响开发雨水利用措施123.1低影响开发技术123.1.1雨水花园123.1.2 绿色屋顶133.1.3 渗透铺装系统133.1.4 植被草沟153.2三种技术效果比较及选择163.3植被草沟的设计163.4植被草沟对雨水的净化效果184雨水管渠系统的设计204.1雨水雨水管渠设计流量的确定204.1.1设计降雨强度公式的确定204.1.2雨量参数的确定204.1.3雨水管渠设计流量公式的确定224.2雨水管渠系统的设计步骤244.2.1雨水管渠的设计原则244.2.2雨水管渠设计步骤255雨水管渠系统的水力计算275.1雨水管渠的水力设计原则与数据说明275.1.1设计原则275.1.2数据说明285.2雨水管渠水力计算305.2.1管段编号1-7设计305.2.2管段编号8-10设计345.2.3管段编号11-15设计355.2.4管段编号16-19设计385.2.5管段编号20-24设计405.2.6管段编号25-30设计435.2.7管段编号31-32设计455.2.8管段编号33-35设计455.2.9管段编号35-39设计475.2.10管段编号4042设计495.2.11管段编号43-45设计515.3雨水管道设计计算表535.4工程经济概算566结论57谢 辞59附 录60前 言不仅污水需要处理排放，城市雨水和冰雪融水也需要及时排除，否则将积水为害，妨碍交通，甚至危及人们的生产生活。为此本设计对地区雨水管网系统进行新设计以保障城市人民的生命安全和生活生产的正常秩序。改革开放以来，随着中国经济的快速发展，基础设施建设的步伐使排水工程的发展充满活力。从环境保护的角度来看，雨水排水项目工程的目的的就是保护、改善环境，消除初始雨水的危害。消除污染和保护环境对经济发展至关重要，对保障人民的健康和生活环境也很重要。因此，我们必须创造一个和谐、清洁和舒适的环境，雨排工程是其中非常重要的一部分。本次毕业设计任务是对深圳某一地区的雨水工程进行规划和设计。本次的毕业设计根据降雨排放的要求和地形的特点为基准，室外排水设计规范（GB50014 - 2006）等标准为依据，制作合理的排水系统方案设计，满足人们的居住和工作环境的要求,最大限度地降低系统的部署和运行费用。设计内容包括确定排水体制，确定当地暴雨强度公式，划分排水流域，管道定线，根据当地气象地理条件，工程要求等确定参数，计算设计流量，水力计算，绘制管渠平面图。本次毕业设计内容是本专业所学课程之一，我想这对我将是一次对所学知识的检测，但是我相信我会克服种种困难向学校交一份满意的设计。1 概述中国土地富裕辽阔，气候复杂多样，各地的平均降雨量差异很大。东南沿海可达1500mm以上，西北逐渐减小至50mm以下2。即使在南方多雨的地区，年总降雨量也不大。在同一流域，年降雨量与年生活污水总量相当。然而，暴雨径流流量往往是生活污水流量的几十倍、几百倍。如果不及时清除，形成雨洪，就会造成重大损失和危害人们生命安全。市政雨水管网系统作为一种重要的民生项目在城市发展的过程中直接影响着城市道路的正常使用，还会与生产建设活动有着密切的联系。除此之外，市政雨水管网系统规划和设计工作,也对城市居民的安全和财产安全发挥着重要作用。由于不稳定的自然环境和城市发展不断扩大，有关人员在市政雨水管网工程项目的设计工作中要充分结合城市的情况，制定一系列措施防洪和排水措施，此外，也充分考虑城市的未来发展，在设计过程中才能使城市的长期健康的发展。水是人类维持生命最基本的物质，水有生命之源之称，人们常把水看成是取之不尽用之不竭的资源，在工农业的生产和城市发展中也是不可或缺的一部分。但现在却只有2.7的淡水资源才可被人们利用，随着世界人口的膨胀和经济的发展，许多国家的城市和地区出现了水资源短缺的现象。人类对水的污染加剧了水资源的紧张，威胁着人类的生命和健康。人类的生活和生产需要大量的水。水在使用过程中受到不同程度的污染，改变了水本来的理化性质，从而被称为污水或废水。污水还包括初始的雨和雪融化水。降水即大气降水，包括液态如雨水和固态如雪、冰雹、霜等降水。液态降水通常主要是指降雨。降落的雨水常常都比较干净，但其形成的雨水径流量大，若不及时清理，则会使房屋淹没，交通受阻，积水为灾，特别是在山区的山洪水为害更大。在降雨中暴雨水为害最严重，是排水的主要对象之一。雨水的性质与平时冲洗街道和消防用水相似，所以一般雨水不需处理，可直接就近排入水体。雨水通常是比较干净的，但初降雨时所形成的雨水会携带大气地面和屋面上的各种污染物质，使其受污染，所以形成初雨径流的雨水，是雨水污染最严重的部分。不同国家对污染严重地区雨水径流的排放都作了不同程度的要求，如工业区、高速公路、机场等处的暴雨雨水要经过沉淀、撇油等处理后才能排放。近些年来，由于大气污染严重，在一些地区和城市都出现了酸雨，严重时，pH达到3.4，所以初降雨水是属于酸性水。对雨水进行适当的处理后排放是非常有必要的，雨水径流量大处理也比较困难的。污水的最终处置或者是返回到自然水体、土壤、大气；或者是经过人工处理，使其再生成为一种资源回到生产过程；或者采取隔离措施。但如果返回自然界的处理，因自然环境具对污染物质的承受能力有限，不能超过这个界限，否则就会造成污染。环境的这种承受界限被称为环境容量。雨水管渠系统是由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物所组成的一整套系统工程设施。雨水管渠系统的任务就是及时地汇集并排除暴雨形成的地面径流，防止城市居住区与工业企业受淹受灾，以保障城市人民的生命安全和生活生产的正常态。1.1本设计的目的和意义一场暴雨可能使城镇积水成灾，城镇交通受阻，所以对雨水径流量的控制和处理显得尤其重要。本设计是为深圳市某新建地区进行雨水规划工程设计，该地区尚无排水系统，所以必须对该地区进行雨水工程规划以防日后因暴雨洪涝对该地区产生影响。本设计要求对该地区进行合理的雨水管道布置，尽量使雨水沿着地势以重力流的方式从高往低处流，使该地区有雨可排，且不造成雨水积水问题和处理初期雨水或少量雨水所带来的雨水污染问题，为人们正常的生产生活提供保障。在雨水管渠系统设计中，管渠是主要的组成部分。所以合理而又经济地进行雨水管渠的设计具有很重要的意义。1.2研究的目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标对某地区（约10平方公里）进行雨水管网的规划设计。研究内容根据规划，该地区在未来10年（2020年-2030年）将发展成为以居住、商贸为主的新型城镇，规划人口约10万人。为配合该地区未来的发展，结合实际情况进行雨水排水管网设计，使得当地在经济发展的同时，水环境得到有效保护。设计的内容包括选择排水体制，计算雨水量，布置雨水管道系统，进行雨水管道水力计算，低影响开发技术（植被草沟）的设计，进行项目工程投资估算及成本分析。拟解决的关键问题由于地区的地势较低，呈势自东向西缓慢提升，大部分地面标高在3.0-7.0米之间。一般情况下，城市道路的地势如果较低，那么道路下方的地下水位通常较高，特别是在该地区的东面，地势往西缓缓提升，选择主要的排水体制，适应地区和地势条件，对后方的设计尤为重要。还有对于地区复杂性，设计出合理的管道路线，既满足最大降雨量的安全排水同时把管道布置清楚简洁且适合当地发展趋势和规划条件。问题的提出低影响开发技术的选择城市雨排系统分析设计步骤雨水管渠的设计管道的布置作图参数确定流量及水力的计算总结与致谢1.3地区排水现状该地区总面积约为10平方公里，现状户籍总人口为3862人，流动人口约5300人。该地区西、南、北三面环山，地势自东向西缓慢提升，大部分地面标高在3.0-7.0米之间。由中部排洪沟向南北两个方向逐渐递增,临山部份标高在7.0-25.0米之间。地区东、西两条道路是本地区与市区联系的主要干道。西部山坳内有小型水库，该水库兼具防洪和供水的功能。始发于水库的排洪渠由西向东贯穿整个地区，是该地区最主要的排水通道。据当地管理部门反映，每逢雨季，该地区水浸状况严重。本地区目前尚无系统排水设施，雨污混流就近排放附近沟渠，最后经区内排洪沟排入地区以东的水道。1.3.1受纳水体情况及该地区排水现状本地区排水受纳水体主要为深圳坪山河，位于深圳市龙岗区，是属于淡水河一级支流，河长35km，流域面积130km2，总落差为720m。坪山河的河口水质在2007年以前几乎为V类水质，且受生活污水排污影响水质极具恶化。但在2007年至今坪山河的总体水质缓缓上升。在近几年深圳市对河流的保护力度加强，坪山河的各个平均综合污染指数一直呈下降趋势。根据深圳市水功能环境规划，坪山河的采用地表水环境质量标准（GB3828-2002）V类标准。沿着河流排入的污染物主要是生活污水和工业废水，因为坪山河属于深圳市郊区位置，工厂众多而且排水体制相对还没完善。坪山河流域现有一座污水厂位于下游阶段。坪山河流域目前主要有合流制和分流制两种排水体制，在坪山街道办中心大都是合流制,近年来新建地区都采用分流制排水系统。坪山河的汇集的污水最后都排入下游的上洋污水处理厂进行处理。目前，深圳市政府在对坪山河治理方面采取了大量措施后水质有了明显的好转，流域附近地区雨水都正在规划流入坪山河。但对于前期工程建设的截污干管，因老化和城市发展排水量增加，在管道的基础建设方面还不能满足当前社会的环境保护需求。政府正在加大管道的更替，对坪山河流水带来一定的积极影响。在体质监管方面还存在薄弱方面，其中污染企业有近60家，污染源较多，街道要对当地水环境质量负责，要按“谁审批，谁管理”为原则对坪山河进行监管。1.3.2降雨情况深圳市的年均降雨量为1966.5毫米，自东向西逐渐减少。雨量年变化较大，2001年的降雨量高达2747毫米，1963年降雨量低至913毫米。全年降雨集中在4月9月份，占全年降雨量的84，主要是因为热带气旋、热带低压等天气原因造成的。在一年中各个月的雨量呈单峰态，最多的时候为8月份，平均降雨量为368毫米，最少时为一月份只有30毫米。2排水系统的选择2.1排水系统体制及其选择为了系统地排除和处置各种废水所建设的一整套排水工程设施称之为排水系统。城市的生活污水、雨水和工业废水一般是采用一套或者多套各自独立的管渠系统进行处理，对于这种由于不同处理方式所建立的排水系统，我们称之为排水系统体制。目前排水系统主要分为合流制和分流制两种系统2。合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水集中在同一个管渠内排除的系统。这种排水系统又可进一步分为直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统。直排式合流制排水系统是把要排除的混合后的污水不经处理直接就近排入附近受纳水体，其实就是设计一个简单的管道让污水沿着管道直接排出，国内的老城市因发展较早几乎都是采用这种直排式的排水系统，在国内也属于是最早的排水系统之一。因全部污水都是直接不经处理就直接排入水体的，所以对受纳水体污染严重，因此一般不宜采取这种体制。而截流式合流制排水系统（如图2-1）是在直排式合流制排水系统上沿水体岸边增建一条截流干管，并在干管末端设置污水厂。同时在截流干管与原干管相交处设置溢流井。在晴天和阴雨时，管道中的污水总量不超过截流干管的运输水能力，污水经处理后全部排入污水厂，经污水厂处理后再排入受纳水体。随降雨量的增加，雨水径流也相应的增加，当进水流量超过截流干管的输水能力时，污水将发生溢流，部分溢流的混合污水经溢流井直接进入水体。该排水系统在雨天可能会因溢流而仍有部分混合污水排入水体。因此，如果在多雨地区，污染可能仍然会严重，本设计地点是在国内南方地区，属于多雨湿润地区，考虑到降雨量大可能会经常溢出污水，所以也不考虑这种排水体制。分流制排水系统（如图2-2），该排水系统是通过两个或两个以上的独立渠道排出污水和雨水的系统。由于排水方式的不同，分流制排水系统可分为完全分流制系统、不完全分流制系统如图2-3所示和半分流制系统三种类型的系统。完全分流制排水系统是既有污水排水又有雨水排水系统，有利于单独处理，所以对环境也较好，但会有产生初雨污染问题，投资一般也会比截流式合流制高3。通常用于新建的城市和大型采矿企业。不完全分流制排水系统是只建污水系统，不建雨水系统，适合地形适宜，有地面水体，且可顺利排泄雨水的城镇，投资也相对较少。在发展中的地区，可先修建污水系统再建立雨水系统来分散投资。半分流制排水系统在生活水平高，环境质量要求高的城镇可以采用。目前尚无实例。综上所述，合流制因会不对污水进行处理而导致受纳水体污染严重，本设计位于南方多雨湿润地区，考虑到降雨量大可能会经常溢出污水，且已经不适用于现代城镇雨水系统建设。分流制排水系统在排水体制发展形成的重要排水体制，不完全分流制不需要建设雨水系统，完全分流制需要分别建设雨水和污水系统。对新建地区来说雨水和污水排水系统的建设因无历史管道建设影响，会更加方便新建排水系统的建设。此外我国室外排水设计规范规定，在新建地区排水系统一般应采用分流制。本设计地区属于新建区域，且本地区尚无现状排水系统，根据规划，在未来10年（2020年-2030年）将发展成为以居住、商贸为主的新型城镇，所以可以选择且更适用分流制排水系统，本设计采用完全分流制排水系统。图2-2 图2-32.2排水管渠断面形式及材料和管径选择2.2.1排水管渠的断面形式排水管渠的断面形式除必须一下几个条件1.满足静力学、水力学2.经济和便于养护。管道必须有较大的稳定性，在承受不同的荷载时是稳定并且牢固的，管道断面还要具有最大的排水能力，能在一定的水流速下不产生沉淀物。最常见的形式是圆形。半椭圆形、马蹄形、矩形、梯形和蛋形等。如图2-4所示。图2-4常用管渠断面（1） 圆形；（2）半椭圆形；（3）马蹄形；（4）拱顶矩形；（5）蛋型；（6）矩形；（7）弧形流槽的矩形;（8）带低流槽的矩形；（9）梯形在一定的管道坡度下，圆形断面有较好的水力性能，这里的水力性能是指断面面积具有最大的水力半径，流速和流量都很大。圆形管也便于预制，使用材料造价低，对外部压力抵抗力较强，在运输和维护方面也较方便，是最常用的一种断面形式。半椭圆形断面，在污水流量变化很小及管渠直径大于2m时，此种形式的断面是比较适合的。在压力和活荷载较大时，也可以更好地分配管壁压力，从而减小管壁厚度。马蹄形断面，下部比较大，对流量变化不大的污水较为适宜，因其高度小于宽度，所以在水体水位限制与地质条件较差的地方，需要尽可能的减少埋深以降低造价4。蛋形断面与矩形断面在断面的冲刷和流通工作都比较困难，现在已经很少使用。梯形断面适用于明渠，其边坡取决于土壤性质和铺砌材料。因该地区地面坡度较大，相应的管道坡度的选择中也会较大，各管道的汇水面积也较大，圆形断面有较好的水力性能且在较大的管道坡度下也有最大的水力半径相应的流速也会比较大，流量也大，也是最常用的一种断面形式，所以本设计管渠断面形式选择圆形断面。2.2.2排水管渠的材料与选择排水管渠必须具有足够的坚固且能承受外部的荷载包括土壤的重量、静荷载，车辆运动会锁引起的动荷载和内部水压。压力管和倒虹管通常要考虑内部水压。内部水压也可能是由自流管的淤堵或雨水管渠系统中的检查井的注水所引起。另外，为了保证排水管道在运输和施工中不致断裂，必须使管道有足够的强度。排水管渠必须不透水且具有能承受污水中的颗粒物冲刷和腐蚀作用，以免污水渗出或地下水进入管道内部，也防止因污水和外部环境的侵蚀作用导致损坏。排水管的内部也应尽力光滑，减少与水流的摩擦从而使水流阻力减小。圆形管道通常是排水管渠常用管型，因为圆形断面的水力性能很好便于预制，经济实惠且能承受较大的水力负荷，运输和保养方面也比较为方便。在我国，城市和工厂中最常用的管道是混凝土管、钢筋混凝土管、塑料管和陶土管。混凝土管和钢筋混凝土管都适用于排除污水、雨水以及考虑技术和经济方面这两种管道材料都非常适用于雨水管道，所以本设计选用钢筋混凝土管作为雨水管网系统的主要管道材料。混凝土管和钢筋混凝土管适用于排除雨水、污水，可在专门的工厂预制，也可在现场浇制。有混凝土管、轻型钢筋混凝土管、重型钢筋混凝土管3种。管口一般有承插式、企口式、平口式3种形式。如图2-5所示。图2-5 混凝土管和钢筋混凝土管（1）承插式；（2）企口式；（3）平口式混凝土管的管径一般在10010000mm，属于管径较小的管。一般为抵抗外压，在管道埋深较大或铺设在土质条件较差地段埋设混凝土管。当管径大于400mm时通常都采用钢筋混凝土管。混凝土、轻型钢筋混凝土、重型钢筋混凝土排水管的技术条件及标准规格分别参见表2-1、2-2、2-3。钢筋混凝土管适用于排除污水、雨水以及考虑技术和经济方面这两种管道材料都非常适用于雨水管道，所以本设计选用钢筋混凝土管作为雨水管网系统的主要管道材料，经后续的设计计算，本设计中采用的钢筋混凝土管管径为300mm1000mm。64北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计3低影响开发雨水利用措施低影响开发是基于源头控制概念的雨水管理方法。低开发的影响要以城市发展为重点，较少破坏环境，其核心是源头控制和延缓冲击负荷，通过缓解冲击载荷和多样化分散控制措施，构建合适的城市雨水排水系统，对建筑和自然景观空间的合理利用并采取相应措施控制暴雨径流、城市面源污染和减少水质污染。简单地说，通过对自然条件进行模拟，可以在源头应用微型分散式生态处理技术，使得开发地区的水文特征与发展前相同，进而使土地开发对生态环境的影响降到最低。3.1低影响开发技术3.1.1雨水花园雨水花园（又称生物滞留）近年来被发达国家广泛应用于公共建筑、商业、住宅、工业区和道路的雨洪控制和城市的径流污染。雨中花园是指在地势较低地区种植防洪植物，例如花草、树木和灌木丛等的一种工程性设施，具有显著的绿化美化城镇功能，且造价较低也易实施。它主要是利用植被和土壤的过滤作用来达到对雨水的净化目的，同时使雨水暂时滞留，慢慢渗透到土壤中以减少降雨径流量。雨水花园的构成主要由覆盖层、砂滤层、种植土壤、砾石配水层、溢流管和导流罩组成。如图3-1所示。图3-1 雨水花园系统结构图3.1.2 绿色屋顶绿色屋顶也称屋顶花园、植被屋顶、生态屋顶、和生长的屋顶，一般是指在各类构筑物、建筑物、阳台、天台等进行植物装饰和绿化建筑物，因其浓厚的生态效应也被人们称之为建筑的第五立面5。在改善逐渐恶化的城镇生态和因各种污染所导致的城市热岛效应，增加城市绿化面积，改善道路铺设所减少的绿化土地和植物都具有重要意义。绿色屋顶主要由防渗层、保护层、排水层、基质层、过滤层、种植物层等构成。如图3-2所示。图3-2 绿色屋顶系统结构图3.1.3 渗透铺装系统渗透铺装系统是适合于硬化地表的一种铺装方式，能使雨水通过渗透材料的透水性进入底下土壤，并且在渗入底下土壤的过程中或回收利用前起到暂时的储存作用。一般在公路、人行道、停车场等都可以不设置底层排水层，雨水就可以直接下渗进入到底层土壤中，但公路则需要快速将雨水排除所以公路需要设置底层排水层防止影响公路基础稳定性。自上世纪80年代以来就逐渐开始使用沥青、透水地砖、鹅卵石等透水材料来代替水泥地面来增加地面的透水功能，雨水就能及时的渗入地下土壤并减少因水流冲击带走的水土流失。铺装系统主要有两类，渗透铺装和多孔性铺装6。渗透铺装指本身就具有透水性材料，例如水混泥土、鹅卵石、透水砖、沥青等。多孔性铺装则是用塑料和水泥制作的具有一定孔隙率，且空隙间可以设置腐蚀土并养殖植物草皮。这两类的铺设结构基本相似，主要由透水孔层、垫层、原土壤层和蓄水基层组成。其具体结构如图3-3所示。图3-3渗透铺装系统基本结构图3.1.4 植被草沟植被草沟也可称为浅草沟是指种植有观赏性植被的地表沟渠排水系统。一般通过重力流的作用收集处理径流雨水10。植被草沟通常在雨洪控制中的源头控制和地表径流传输控制，因其较低流速的地表雨水径流会被植被草沟的植被进行过滤、滞留和渗透土壤的作用而被广泛应用于停车场、公园、小区、等开放型空间中，在进行地表径流的输送过程中同时也实现了对雨水径流中大部分的悬浮固体颗粒和部分溶解性污染物的削减，减少了受纳水体的径流量和污染物负荷的功能，它既是雨水截流净化设施也是一种自然排水系统。植被草沟可以分为简易型和增强型两种形式，其中简易型和增强型两种。简易型就是在草沟中种植植被从而达到滞留雨水和雨水下渗的目标，简单方便。而增强型包括植被草沟、土壤层、砾石层、透水土工布、地下穿孔管。相比之下增强型结构相对复杂且成本较高不适用于刚开发地区。具体结构如下图3-4所示。图3-4 植被草沟系统基本结构图3.2三种技术效果比较及选择雨中花园可以有效去除地表劲径流中的大部分污染物，但会对氮的去除效果不太理想，特别是硝态氮。可能是由于氮的去除主要是通过硝化作用和反硝化实现，而反硝化过程中需要足够的碳源和厌氧环境，而目前雨中花园难以达到该要求。同样的雨中花园对于磷的去除也非常不稳定。这些原因都取决于雨中花园锁选取的土壤和填料有关，所以这就对于土壤和填料的选取具有一定的难度，建造选取过程也会有一定的影响。绿色屋顶则会对屋顶的防渗、防漏问题以及施工标准具有非常大的挑战，不同地区植物的选择和种植，屋顶的材料和植物是否合适确定起来也比较困难9。渗透铺装系统最为常见的就是沥青人行道和学校跑道，该系统适用于小范围的蓄水排水且效果显著，但现存的主要问题是会有表面堵塞，冬季运行不佳的问题，土质问题和地下水污染问题。因为渗透铺装系统主要是用砂子，土层等材料进行雨水的收集，因没有植物的自然处理雨水污染物功能，当雨水排下地下水系统时就可能造成地下水污染问题，所以一般渗透铺装系统所收集水需要通过连接进入城市的地下管渠系统与其他污水一同进行处理。建造范围小和建造需考虑问题较多故不考虑在无排水系统新地区为主要低影响开发技术。植被草沟利用自然排水功能对雨水进行输送和过滤，可以减少铺路、修建路缘石、排水沟等面积，从而降低基础建造费用。此外雨水还可以通过植被草沟进行渗透和蒸发，但对径流总量的影响不是很大，主要对初降雨水污染物治理效果显著的是当前城市雨洪和雨水污染治理的有效途径之一。综上考虑，因本设计中城市为新建雨水工程规划，主要为管道设计方面，从复杂性、实用性、和新建地区难易程度考虑采用植被草沟低影响开发技术较为合适。3.3植被草沟的设计1 设计原则植被草沟的布置应当遵循以下原则5a在植被草沟设计时其平面规划和竖向的设计应当与自然地形相结合，植被草沟应布置在道路的两侧或中间，草沟层底部应低于道路标高，且沿着纵向道路应设置一定的坡度，以保证雨水能依靠重力的作用在植被草沟中通畅无阻的流动同时避免对岸边的冲蚀。b植被草沟中的种植层土壤应当具有良好的土壤渗透性，以得到最大的雨水渗透量。并且为了避免颗粒物引起的土壤堵塞，植被草沟的种植层土壤的渗透系数应为410-6m/s110-4m/s。c植被草沟不宜建设在以下场所1. 容易发生坍塌、滑坡灾害的场所2. 自重湿陷性的黄土、高含盐、膨胀土等特殊土壤地址场所d简易型植被草沟地下水位以及不透水层埋深应大于0.6m，增强型植被草沟应大于1.2m。e植被草沟的汇水面积不宜超过2ha.f在进行植被草沟的平面布置时，应考虑各均匀划分汇水面积，这样可以保证植被草沟均匀的收集各汇水面积的降雨径流量。g植被草沟在布置时应与周围环境相协调，使其美观充分发挥景观效应。2 植被草沟的布置为尽量保证每个区域的纵向和横向且顺着地势降低都有植被草沟收集降雨径流，以及考虑到地面标高个地形原因还有布置原则等，植被草沟的布置如下图3-5。图3-5 植被草沟的布置范围图其中绿色区域为所布置的植被草沟范围，红色标注为植被草沟面积，黄色标注为区域面积，绿色标注为地面标高，紫色区域为规划范围。3.4植被草沟对雨水的净化效果植被草沟对其径流水质的改善是通过一系列复杂的过程实现的。研究表明植被草沟对颗粒物及吸附的表面污染物（如磷、重金属等）的去除主要是通过渗透、过滤、沉积等物理过程有关。而对于氮的去除则是主要通过反硝化、生物累计和土壤的交换效果来实现的。由于土壤中存在着大量的厌氧、好氧、以及兼性微生物，所以能降解水中的悬浮性污染物、胶体、以及溶解性污染物，并利用这些物质进行生命活动。植被草沟对地表径流污染物的去除效率如下表3-1所示。表3-1 植草沟对地表径流污染物的去除效率12检测项目标准传输植草沟干植草沟湿植草沟TSS689375TP298328溶解性P4070-31TN9240硝态氮-259031Cu427011Zn458633本设计中的植被草沟主要处理初雨和因降雨量过小无法进入雨水排水系统的雨水。当降雨量较低时，雨水不进入地区雨水排水系统，会滞留在地面或者顺着地势流入植被草沟。降雨量小会导致雨水的污染物浓度相对升高，所以植被草沟会对这种高浓度污染物雨水流进行有效的净化，达到雨水净化的目的。因植被草沟的种植面积在整个地区的面积占比很小，主要对初雨和小雨进行雨水净化，所以对在暴雨时期流入雨水系统的雨水径流量影响可忽略不计或在综合径流系数的选择中选取较大的径流系数进行设计。4雨水管渠系统的设计4.1雨水雨水管渠设计流量的确定4.1.1设计降雨强度公式的确定任何一场暴雨都可以用自记雨量计记录中的两个基本数值降雨量和降雨历时表示其降雨过程。通过对降雨过程的多年一般具有十年以上资料的统计和分析，当自动雨量记录时间少于二十年时，可以采用“年多个样法”，当自动雨量记录大于二十年时，可采用“年最大值法”找出表示暴雨特征的降雨历时、暴雨强度与降雨重现期之间的相互关系，作为雨水管渠设计的依据。 （4-1）式中q-设计降雨强度，L/sha ；P- 降雨重现期，（a）；A1-重现期；C-雨力变动参数，是反映设计降雨各历时不同重现期的强度变化程度的参数之一；t-降雨历时（min）；b-参数；n-指数。本设计位于广东深圳地区，所以采用深圳市的暴雨强度公式 （4-2）4.1.2雨量参数的确定1. 设计重现期的确定设计重现期（P）代表排水设计重现期是指排水设计中设计暴雨强度每次出现的统计时间间隔，选取值越大表示设计安全性越高，预防地面积水越有利，但工程造价就会越大7。设计降雨重现期依据室外排水设计规范规定，雨水管渠的设计重现期的确定，应根据汇水地区的性质、城镇的类型、气候特征和地形地点等因素考虑，经技术经济的比较后按表4-1的规定取值。 表4-1雨水管渠设计重现期2 单位a城镇类型城区类别中心城区非中心城区中心城区的重要地区中心城区地下通道和下沉式广场等特大城市35235103050大城市25235102030中等城市和小城市2323351020注1.表1所列重现期均为年最大值法。2. 特大城市指市区人口在500万以上的城市；大城市指市区人口在100万500万的城市；中等城市和小城市指市区人口在100万以下的城市。该地区位于深圳市市非中心城区属于小型城镇，且规划人口范围为10万人，所以重现期选用2年。3. 设计降雨历时确定设计降雨历时，需要知道设计径流的形成过程，即按设计汇流时间计算，它包括地面集水时间和雨水在管道中流行的时间两部分，计算公式如下 tt1t2 （4-3） t2式中t-设计降雨历时（排水面积的集水时间），min；t1-地面集水时间，min；t2-在管道中流行的时间，min；L- 集水点上游各管段的长度，m； -相应各管段的设计流速，m/s。（1）地面集水时间t1的确定地面集水时间是指雨水从排水面积（汇水面积）上最远点流到第一个雨水口的时间。它受地形坡度、地面铺砌、水流路程、地面种植情况、道路纵坡和宽度等因素的影响3。所以要精确的计算出t1是很困难的，