南方某国际机场雨水调蓄工程设计

许运良 吕德华 徐振军 李 强 李 超 赵乐乐

(1.中国城市建设研究院，北京 100120，2.中国民航机场建设集团公司，北京 100102)

1 项目背景

南方某机场为华东地区重要的国际机场，一期工程已通航十余年。机场一期建设时的雨水系统设计以调蓄为主，主要利用机场内设置的1 座景观湖进行雨水调蓄，有效调蓄容积为7.2 万m3。根据二期工程规划要求，景观湖将被填埋改为工作区。同时，机场扩建后，新建的第二跑道将填埋原有外排河道。因此，导致整个机场的雨水量增加而蓄水容积减少;另外二期扩建将出租车停车场的位置设置在现有雨水泵房处。为此，机场二期雨水工程需要扩建天然蓄水容积，迁建雨水泵房。二期雨水工程在充分利用原有排水渠调蓄基础上，重新调整雨水排水分区，调整后分为东、西两区，负责机场所有工作区及部分飞行区的雨水排放。由于东西两区景观河道及雨水泵站设计相似，本文主要介绍东区新建景观河道及雨水泵站设计，为类似工程提供经验。

2 景观河道和雨水提升泵站设计原则

本设计雨水排放的设计原则为“调蓄为主，强排为辅”，在机场内修建大型景观河道以供调蓄雨水，并在洪水期起滞留作用[1]，并与机场景观结合，美化机场环境，逐步成为机场景观规划设计的新亮点[2-3]，概括为:

1)新建景观河道以调蓄暴雨洪峰流量为核心，将机场排洪减涝与机场景观和生态环境相结合，不仅有效解决机场内涝问题，而且美化机场环境和改善机场生态。

2)新建的雨水提升泵站，可对陆侧水体水面进行预降(降低3m以下)，充分利用天然水体的调蓄能力。

3)通过设置的雨水闸门有效的防止飞行区水回流至工作区景观河道明渠。

3 景观河道与雨水提升泵站规模设计

景观河道与雨水提升泵站规模设计包括工程平面布置、高程设计、基本参数设计、景观河道设计、雨水提升泵站设计，详细阐述如下。

3.1 工程平面布置

本设计依据机场规划道路设计、沿途雨水管道接入口位置和标高等条件，综合考虑景观效果、调蓄功能、少穿道路等因素，设计雨水调蓄设施。景观河道和泵站的平面图如图1所示。

景观河道沿机场二期东侧进场路和围墙布置，整体呈L型，西部有两个起点分别连接飞行区M1、M2 出水口(M2 出水口即永丰直河北端终点)，北至工作区与飞行区交界处，雨水经提升泵站提升后排入义南横河。景观河道自西端起点飞行区M1 出口至北部总长约1695 m，宽为12 m;飞行区M2 出口河道宽度为12 m，长度为115 m，此段河道在穿越东西联络隧道后汇入主河道;另在二次雷达站南侧设三角形景观湖一座，与主河道连通，占地约为1.72 ha。新建景观河道占地总面积约3.89 ha。

雨水提升泵站根据现场实际情况，布置在机场东侧围墙与义南横河交叉处，占地面积约429.6m2，另设变配电室一座，占地面积约为120.2m2。

图1 平面布置图Fig.1 Design of layout

3.2 高程设计

目前，主进场路的标高为6.1 m(机场大门)，工作区平均标高为5.8 m，现有航站楼区平均地势标高为7.00 m。正在扩建航站区地势控制标高同现有航站区标高(7.00m)持平，且新建工作区平均标高仍为5.8 m，地下水位标高3.75 m，现有河道湖面常水位标高为3.8 m。

河道高程设计主要考虑与东侧规划道路的衔接，河道顶标高为5.50，与附近道路(标高5.80m)采用缓坡绿化带连接，河道常水位3.80m，河道底标高1.80m。河道局部穿越东西联络隧道处，根据隧道院预留位置和标高，确定河道底标高为3.50m。

雨水提升泵站设在景观河道与义南横河交界处，考虑与义南横河的衔接以及避免雨季发生雨水倒灌，进水闸门、格栅、泵站及出水渠处地面标高5.70 m，泵房室内标高6.00m。

3.3 基本参数设计

1)暴雨强度公式

采用当地暴雨强度公式，暴雨强度q 为:

其中:

P-设计重现期，本设计中按P=3年设计，P=5年校核;

t1-地面集水时间，本设计中取10min;

m-折减系数，本设计中河道为梯形明渠形式，所以取1.2;

2)径流系数φ 及雨水汇水面积f

设计范围内，停机坪占地约20.00 ha，φ 取0.9;顺丰速递占地约13.33 ha，φ 取0.75;生活区占地约22.32 ha，φ 取0.75;远期预留空地39.55 ha，φ 取0.20。经计算，综合径流系数为0.55。

除以上规划用地外，东区景观河道及提升泵房还负责汇集飞行区M1、M2 及1号航站楼的部分雨水，分别为6.7 m3/s、8.6m3/s 和6.2m3/s。

3)雨水总量计算公式为

Q=φFq

综上，经计算，P=3年时，总雨水设计流量为32.66 m3/s，1h 降雨量约为10.64 万m3;P =5年时，总雨水设计流量为34.15m3/s，1h 降雨量约为11.18 万m3。

3.4 景观河道设计

机场东区现有水体为永丰直河，本期工程将对永丰直河进行清淤和改道，改道后永丰直河南起一跑道，北至飞行区M2 出口，总长约为465m，宽度约为12m，有效调蓄容积约为0.53 万m3。永丰直河不与机场外部水系连通，可用做本期工程中的雨水调蓄水体。

综合考虑东侧道路及场地规划情况，新建景观河道顶标高确定为5.50m，最高水位4.45 m，常水位3.80 m，河道底标高1.80 m。此时，河道调节水深仅为0.65 m，无法满足雨水调蓄要求，因此在暴雨来临前需提前开启雨水提升泵，保证河道水位低于2.35m，有效调节高度可达到2.10 m，调节容积为8.02 万m3;原永丰直河改道后调蓄容积约为0.53 万m3，故东区总调蓄容积为8.55 万m3。

3.5 雨水提升泵站设计

雨水经景观河道汇集至雨水提升泵站，经格栅后进入集水池，由水泵提升至出水渠排入至场外河道。进水泵站的悬浮物被格栅清除，并由螺旋输送机送至雨水泵池的污物收集，最终由污物车运出。另设变配电室1 座，位于提升泵房西侧，水泵控制柜及闸门、格栅等控制柜均设于变配电室内。

1)进水闸门

雨水提升泵站设在东部河道的中部，雨水从南北两个方向汇入泵站。泵站入口处河道宽度12 m，南北两侧各设4台手电两用不锈钢闸门，闸门尺寸为2000mm ×2500mm(B ×H)。闸门常开，当设备检修或者集水池清淤时关闭。

2)格栅

每台闸门后设1台双栅式格栅除污机，共8台，设备宽2.0m，栅条间隙30 mm。南北两侧格栅后各设1台无轴螺旋输送机输送栅渣，共2台，L =12m，并在格栅及无轴螺旋输送机上加盖遮雨棚。

3)雨水提升泵房

机场东区新建景观河道调蓄容积为8.55 万m3，1小时降雨量约为10.64 万m3，因此雨水泵站设计流量为6.0 m3/s。泵房内设潜水轴流泵4台，流量1.5m3/s，扬程5m，功率110kW。轴流泵采用井筒式安装，便于检修维护。雨水提升泵房采用半地下式结构，地下部分为集水井，地上部分为泵房。水泵出水管设有拍门，防止飞行区雨水倒流进提升泵房。

4)集水池

设计中利用景观河道作为集水池，降低工程造价。集水池内设1台超声波液位计，轴流泵可以根据集水池液位控制启停，也可以人工现场操作。集水池内主要水位如表1所示。

表1 集水池设计水位Tab.1 Design water level of collection

5)超越阀门

雨水泵房南北两侧各设超越闸门1 座，共2台，采用手电两用不锈钢闸门，闸门尺寸为2000 mm ×1800 mm(B × H)。闸门常闭，当工作区景观河道水位高于义南横河内水位时，开启闸门。

6)值班室

雨水提升泵站为季节性运行，工作人员值班室设在变配电室内。

4 结语

南方某国际机场二期建设雨水排放设计以“调蓄为主，强排为辅”为原则，新建景观河道与雨水提升泵站相结合。经2012年运行实践证明，建立的雨水调蓄系统，实现了雨季时蓄积雨水，减少了雨水资源的流失，旱季补充景观河道水体，实现了雨水资源化;消减了洪峰流量，有效的解决了机场内涝问题。该雨水调蓄系统的设计及建设将为类似项目积累一定的工程经验。

[1]Kumar R，Singh R D，Sharma K D.Water resources of India[J].Current Science，2005(5):794-811.

[2]胡先琼，李艳.深圳机场扩建工程雨洪利用可行性研究[J].中国农村水利水电，2008，5:17-19.

[3]徐建初，林建海，黄渝.雨水回用在上海浦东国际机场的应用研究[J].给水排水，33(5):90-93.

[4]《室外排水设计规范》(GB50014-2006) [s].北京:中国计划出版社，2006.