天津市静海经济技术开发区雨水排放系统设计思路

□文/张慧芬

天津市静海经济技术开发区雨水排放系统设计思路

□文/张慧芬

通过天津市静海经济技术开发区河道水系梳理项目的设计工作，对水系发达地区雨水排放的设计思路进行了探索，总结了设计过程中遇到的一些问题并提出解决方法。

雨水排放；水系；排沥河道

天津市静海区地处华北平原北部，天津市西南部，距天津市区40 km。静海经济技术开发区位于静海中北部，静海新城和团泊新城之间，总体呈南北狭长形。四至范围：南起崔杨路，北至独流减河南路，西起津沧高速，东至京沪高铁，规划面积约39 km2。区内主要用地为工业、居住及商业用地。

近年来，随着当地对开发区开发建设的大力推进，使得开发区迅速崛起，开发建设项目如火如荼。但是，区内涝频发，暴雨时积水严重，给区企业带来极大的经济损失。随着大量企业入驻开发区，雨水排放设施与地块开发不匹配的问题日益严峻，逐渐引起了相关部门的高度重视。

本文对静海经济技术开发区河道水系的梳理，以低影响开发建设为前提，结合海绵城市的建设理念，充分利用周边河道水系，以河网水系蓄排为设计原则，通过对地块雨水量的计算、管道的合理布置、排放出路的优化等手段，搭建开发区雨水蓄排的绿色骨架，降低开发投资，减少雨水管道工程的规模，增加景观效果，使雨水资源化。

1　地域及水系现状

1.1自然环境

静海经济技术开发区于1992年6月由天津市人民政府批准建立。目前区域内约50%路网已基本形成，大量企业入驻，主要以汽车、自行车的整车及零部件产业，现代服务业为主。静海属暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温13.4℃，降水量536.4 mm/a，蒸发量约1 800 mm/a。园区地面标高2.1～3.0 m，总体地势东西两侧高，中间低，北高南低。

1.2水系现状

开发区周边水系发达，拥有市管一级河道一条，独流减河；区管二级河道4条，运东排干、生产河、迎丰渠及互助渠；开发区管骨干排沥河道4条，南环河、景观河、四号路边沟及津沧高速边沟。区内雨水均采用重力自流的方式进入河道，运东排干作为区内主要的排水出路，最终经扬水站提升排入园区北侧的独流减河。现状存在3座扬水站，设计规模均为2 m3/s，雨季时将片区内河道的雨水提升排入运东排干内。

1.3排沥存在问题

开发区的快速发展，使大量的农田和荒地成为工业、商业及城市建设用地，硬地面积急剧增加，同时开发过程中将许多坑塘、湿地进行了填埋，雨水径流系数增大、调蓄能力下降，在相同降雨条件下，排沥需求大大增加，现有的排沥设施已远不能满足要求。

开发区周边主要排沥河道均为南北走向，纵向河道水系丰富，缺乏横向沟通水系。园区地势低平，部分地块地面高程低于河道水位，大雨时基本需要机排；河道水流方向与地势走向相反，加之东西高、中间低的地势，大雨情况下易造成积水。若区内河道与外围二级河道沟通闸门不能及时开启，严重时会造成河水倒灌情况。现状区内雨水主要通过横向雨水管道自东向西排入津沧高速边沟，后经扬水泵站提升排入运东排干内，排水最终出路单一，安全系数低。主要排沥河道淤积严重，堤防下沉，部分河道段被农田、建筑物侵占，致使排水能力下降。

现状雨水管网等排水设施的配套建设均滞后于城市建设的发展，设计标准偏低。地块雨水均由雨水管道收集后就近排入周边河道内，但管道规模不足，设计坡度偏小，不利于重力自流接入下游河道，暴雨时积水严重。

2　设计原则

1）立足于海绵城市、低影响开发的建设理念，结合雨水排放标准提升需求，对静海经济技术开发区雨水排放系统进行详细的梳理及规划，全面提高静海经济技术开发区的防涝减灾能力。

2）根据静海经济技术开发区的发展定位，在深入分析园区水系及排水系统的现状的基础上，通过科学的计算，提出经济合理、切实可行的方案。

3）将天津市城市总体规划与静海县总体规划相协调，以开发区防洪排涝安全为基本前提进行设计。

4）充分发挥原有排水设施的作用，在现有排水系统的基础上进行改造，使新规划系统与原系统有机结合，通过合理布局解决开发区近远期的排水需求。

5）由于开发区雨水排放均采用重力自流的方式，水系定位为雨季排水明渠（排沥河道），区内河道兼顾景观功能，设计中采用雨水管渠的计算公式计算明渠流量及渠道断面。

3　工程设计

3.1设计标准

3.1.1雨水量计算

本工程采用天津市暴雨强度公式来计算雨水量，雨水管网按无压、满流计算。

1）设计降雨重现期P。根据《给排水设计手册（第五册）》，对于城镇河流流域面积较小（＜30 km2）的地区，如按城市雨水管道流量计算公式计算洪流量，局部一般区域设计重现期采用1～5 a。根据GB 50014—2006《室外排水设计规范（2014年版）》规定，中等城市和小城市雨水管渠设计重现期采用2～3 a，中等城市和小城市中心城区的重要地区雨水管渠设计重现期采用3～5 a。结合静海经济技术开发区发展定位，本次雨水管渠设计重现期采用3 a计算。

2）径流系数ψ。参考同类型项目，径流系数ψ取0.6。

3）折减系数m。结合天津市中心城区建设理念，本次雨水管道折减系数m取2.0，明渠m取1.2。

3.1.2河道计算（明渠）

式中：v为平均流速，m/s；Q为流量，m3/s；R为水力半径，m；i为河渠底坡；C为流速系数（谢才系数），m0.5/s；w为过水断面面积，m2。

式中：n为糙率，干砌块石护面取0.025。

3.2雨水管道系统设计

在新型城镇化建设过程中，应推广和应用低影响开发建设模式，加大城市径流雨水源头减排的刚性约束，优先利用自然排水系统，建设生态排水设施，充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用。

开发区水系较为发达，地块呈狭长型，纵向的运东排干和迎丰渠、生产河可作为区域的排水出路。本设计考虑充分利用自然排水系统，雨水管道系统的设计采用重力自流的方式，雨水通过雨水管网收集后就近排入周边的河道内。

根据现状管网及河道的分布情况，将园区雨水分为7个雨水系统，见图1。其中，1#雨水系统汇水面积643 hm2；2#雨水系统汇水面积700 hm2；3#雨水系统汇水面积346 hm2；4#雨水系统汇水面积693 hm2；5#雨水系统汇水面积437 hm2；6#雨水系统汇水面积665 hm2；7#雨水系统汇水面积406 hm2。

图1　雨水系统分区

根据雨水管网计算，本次规划范围内设计雨水累计总流量约为193 m3/s。

3.3水系总体设计

水系的梳理工作应充分结合规划区域的地势现状、规划路网布局及地块标高进行统一的规划，使区域形成河网密集、水系发达、水流清澈的城市环境。在充分利用现有河道的基础上，最大限度的沟通河道，使园区河道联网成片、互联互通，提高河网调洪蓄涝的能力，改善河道水体水动力条件，保障水质。

开发区南北狭长，利用现状纵向河道作为雨水排水主要出路，同时新建或改造贯通开发区东西的河道，沟通迎丰渠，减小运东排干的压力。运东排干作为现状开发区的主要排水出路，同时承载静海新城片区的雨水排放，河道水位较高，暴雨时易造成倒灌。本次设计将生产河，迎丰渠及运东排干作为开发区排沥出路，通过泵、闸调节开发区雨水排放，实现雨水排放调度有序。通过水系梳理，使开发区内形成“四横三纵”的水系格局，“四横”即四号路边沟、金海道河、南环河及互助渠。“三纵”即津沧高速边沟、景观河及东环河。汛期时河道作为防洪排涝的通道，非汛期的河道兼具景观美化功能，提升开发区城市形象。

静海经济技术开发区需疏浚和拓宽改造河道有3条，分别为四号路边沟、津沧高速辅道边沟、东环河（七号路—八号路）；需新建河道3条，分别为金海道河、东环河、景观河（十里长街—金海道河）；南环河与互助渠维持现状并进行护砌。新建双排DN2 000 mm雨水管道沟通景观河与南环河，保障雨季排水畅通。本次规划新建河道约7.2 km，拓宽整理河道约10.8 km，护砌河道约4.2 km，疏浚河道约8.8 km。

新建3座扬水站，规模均为10 m3/s，满足一昼夜（24 h）内完成排涝准备工作。规划1#扬水站位于四号路边沟与迎丰渠交汇处；规划2#扬水站位于金海道河与生产河交汇处；规划3#扬水站位于互助渠和生产河交汇处，见图2。

图2　水系规划

同时，运营管理单位应做到密切监视雨水情信息，雨前提前腾空管道及河道，起到雨水调蓄的作用。雨中泵站满负荷运行，雨停车不停［1］。

3.4河道断面选择

随着工业化、城市化步伐的加快，河道整治将不再局限于河道水利功能，同时还要根据地区规划的功能性、多样性，具备景观、旅游、生态等功能。整治河道、改善水环境，现已成为社会观众的焦点，在河道治理中，综合考虑各方面因素选择适当的断面形式，使人类充分利用水资源，是一项十分重要的工作。

河道应根据不同的功能要求，设计不同的河道断面形式。一般河道断面形式分为3类，复合式断面、梯形断面和矩形断面。矩形断面和梯形断面占地面积少，可用于城镇中的河道。复合式断面占地面积大，适用于河滩开阔的山溪性河道，不需修筑防洪堤。对于违规占用河道、改变河道断面及河道形式的问题，在占地条件允许的条件下，尽量可以将占用或改变河道部分向外侧拓展至原断面形式，只有在此情况下，河道才与原河道断面过水能力保持一致。若占地条件不允许，采用矩形断面更节省占地。

津沧高速边沟及东环河位于开发区外围，用地充裕且无较高景观要求，采用不护砌的梯形断面结构。四号路边沟、南环河及互助渠均为现状河道，位于开发区内部，河道断面较宽，维持原梯形断面，考虑到景观要求需进行护砌。新建金海道河及景观河位于开发区内部，河道沿线用地有限制，采用矩形断面。

4　结语

静海经济技术开发区的快速发展，增加了区域排沥的强度，使得区域排沥难度大大提高，现有的排沥设施已远远不能满足排沥要求。本文结合静海经济技术开发区雨水排放系统的设计工作，从雨水管网系统优化、河道梳理两个方面对区域排沥能力进行提升，将海绵城市的设计理念贯穿整个设计过程，提出河网水系蓄排方案，实现雨水资源化，为河道水系设计工作的开展提供了参考和借鉴。

［1］王国良，张望来.天津2012年城乡排沥问题反思与对策［J］.中国防汛抗旱，2012，22（6）：4-5.

TU992

C

1008-3197（2016）03-67-03

2015-12-18

张慧芬/女，1982年出生，工程师，上海市城市建设设计研究院天津分院，从事给排水设计工作。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.024