山西转型综合改革示范区人民路雨水系统设计方案研究

侯 深 贞

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

1 项目背景

山西转型综合改革示范区潇河产业园区太原起步区范围：北起太原西南铁路环线南规划路，南至规划文源路，西起规划人民路，东至大西铁路、太原市界，规划总面积57.3 km2。太原起步区以潇河为界划分为2个排水分区。潇河以北为潇河分区，雨水排入潇河；潇河以南为象峪河分区，雨水排入象峪河。

人民路雨水系统属于潇河分区,汇水范围北起辛村街，南至规划小牛线，西起人民路，东至太焦高铁、大西线，汇水面积1 141 hm2。雨水主干管渠沿辛村街、人民路布置。

2 设计标准及参数

人民路雨水系统汇水范围为11.41 km2，按照GB 51174—2017城镇雨水调蓄工程技术规范3.1.2条中关于雨水设计流量计算的相关规定，本工程采用以数学模型法模拟为主，以恒定均匀流推理公式即暴雨强度公式校核模拟结果的方法确定系统的雨水径流量。

根据《山西转型综合改革示范区潇河产业园区太原起步区雨水防涝专项规划(2016—2030年)》确定的汇水范围和管网布置形式进行降雨径流量计算，计算主要参数如下。

2.1 雨水设计重现期

1)主干管渠和次干管渠5年一遇，支管3年一遇；2)居住用地、一般商业用地、工业用地、一般固定避难场所3年一遇；3)核心办公区、核心商业区、中心防灾避难场所等重要地区5年一遇；4)下穿式立交桥：一般道路10年一遇，主干道路20年一遇，快速路30年一遇。

2.2 径流系数

ψ综合=0.60，ψ绿地=0.15，ψ立交=0.90。

2.3 暴雨强度公式

其中，q为暴雨强度，L/(hm2·s)；P为雨水管渠设计重现期，年；t为降雨历时，min，t=t1+t2，t1为地面集水时间，取10 min，t2为管道流行时间，min。

2.4 调蓄量的计算

当调蓄池设施用于源头径流总量和污染物控制以及分流制排水系统径流污染时，调蓄量的确定按下式计算：

V=10DFψβ。

其中，V为雨水蓄存容积；D为单位面积调蓄深度，mm，源头雨水调蓄工程可按照年径流总量控制率对应的单位面积调蓄深度进行计算，分流制排水系统径流污染控制的雨水调蓄工程可取4 mm～8 mm；F为汇水面积，hm2；ψ为综合径流系数；β为安全系数，一般取1.1～1.5。

3 工程设计方案

本工程采用Infoworks ICM模型对人民路雨水系统进行模拟。为确保综改区太原起步区的排水防涝安全，增加人民路雨水系统范围内水体景观面积，体现海绵城市设计理念。以Infoworks ICM 数学模型法模拟为依据，对人民路雨水系统进行了系统设计，在人民路主干管沿线共设置了3座中途调蓄池及1座末端调蓄池。

3.1 径流量的校核

通过推理公式计算，发生管涵设计重现期(P=5)降雨时，人民路雨水系统汇水范围内末端雨水管网峰值径流量为45.54 m3/s，对应汇流时间为107.3 min。

通过模拟，发生管涵设计重现期(P=5)降雨时，人民路雨水系统汇水范围内末端雨水管网峰值径流量为47.48 m3/s，对应汇流时间为132 min。

3.2 重现期为5年及50年模拟计算

通过模拟设计重现期为5年及50年时，人民路主干管、各中途调蓄池及末端调蓄池运行情况，不断调整中途及末端调蓄池设计池容及各中途调蓄池下游方涵峰值过流量，最终确定技术可行的雨水系统优化组合。

人民路雨水系统拟采用脱过方式运行，调蓄池和泵站通过中控系统联动运行，降雨发生时雨水经管网系统汇流至人民路主干管，径流雨水优先经主干管进入末端泵站系统抽排至潇河；当中途调蓄池对应位置的主干管径流量大于设计控制的峰值径流量时，启动中途调蓄池。1号、2号、3号中途调蓄池设计主要参数如下：

1)1号调蓄池拟位于辛村街与大运路交叉口西南角规划绿带内，该调蓄池设计为敞口式调蓄池，占地约0.56万m2。调蓄池出口峰值径流量16.0 m3/s。

2)2号调蓄池拟位于辛村街与真武路交叉口西南角规划绿带内，该调蓄池设计为敞口式调蓄池，占地约0.48万m2。调蓄池出口峰值径流量20.0 m3/s。

3)3号调蓄池拟位于辛村街与人民路交叉口东北角规划绿带内，该调蓄池设计为敞口式调蓄池，占地约3.1万m2。调蓄池出口峰值径流量16.0 m3/s。

末端调蓄池(4号调蓄池)拟位于人民路与潇河北路交叉口东南角规划绿带内，该调蓄池设计为全地下调蓄池，占地约0.56万m2。调蓄池平面净尺寸为100 m×56.0 m。

上述运行方式可以实现潇河分区人民路雨水系统设计重现期5年降雨强度下管道为重力流运行状态。发生大于5年、小于50年一遇内涝设计标准下降雨时，通过沿线中途调蓄池及脱过流量控制，充分利用管道调蓄和中途调蓄，通过管道短时间压力流状态运行，实现超标雨水调蓄，保证区域不内涝。

1号、2号、3号中途调蓄池同时具有雨水调蓄功能和景观湖功能。设计为自排空，即调蓄池下层蓄有景观湖水，调蓄池雨水调蓄功能区的底高程即是景观湖常水位，同时也是调蓄池与雨水主干管连通方涵的底高程。调蓄池采用生态放坡形式与周边地形自然连接，为敞口式设计。通过调蓄池下游峰值径流量控制闸门，可以充分发挥中途调蓄和其上游管道调蓄空间，保证人民路雨水系统排水安全。

4 工程的完整性及分期建设计划分析

4.1 人民路雨水系统的完整性

人民路雨水系统由人民路雨水管网、人民路雨水泵站、3座中途调蓄池及1座末端调蓄池组成，共同保障区域的排水安全。

4.2 人民路雨水系统的运行控制

人民路雨水系统内雨水泵站、3座中途调蓄池及1座末端调蓄池是一个完整的有机整体。需要协调控制联动运行。雨水泵站及末端调蓄池的安全完全依赖于对3座中途调蓄池下泄流量的控制。因此系统的自控及设备至关重要，后续工程推进过程中要充分考虑自控及设备的可靠性、稳定性、灵敏度。

4.3 分期建设计划

根据综改区相关建设计划，区域内雨水管网建设需结合路网建设进度逐步建设完善。目前，人民路雨水系统汇水范围内，雨水管网还远未完善，区域下垫面以可渗透的土地为主，管涵设计重现期范围内降雨的雨水径流量可以通过20 m3/s的泵站系统顺畅排出，不需要调蓄池进行径流削峰。

因此，设计对人民路雨水系统进行分期实施，近期实施雨水泵站工程，满足近期汇水范围内径流雨水的排放需求，保证区域排水安全和相关建设工程的推进。远期实施末端调蓄池工程。3座中途调蓄池建设根据后续雨水管网系统建设完善过程中雨水径流量变化情况，结合综改区起步区整体建设进度适时启动，确保区域排水安全。

5 结语

本工程从项目建设的背景出发，通过对山西转型综合改革示范区潇河产业园区太原起步区排水现状的描述和相关城市建设的介绍，阐明了人民路雨水泵站及调蓄池在潇河产业园区太原起步区排水防涝和防洪系统的重要作用，揭示了本工程建设的必要性与紧迫性。

本工程的实施，将为潇河以北人民路雨水泵站抽排系统汇水区域内的雨水提供可靠的排水出路，保证该地区雨水的顺畅排除和道路交通的安全性，极大地推动整个区域的快速发展。