陕西水利博物馆水土保持与环境治理工程设计浅析

2018-09-21，，

地下水 2018年5期

，，

(陕西省水工程勘察规划研究院，陕西西安 710003)

近年来，全球气温继续增暖，季风气候、地理环境导致水患日益严重。随着城市建设开发力度的不断加大，降雨入渗降低，地面径流增加，雨水资源没有得到有效合理利用。但同时，雨水利用率低，现有的排水管网设计标准较低，往往无法满足强降雨造成的排水需求，从而引发洪涝灾害。党的十九大把坚持人与自然和谐共生纳入新时代坚持和发展中国特色社会主义的基本方略，把水利摆在九大基础设施网络建设之首。人与环境协调发展在我国今后的建设道路上起到至关重要的作用。

陕西水利博物馆是陕西水文化建设的标志性工程，同时也是陕西首座集水文化收藏、展示、研究、水科普教育及园林景观艺术于一体的水利专业博物馆。借助博物馆这一有利平台，通过建设雨水回收循环利用示范工程，从而推广“海绵城市”建设理念，宣传城市水土流失以及水土保持的重要性，推动水生态文明建设。

1 概述

陕西水利博物馆坐落于咸阳市泾阳县王桥镇，距郑国渠遗址7 km，距西安市60 km。主展馆分为古代水利、近代水利(李仪祉专区)、现代水利、水利科普等四个展区，展示了陕西悠久的治水历史和光辉灿烂的治水文化。

本工程依托场馆整体生态景观布局。通过对天然降雨收集(截排水沟)、净化(生物沉淀池)、利用(景观喷泉、水池、荷花池)，从而达到雨水重复循环利用效果。循环系统每个环节，均设有断面展示区域，让人们近距离了解认识系统的工作原理，从而达到宣传教育珍惜水、节约水、保护水的目的。

郑国渠的第6代工程-泾惠渠总干渠自西向东穿过博物馆，将场馆分割为南北两个区域。依据这一特点，规划布置南北两个独立治理区域。每个区域包括雨水收集系统，雨水循环利用系统，补水系统，放空系统四部分。

北区通过新建截水沟，结合场馆四周已建排水沟，收集降雨，最终汇流于生物过滤池。收集到的雨水经过沉淀及过滤净化，通过水泵提升至景观水池及百米浮雕墙水池，再通过重力自流回主馆四周水池，完成三处水体循环流动。景观池内最低处设放空管，更换水体时，将余水经水沟抽排至泾惠渠。

南区水文化大道及东西两侧绿化区域为集水区，雨水最终汇集于南侧的断面展现区域。雨水经卵石过滤之后汇流至荷花池(生物过滤)，处理之后的雨水提升至南区喷泉池处。水景观与生物过滤水体之间的互动、展现，实现水体的循环使用。喷泉池设放空管，排至西侧水沟。

2 设计方案分析

2.1 雨水径流计算

根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2016)，雨水设计径流总量按下式计算：

W=10ψhyF

(1)

统计泾阳县年均降雨量553.3 mm，一年一遇日降雨量为29.2 mm。大块石铺砌路面径流系数取0.65，绿地径流系数取0.10，按地面种类加权平均计算综合径流系数。

表1 径流总量计算结果

采用推理公式计算雨水设计流量，公式如下：

Qs=qψF

(2)

设计暴雨强度，按以下公式计算：

(3)

根据《室外排水设计规范》，雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定，重要干道、重要地区，应采用3～5 a，本次设计重现期(P)采用3 a一遇。

2.2 方案分析

北区收集利用系统设计(集水沟、生物过滤池、蓄水池、景观池)：

北区雨水收集设计：于场馆北侧山坡坡顶围墙处和踏步两侧修建集水沟，并将主馆北侧原东西向排水沟改建为φ160PVC管道进行雨水收集。最终汇集于文化广场西北处的下凹式生物过滤池。雨水经沉淀后流进PP模块之中，处理后的雨水提升至北区喷泉处(图1)。

图1 北区雨水收集设计

循环水量确定：三个水池容量大小不一，为达到自流效果，连通渠道贴地面布置，无水头压力。考虑视觉效果及实际运用条件，最宽处过水断面设计尺寸2.0×0.2 m(宽×高)。经过水力计算，过流量0.121 m3/s。以此确定循环流量。考虑溢流面水舌厚度为0.04 m，则溢流宽度为10.0 m。水池总宽为25.0 m。则在溢流量上布置挑台，压缩过流断面。喷泉池抽入百米浮雕池和主馆池流量分别为0.044 m3/s，0.077 m3/s。满足循环条件。

潜水泵设计：潜水泵将水从景观池抽至百米浮雕水池，及主馆四周水池。设计流量为0.121 m3/s，上水面高程102.23 m，下水面高程99.40 m，净扬程2.83 m。依据流量、扬程，选择WL2 290～670潜水泵1台。

生物过滤池设计：集雨管雨水汇至新建生物过滤池。粗滤后进入PP模块中进一步过滤、储存。三年一遇日降雨量为29.2 mm，日最大径流总量为698.1 m3。新建圆形下凹式生物过滤池尺寸D为10.0 m，深度为1.5 m，面积为100 m2，蓄水量按100 m3考虑。在生物过滤池中经过简单的沉淀，排入PP模块组合而成的雨水储水池中，多余降雨沿排水沟排走(图2)。

图2 生物过滤池

南区收集利用系统设计(管沟、植草沟、生物过滤、景观池)：

南区雨水收集设计：沿东西两侧水文化大道路侧布置集雨管道φ90PVC管。两侧绿化带内，间隔40.0 m布置横向植草沟，长5.0 m，各5条。沟底为φ160PVC管与纵向集雨管相连通。雨水最终汇集于场馆南侧的断面展现区域，然后至50.00 m3荷花池(生物过滤)，处理之后的雨水提升至南区喷泉池，用于喷泉景观播撒(图3)。