新建城区道路排水工程的设计分析

2020-11-02吴新中中国华西工程设计建设有限公司安徽分公司安徽合肥230000

安徽建筑 2020年10期

吴新中（中国华西工程设计建设有限公司安徽分公司，安徽合肥 230000）

1 引言

城镇化发展与新城区建设，客观上改变了原有河道水系及排水系统，因此，作为城市建设重要基础设施，雨水系统及污水收集输送管网系统设计，应充分考虑到新建城区的发展和特征。新建城区道路雨、污水设计应将系统性、全局性综合统筹考虑，注意河道水系、排水管道系统、近期建设与远期规划有机衔接。

某县规划单元片区位于老城区东北部，是城东组团的核心区，该建设区域与北侧已建工业园区衔接。

图1 区域道路规划图

如图规划区内，以南北向S道路分界，西侧两侧建筑、商户、各类工矿企业、学校较多，东侧为建设用地，建筑较为稀疏。区域内已建部分排水管道，同时已建存在的排涝或沟渠水系较为发达。整体地形地势北高南低，西高东低，在规划区东侧岗冲高地较多，局部低洼，如：东西向F路南侧近河道（该县主要穿城河道）部分区域，区域内道路排水设计，包括区域内雨、污水基础设施设计和建设完善。

2 设计思路与方法

对于该新建城区排水设计基本思路：

按照该县总体规划、区域控规，结合海绵城市理念和应用实践，对区域现状雨、污水进行整体梳理，汇集基础资料并分析各设计要素，确定主要雨水排出口及主要受纳河道水体、污水系统，规划布置主干管走向，以及有关控制标高，进行区域雨、污水分流、现状老合流管道截污系统总体规划与设计。

按排水工程基本设计程序，对设计道路两侧流域、汇水、服务面积进行划分，对各自区域进行计算，确定各道路设计排水管径，布置管道，结合区域内主干管及标高，按室外排水设计等相关规范标准、参数计算进行方案比选，确定本道路雨、污水管道各设计参数、管道在横断面位置的布置，绘制道路排水平面、纵断图。

设计应考虑的要素主要包括：

①地形与竖向高程；

②城市规划与发展；

③评估现状管道水系建设情况，并与已有管道、现状水系衔接；

④与相关供水、道路路网、竖向、水系、防洪排涝等规划衔接。

3 工程管线横断面位置

本次路网中路幅小于40m，一般单侧敷设雨、污水管道，其余路幅大于40m的城市主干道、干道等考虑双侧敷设相应的管道，减少管线穿越。根据文献[1]：管线从道路红线向中心线方向，布置电力、电信、给水、燃气、雨水、污水等管线。设计中路幅、管线种类、数量及规模尺寸不同时，横断面布置应综合各技术因素合理设置。同时，排水管道除雨水连接管，布置在非机动车道或人行道侧，减少对机动车道等影响，特别是路面结构、行车等，在设计细节中优化。例如：横向E道路路幅宽度为40m，设置南北两侧雨水管道，分别汇集至主干管，最终排出。同理，E道路北侧污水为主干管，承接上游服务面积内污水，最终经由纵向S道路已建主干管转输至该项老城区东南侧污水处理厂，道路南侧为污水管道，主要服务南侧区域污水接入，减少道路管道交叉穿越。其他道路、横断面布置排水管线时,需进行比选和具体分析。

4 雨水系统设计

项目所在区域内如图1建设包括纵向（A、B、C、D）、横向(E、F)道路，路网构成了区域总体路网框架。雨水系统基于现状水系、管道系统的研究，并按区域控规和防洪排涝等相关规划进行设计。

其中，上图中纵向（A、B、C、D）道路排水基本由北向南排至横向(E、F)道路雨水干管，再由E、F道路主干管分别排至区域东侧雨水排出口及南侧河道。对于区域内地势低洼处雨水，及其他片区来水采用雨水泵站提升，区域西南侧有排涝站一座。相比而言，纵向道路A、B、C、D排水方向较为明确，地形地势变化不大，横向E、F跨度大，故而地形地势变化较多，排出口依据区域竖向规划及河道、水体位置确定。

4.1 雨水设计

确定有关公式、参数、位置等如下，参考暴雨强度公式[4]：

其中，q—暴雨强度[L/(s·hm2）]；P—设计重现期（a），根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定；T—降雨历时（min）；

雨水流量：Q＝qΨF[4]（L/s）

其中，F—雨水汇水面积（hm2）；

Ψ—径流系数。

计算时，根据该地区雨水计算参数，依据汇水面积，确定管径，符合流量、流速等规范规定。例如：横向E道路雨水分为向区域东侧雨水排出口，向西侧排出口由纵向B道路雨水干管向南排至区域南侧河道。据此干管系统，进行细布、分段计算，并对道路两侧预留雨水管道进行计算。

4.2 雨水设计

①道路雨水设计在主干管、排出口确定后，进行道路平面与纵断设计，要考虑城市竖向规划设计，依据文献[2]，地面的排水坡度一般要求不宜小于3‰，以及文献[3]道路坡度设计的有关规定，注意不同规范对比。

②对于道路两侧用地，结合用地规划，例如对图1道路E两侧多为居住、体育、工业等用地，雨水设计径流系数根据不同用地进行计算取值，而F道路在S道路西侧有部分用地是绿化及调蓄水体用地，且该部分调蓄水体可作为排水出口。因此，在排水设计时注意结合规划，细致分析和计算。

③道路雨水设计中，应注意到现有沟渠水系衔接和处理。结合排水规划及防洪排涝有关规划规定，对已有现状水系进行断面、高程测量后，依据规划和具体分析，确定排出口，与水系河道等衔接。

④对于本区域中地势低洼处、现有易涝点雨水，应依据规划绿地系统和调蓄位置，对洼地有条件时，适当填高，若恰好位于今后规划绿地、调蓄系统中，可依据海绵城市理念和做法处理。

⑤雨水口布置的间距结合路幅及分配、道路坡度等因素计算确定，注意在道路相对低点及纵断面凹点附近（均需计算确定位置），应增设雨水口，以避免路面积水。另外对于道路结构层、绿化带雨水可根据技术要求通过渗透盲沟等措施接入市政道路雨水系统内。

因此，雨水系统设计，本质上既要考虑道路雨水本身，也要考虑道路两侧雨水的汇集，并做好雨水管道与相关水系、河道的衔接。

5 污水系统设计

污水设计根据规划及用地性质，确定设计标准，规划布置管线位置，确定主干管位置和排入点标高，排放系数以及与相关道路污水管道衔接关系。

依据该县中心城区总体规划、排水规划及本区域控规，按文献[4]居民生活及综合生活污水量定额，按当地用水定额80%～90%，排放系数取值按文献[5]，污水时、日、总变化系数等按计算取值。

道路污水设计应对两侧现状污水管道、居住小区生活污水、企业工业污水、合流管道情况等进行相应了解、计算和方案确定。例如上图中E道路，在起始段，跨越河道，与现状小区污水衔接，以及起点处已建道路排水对接。本次E道路设计，起点既考虑已建道路污水底高程接入E道路，同时，今后预留有沿河污水管道接入，均应详细实地踏勘与了解，做到精准设计，近期与远期规划结合。

对于类似于上图中A、E、F道路在起点段与现状小区、企业用户污水管道衔接，注意考虑：对现有合流管道进行截污设计后，污水接入本道路管道，预留相应管径预留管与现状西侧某道路污水管道衔接。

总体上，污水总的排出口在S道路主干管，最终A—F道路污水通过直接或间接转输进入该主干管，向南至现有城区东南侧污水处理厂。例如E道路北侧污水干管承接上游工业园区及本道路北侧部分污水，故全线管道底高较低，最深处达到十多米，其次由于沿途经过岗地高坡，该段道路两侧目前为居住建设用地，考虑到建设时序不一，故而进行方案比选后，局部路段进行顶管设计，以便顺利接入下游污水处理厂主干管。经过规划建设后，目前该区域雨水系统已得到完善，污水主干管同主城区污水管网系统顺利衔接，进一步完善了排水管网系统，污水处理厂污水收集、运行良好。