雨水系统管理（精选十篇）
雨水系统管理 篇1
雨水是大自然给予“地球村”的恩赐, 地球上包括人类在内的所有生灵都仰仗这种恩赐才得以生存繁衍。今年入夏以来, 我国大面积出现强降雨天气, 各城市都普遍出现城市积水问题。城市交通首先受到危害, 即便是20分钟的暴雨也能使公路立交桥下造成积水, 导致涉水车辆的熄火, 形成交通堵塞。更为严重的积水使城市街道、民房、商业、仓库、地下停车场、工厂、机关、学校等受到影响, 造成经济损失十分巨大, 如果处置不当或救助不及时还可能造成人员的伤亡。城市里的雨洪积水究竟是谁之过?为什么上天赐予我们的“无根之水”在城市无立足之地?此时人们是否应该认真地反思一下, 雨水系统管理该从何管起呢?
2 水在大自然中的水文循环
水主要受太阳辐射和地心引力这两种作用而不停的运动, 表现形式为四大类型:降水、蒸发、渗流和径流, 统称为水文现象。降水的形式有雨、雪、冰、雹等;蒸发则是地表向空中逸散水分;渗流是水从地表渗入地下, 并在地下土壤内运动的过程。径流是水在地面上流动的现象。径流形成的过程可分为四个阶段:1) 降雨过程:降雨的大小和它在时间和空间上的分布决定着径流量的大小和变化。2) 蓄渗过程:降雨全部消耗于植物截留、土壤下渗、地面填洼及流域蒸发, 当降雨量超过蓄渗量时形成地面细流。3) 坡地漫流过程:漫流在不透水的地方和坡面陡峭处首先形成, 逐渐填满地势坑洼地带。4) 河槽集流过程:进入河槽的水流沿河槽纵向流动, 水量自上而下游逐渐增加, 形成洪水。任何地防降雨的蒸发、径流、入渗都是有一定比例, 比例会随着地形、地貌、气候、土壤等自然条件的差异而差异, 降雨、蒸发、径流、渗流过程是循环往复的。
3 城市雨水系统管理现状及存在的问题
我国现行的水务管理体制是一个多元结构的系统:设计部门负责城市排水管网设计;市政维护部门负责排水管网的疏通;水利部门负责水资源利用和防洪;环保部门负责污水的治理和达标排放。
首先设计部门按照国家排水设计规范和各地的暴雨强度进行雨水径流量计算, 重现期和径流系数是其重要参数, 重现期的选取根据城市性质、重要性及汇水地区类型、地形特点和气候条件等因素确定, 对重要干道、重要地区和短期积水能引起严重后果的地区, 重现期采用3—5年, 一般地区采用1—3年, 在特别重要地区采用更高标准 (如北京天安门广场按10年一遇的重现期设计) , 在一些次要地区或排水条件好的地区适当降低。同样径流系数按城市用地分为城市中心区、一般规划区和公园绿地等采用不同数值 (城市中心区0.65—0.85, 一般规划区0.45—0.60, 公园绿地0.20—0.45) 。在实际的城市化建设中高楼大厦、柏油马路、城市广场、立交桥、停车场等越来越多, 市区内裸露土地越来越少, 公园、绿地面积不能得到有效保证, 蒸发、入渗的通路已被不透水地面所阻断, 降水中的80%到90%都变成了径流, 局部径流系数甚至增大到0.9以上, 作为水循环中的蒸发、径流、入渗比例无法维持, 原本缓慢汇集的雨水径流在不透水路面的帮助下, 以最快的速度向城区的低洼地带集中, 并在最短的时间内形成积水, 最终演化为“水灾”。可见在现行的设计标准和我国现有的经济实力决定下雨水管道的排水能力是有限的, 人们总是试图通过加大城市的排水能力来缓解城市积水问题, 其结果却往往事与愿违。不断加快的城市地域规模和地表硬化面积总是领先于城市排水能力的更新, 使原本已经不堪重负的城市排水管网总是处于超负荷运转中。
城市排水设施是城市的软肋, 把污水集中通过污水干管送到十几公里以外的污水处理厂集中处理, 这种大截排方式可减少污水处理厂的数量, 降低污水处理厂的投资, 但是也造成污水管网配套困难, 拉长了污水管道配套的周期, 使一些工矿企业的污水不能及时进入污水处理厂, 并且我国大部分城市污水处理厂刚刚开始建设, 许多城市处于雨污合流制向分流制的过度期, 旧城区一般为雨污合流制。合流管道普遍存在排水标准低、质量差、渗漏严重等现象, 市政维护管理部门工作环境差、工资水平低、机械设备配备落后, 与快速发展的城市化水平形成反差。排水管网维护不及时, 管道堵塞现象时有发生, 导致城市大雨大灾, 小雨小灾, 市政维护管理部门作为城市的保姆也常常感到力不从心。
随着城市人口的聚集, 土地资源日益紧缺, 河道两岸土地陆续被开发利用, 河道任意被裁弯取直, 河道蓝线缺乏有效控制, 河岸空间遭到侵占, 沿河建筑背对河岸, 导致河流空间被钢筋混凝土墙壁隔离, 河流沿岸成为城市卫生死角, 各种垃圾侵占河道。在河道防洪中机械地执行一百年一遇、五十年一遇的设计标准, 为保护城市安全, 河堤年年加高, 并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸, 水泥衬底和护衬之后, 割裂了土壤与水体的关系, 使水系与土地及其生物环境相分离, 生态功能随之消失, 河流完全被人工化、渠道化, 破坏了自然河流的生态链, 破坏了生态环境, 从而失去了自净能力。当城市河道水质污染严重, 恶臭难忍时, 干脆“活埋”了事, 每年都有成千条的河道被填埋, 致使许多优美的明河变成了暗渠, 原来流动互通的水系变成了支离破碎的水沟。城市水面积急剧减少, 城市蓄洪调洪的能力越来越低, 一遇降雨, 水位一年比一年高, 灾情一年比一年大。人与河道争地, 人不给水出路, 水不给人留情, 致使城市排水的矛盾日益突出。
流经城市的水系普遍严重污染, 许多大江大河的城市段已达不到Ⅲ类水水质标准, 能饮用的地面水已所剩无几。据全国2222个监测站的统计, 在138个城市河段中, 符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%, 超过Ⅴ类水质的占到38%。
可见:尽管与水相关的管理机构很多, 却没有一个部门是真正全方位地关注城市雨水的, 他们所共同关注的问题只是如何将降落到城市的雨水尽快地疏干排净。简而言之, 城市的雨水管理在实际管理中已经被边缘化:似乎都在管又都不管。
4 对城市雨水系统管理发展方向及对策
针对雨水系统管理现状, 解决存在问题的出路在哪里呢?笔者认为出路就在与城市化同步的分散式雨水管理。
4.1 实现雨污分流, 加大雨水利用是城市雨水系统管理的核心
要在城市化的同时因地制宜地推进雨水管理, 核心问题是要实现雨污分流, 让雨水和污水各行其道。除了特定的管网外, 还要在降水落地之时起进行雨污分流。要在雨水落地处与传统的排水口之间, 利用一切可利用的空间通过集蓄、缓存、下渗等手段定量地调控降水的径流、蒸发、集蓄和入渗, 安排雨水进入水循环。如何安排雨水进入水循环?如屋顶、马路、广场、操场、绿地、高速公路等都是很好雨水收集点, 只要在小区的绿地下建蓄水池 (可与消防水池合建) , 或在高速公路沿线隔一定距离建小型蓄水池 (有条件的还可把各个蓄水池串联起来, 使分散的蓄水池变成统一的蓄水系统) , 上部留出供取水和清扫池底垃圾的洞口, 池顶覆盖土壤并种植绿化, 实现雨水的集蓄、缓存。集蓄水量可以满足城市浇灌绿化、冲洗厕所、浇洒道路等公益用水及洗车等新兴用水行业需求, 只要措施得当, 集蓄雨水完全可以通过再利用, 缓解自来水供应的负担, 增加雨水下渗量, 多余的雨水才进入雨水排放管道, 有效的把对城市排水管网的依赖程度降至最低。
4.2 雨水就近入渗是维系城市水文循环的基础
从水文循环的角度来看, 地下水入渗通道和地表径流通道的畅通有着同样重要的意义, 前者关乎降雨回补地下水的能力, 后者则关乎地表水系功能的重建, 都涉及水文循环的休养生息。与“以排放为主”的传统模式不同, 分散式雨水系统管理模式更注重维护雨水“入渗”通道, 强调以入渗为主、径流为辅, 注重入渗与径流的比例分配, 具体实践中要求加强小区绿化工作, 不得侵占绿地, 新建区绿地率不得小于30%, 老城区绿地率不得小于25%。从上世纪60年代起, 德国就努力开发各种雨水渗透装置, 并制订了一系列规章制度。可以借鉴德国的经验, 在新建工业、商业及居民小区时, 设置雨水利用装置, 没有雨水利用装置的, 政府将征收占建筑物造价2%的雨水排放设施费和雨水排放费, 对于能主动收集使用雨水的住户, 政府每年给予“雨水利用补助”。在城市人行道、步行街、自行车道等受压不大的地方铺设透水性路面, 使雨水顺利渗透, 地面的热反射低于全硬化地面。各种透水性路面雨季透水, 冬季化雪, 平衡了城市生态系统, 对粉尘也有较强的吸附力, 减少扬尘污染, 可降低噪音, 也使地下水位迅速回升, 缓解地下水资源紧缺, 增加城市居住的舒适度,
4.3 减少雨水径流量是城市雨水系统管理的根本目标
在城市雨水下渗的自然通道得以逐渐恢复下, 地面硬化所导致的径流问题势必得到有效遏制。降低城区的径流系数, 使雨水在该地区落地后的蒸发、入渗和径流量达到接近自然状态下的指标值就是雨水系统管理的根本目标。国内外居民小区、商业用地和工业园区的应用实例表明, 这种管理模式不仅可以有效缓解城市排水管网的压力, 进而使城市摆脱排水管网的铺设滞后于城市发展的恶性循环, 而且可以减少排水系统的建造成本。
4.4 分散式管理是城市雨水系统管理的主要模式
以见缝插针、积少成多为特征的分散式雨水系统管理就是各个小区各自为战, 独立实现雨污水的分流和管理。已有成功的实例表明, 在新建小区、商业用地和工业园区, 通过适当的管理措施, 将硬化地面造成的径流量降低15%, 可以完全脱离传统意义上的公用排水管网。
4.5 实现人和自然的和谐是雨水系统管理的目的
为了人类自身的利益, 城市雨水的管理者还必须承担起应有的生态责任, 从实现人与自然的和谐共存的高度, 来推进城市雨水的统筹管理。要从时间、空间和部门的多角度实现统筹管理。从时间上讲, 要实现雨季和旱季的调控和管理;从空间上, 要从流域的尺度来量化城市雨水的蒸发、入渗和径流;从部门的角度, 要摆脱目前雨水管理边缘化的局面, 切实保证相关部门的协调, 共同为城市雨水系统安全而努力。
5 结语
真正意义上的城市雨水系统管理是要充分协调各部门的职能, 力求在各部门的共同努力下, 使城市雨水得以回归自然:也就是使得城区雨水的蒸发、径流、入渗各得其所, 各行其道, 使雨水的生态功能得以修复。只有这样才有可能从源头上改善城市的水生态环境, 确保城市的生态安全。
参考文献
[1]胡家骏.我国传统城市排水规划设计原则初探.中国给水排水.
虹吸雨水排水系统的设计与施工论文 篇2
关键词：屋面排水；虹吸；设计与施工工程现状
港珠澳大桥珠海口岸位于珠海拱北湾新建人工岛上，是全国第一个陆路连接粤港澳三地的口岸建筑，珠海口岸总用地面积约107.31公顷，建设用地面积约70.33公顷。政府投资部分包括口岸区（包括旅检区、货检区和口岸办公区）和市政配套区，建设规模为总建筑面积32.7万m2，建筑顶棚面积15.23万m2；由于是超大跨度的屋面，且是人流密集的公共场所，传统的重力雨水系统已无法满足要求，此次施工的屋顶选用的是虹吸雨水排水系统，选用珠海地区50年大雨再现期进行设计、核算系统排水力度，设定径流系数为=1.0，根据公式计算出50年一遇大雨参数是q=7.20L/s·100m3=259.25mm/hr。溢流以100年一遇大雨再现期进核准，利用虹吸溢流结构模式，100年一遇大雨强度为q=7.80L/s·100m3=280.82mm/hr。系统设计
2.1 水力工程计算
依据伯诺里公式，在满流量情况下进行虹吸雨水的水力核算。要依次对系统中每一管水力工况做精确的水力模型计算，得出每一管段的管径尺寸、长度数值、水流量、水流速、水压等参数。施工现场水力计算满足以下要求：
（1）屋面的汇水面积是雨量计算的基础，本项目的屋面为双曲面的大屋面，流量的分界线的划分是一个非常重要的环节，虹吸深化设计单位在进行流量核算前，需将屋面汇水面积的分水线的图纸提交给设计总包单位进行确认，避免水量基础数据有误，（2）虹吸型顶面水排放管道雨水斗到过渡段共计损耗值加上过渡段处水头总量没达到雨水斗与过渡段之间的高度差。吊管规定水流速要超过0.75m/s，立管规定水流速需超过2.2m/s，不得超过10m/s。
（3）虹吸式管道顶面到过渡段下端水流速应超过2.5m/s，压力流转为重力流前需设置混凝土消能井来抵挡流速过大带来的冲刷。
2.2 设计过程中需重点考虑的方面
（1）管材选择及防腐。虹吸系统所有雨水管在地面以上20cm至屋面使用不锈钢管，以下至第一个消能井使用内涂塑无缝钢管。不锈钢管采用等级为grade 1.4301（304）奥氏体非磁性不锈钢。本项目位于海边，室外明露管道需做防盐雾腐蚀措施。详细做法是先对不锈钢雨水管表面进行打磨后刷20～30?m封闭漆（宜薄不宜厚），最后外表面做氟碳涂层。氟碳涂层膜厚不小于40?m，三涂三烤，树脂含量≥75%，涂料颜色需由业主及设计院确认。
（2）雨水斗的设计。雨水斗采用带有防护外罩和抗旋涡装置，并符合《建筑物集水沟》（EN 1253）的规定。防护罩采用具有防腐性能的铝合金产品，使用及质保年限与整体系统一致。雨水斗斗体材质同不锈钢管材质。
（3）管道沉降措施。本项目处于新填的人工岛上，目前沉降尚未稳定，而虹吸雨水系统对密封性要求也较高，故而要求系统管道不宜穿过沉降缝、伸缩缝和变形缝。当雨水管道需穿过沉降缝、伸缩缝或变形缝时，考虑到缝隙两侧沉降以及伸缩的不均匀性，应在此处增加补偿设施，采用不锈钢波纹补偿器，配合相应的固定、防晃支架使用，消除相对位移对管道的影响，以保证管道的安全。补偿器应具有±40mm的轴向变形能力和±15mm的水平错动能力。直線管段超过50m时设置管道补偿器，出户管道为了防止沉降，需设置一段不锈钢金属软管过渡，满足本项目的沉降量为250mm的要求。不锈钢金属软管，外壁采用四油三布防腐处理。
（4）防结露措施。本项目为人流密集的交通枢纽，一旦管道结露滴水，就会让整个口岸使用和运营造成很大的负面影响，甚至可能造成线路短路等危险故障。故管道表面需采取防结露措施，本项目保温材料采用橡塑发泡保温材料，厚度不小于20mm。保温层做法应按国标《管道和设备保温、防结露及电伴热》03S401施工。施工方案
依据虹吸雨水系统及选取材质的特点，施工现场可以重点关注以下几个方面。
3.1 雨水斗安装
雨水斗的装置布局应满足规定。行钻孔时，依照图纸找到雨水斗位于天沟安置的轴线点，雨水斗的型号也各不相同，绘制出适当的安装开孔线。由开孔线进行开孔施工，孔的大小以能放置斗体是最合适的。同时在开孔期间为了避免天沟及孔口边缘磨损异形，要采取必要措施，在开孔后要对孔口边缘打磨光滑。天沟孔中要能放入雨水斗，标记开孔部位，移走斗器并用电钻开始钻孔。混凝土混合而成的屋面顶上安放雨水斗，天沟中放置的轴线，再把雨水斗体和防水压环固定螺栓预留在准确位置上。安置雨水斗预留孔，要进行打磨光滑、冲洗、灌浆应用水泥砂浆配比高出此处结构层一个标号，灌浆要分为几次完成，并且要完成灌水试验，灌水无渗漏，后面灌浆可一次促成。
3.2 管道安装
由于虹吸作用建成虹吸排水系统，管道内水流速增快，管壁清洁效果好，可以在一定程度上改善管内的环境，此时管道中有正负压力的变化，对管道也有不小的冲击力和振动力，管道此时会出现振动、摇晃和平移，所以在施工设计现场中要非常小心的是管接头的衔接工艺和管材质量评估，这些对管道的支持和稳固系统起到很大作用。
（1）不锈钢管道接口采用氩电联焊（氩弧焊打底，不锈钢焊条手工电焊对焊成型），不锈钢管连接焊缝应开坡口，氩弧焊打底焊接时，焊缝内侧应充氩气保护。焊缝外观质量不低于焊缝质量分级标准-III级标准（GB 50236的规定）。涂塑钢管连接采用沟槽式机械配件连接，埋地涂塑钢管外壁采用四油三布防腐措施。
（2）管道通过墙体和楼层板面时，配备金属套管.安放于楼板内的套管最顶端要突出墙体面20mm，安置于洗浴间及厨卫间套管顶部至少要超过墙面50mm，底部还要和楼板层面高度齐平；在墙体中放置的套管两侧要和装饰面保持高度齐平。
3.3 安全检查
虽然虹吸雨水斗有防止大颗粒物进入系统功能，并且由于水流速较大，不宜堵赛，但为了日后维修管理方便，立管距首层地面1.0m处需设置检查口，且检查口应有明显标示，并确保装修完工后能较容易的找到。结语
本项目所采用的虹吸排水系统施工图经过虹吸设备厂家进行深化设计，深化设计成果再有设计总包单位确认并盖章。施工过程中由虹吸厂家提供产品、安装和保修的服务。相比于很多其他的工程案例，深化设计没有把关，并且整个虹吸系统只有厂家提供雨水斗产品，其他全由施工总包单位独包独揽的模式，本项目的管理模式对产品质量、安装质量的控制，均有很高的保障。但是在完工交付使用后，还需要进行精心的维护和保养，这样才能发挥虹吸雨水系统的优势，延长虹吸系统的使用寿命。
参考文献
浅析城市雨水管网排水系统设计 篇3
关键词：基础设施；城市雨水管网；排水系统；设计参数；流量；方法；对策
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0111－02
1 引言
随着城市化进程的高速发展，作为城市重要的基础设施，雨水管网系统是给排水工程的一个重要组成部分，是城市防洪的骨干工程。雨水管网的设计合理、科学与否关系到城市未来的良性发展，因此，本文将对城市雨水管网排水系统设计进行探讨，以促进城市雨水管网的建设的进展。
2 城市雨水管网排水系统设计参数
2.1 雨水管道设计流量的计算
雨水管道设计流量是确定雨水管道断面尺寸的重要依据，由于城市雨水管道汇集雨水径流的面积小，所以可采用小汇水面积上其他排水构筑物计算设计流量的方法来计算雨水管道的设计流量，目前国内外广泛采用的是推理公式法，其公式为：
Q＝ψqF （1）
式中，Q：雨水管道设计流量，L/s；
ψ：径流系数，其数值小于1；
F：汇水面积，104m2；
q：设计暴雨强度，L/（s•104m2）。
该公式用于小流域面积计算雨水设计流量已有一百多年的历史，至今仍被国内外广泛使用。
汇水面积F。各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度汇水面积的大小及雨水管道布置等情况而定，地形较平坦时可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积，然后对每块面积编号计算。
径流系数ψ。径流系数的取值因汇水面积的覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度、路面铺砌等情况的不同而不同，所以整个汇水面积上的平均径流系数是按各类地面面积用加权平均法计算得到的，即：
设计暴雨强度。暴雨强度公式是在大量的具有自记雨量记录的气象站所积累的资料统计分析的基础上总结编制出来的，其精度取决于这些资料的可靠性及统计方法的合理性。我国的暴雨强度公式采用下列公式：
q＝ （3）
式中，P：设计重现期，a；
t：降雨历时，min；
A，C，b，n：地方参数，根据统计方法进行计算确定。
2.2 雨水管道水力计算
雨水管道的输水能力按明渠恒定均匀流公式计算，有流量公式与流速公式：
Q＝Av； （4）
式中，Q：流量，L/s；
A：过水断面面积，104m2；
v：流速，m/s；
R：水力半径（过水断面面积和湿周的比值），m；
I：水力坡度；
C：流速系数。
C值一般按曼宁公式计算，因为雨水管道中常用的断面形式大多为圆形，即：A＝1/4πD 2，推导得：
（5）
在实际应用中，是参照地面坡度i，假定管底坡度I，从水力计算图或表中求得D及v值，并使所求得的D、v、I各值符合规范的有关规定。
3 城市雨水管网排水系统设计方法
城市雨水管网设计主要包括3个方面的工作，首先是根据城市总体规划图，按实际情况划分排水流域，然后根据管道的具体位置，设置检查井，管段设计流量的计算和各管段所需的管径、坡度、流速等的确定。
3.1 确定排水分区
在排水区界内，根据地形及城镇和工业区的竖向规划，划分排水流域。在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线基本一致；在地形平坦无显著分水线的地区，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，尽量使绝大部分雨水能以自流排水为原则。
3.2 管道定线及雨水管道平面布置
在总体图上确定雨水管道的位置和走向，正确的定线是合理的、经济的设计雨水管道系统的先决条件，是雨水管道系统设计的重要环节。管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。定线应尽可能的在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的雨水能自流排出。定线时通常考虑的几个因素是，地形、竖向规划和路网地块的设计标高等；排水体制和线路数目；雨水渠出水口的位置；水文地质条件；道路宽度等。
3.3 高程控制点确定
雨水管网的控制点标高一方面应根据城市的竖向规划保证排水区域内各点的雨水都能排除，并考虑以后的发展，在埋深上适当留有余地。另一方面，不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。
4 提高城市雨水管网排水能力的对策
适当提高雨水管网设计的参数标准。目前我国的城市排水设计标准整体偏低，设计重现期和径流系数的选择对城市雨水管网设计的影响较大。城市排水设计的重现期一般是一年一遇。但在实际设计中，不考虑地块的实际情况，千篇一律的按一个标准进行设计，则易造成暴雨时局部地区产生内涝积水。因此，首要的工作是根据实际情况适当提高设计重现期。雨水管网的设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。同一排水系统可采用同一重现期或不同重现期，在重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般采用3～5年，并应与道路设计协调。特别重要地区和次要地区应酌情增减，如火车站、道路交叉口、快速路、地质灾害较严重的地区等，设计重现期需提高至2年及2年以上。另外，径流系数的选择必须与实际工程情况相结合，必须充分了解设计范围上游及周边的整体情况后再通过加权平均法确定。
4.1 修订暴雨公式
降雨资料的增加，对暴雨强度公式必定产生一定的影响。各城镇应根据已有的暴雨资料进行分析、研究、计算，对暴雨强度公式进行修订、完善，使之符合实际情况，从而使计算的排水流量符合实际。城镇产流、汇流条件的变化，降雨入渗面积和入渗水量均减少，将使排水流量发生较大的变化。因此，应根据当前城镇各类建筑、交通、绿化、公共设施及其他有关用地的具体情况，研究降雨与入渗的关系，合理确定径流系数，根据产流、汇流情况合理确定排水区域的设计排水流量。
4.2 工程措施
新建城区的排水规划和排水系统建设必须依据《室外排水设计规范》确定城市排水重现期。排水系统规划设计应考虑未来20～25年，把对未来人口和水文状况的预测作为排水工程设计中不可缺少的组成部分，修建高起点的排水系统。旧城改造时，将排水系统纳入旧城改造的范畴，对排水流量小、布置不合理、排水不满足要求的排水系统结合旧城改造对其进行改造或重建，提高城区雨水排除能力。对规划不当、设计不合理的雨水管道系统，实施扩建、改建，甚至重建，使其排水能力满足要求。
4.3 雨水下渗设施
雨水下渗设施的主要目的是通过增加城市地面的透水性，使得城市雨水径流入渗量增大，起到减小城市地表径流系数和地表洪峰流量的作用。雨水渗透设施是西方发达国家暴雨管理措施的基本内容之一。日本一直在研究和采用透水铺面透水管道、治绿地等雨水下渗措施降低地表径流系数，并取得成效。增加城市绿地，建设生态护坡，采用透水铺面的技术比较简单，在城市市政建设中应大力推广。
5 结束语
综上所述，城市雨水管网是保证城市生产活动和人民生活的重要设施，是城市防洪和保护环境的，也是维护和促进国民经济发展的重要手段。因此，在进行雨水管网设计时必须严格控制设计的合理性和科学性，提高城市雨水管网排水能力，随着城市化进程的加快，关于城市雨水管网设计的探讨会不断深入。
参考文献
1 李阳.城市雨水管网系统优化设计研究［D］.合肥工业大学，2010.04
2 汪云霞.宣城市排水工程规划研究［D］.合肥工业大学，2011.04
Analysis of the Drainage System Design for Urban Rain Water Pipe Network
Wen Yifan
Abstract: The drainage system of urban rain water pipe network is an important urban infrastructure, thus whether the rain water pipe network design is reasonable and science is related to the development of the whole city. The article, based on the perspective of urban development, describes the parameters calculation and design methods of drainage system design for urban rain water pipe network, and proposes the measures of drainage capability for urban rain water pipe network, which has a certain reference.
雨水系统管理 篇4
压力流 (虹吸式) 雨水系统作为一种新型雨水排放系统, 经济合理地设计雨水管道, 使之具有合理的和最佳的排水能力, 最大限度地及时排除雨水, 又不使建设规模超过实际需求, 合理而经济地进行设计具有重要的意义和价值。文章在结合长期工程实践经验、相关设计规范及具体工程实例, 在分析压力流 (虹吸式) 雨水系统应用范围的基础上, 对其主要设计问题进行探究。
1 压力流 (虹吸式) 雨水系统应用范围
虹吸系统相对于传统的重力系统, 其最大的优势在于节省安装空间、立管数量和管径, 较能符合建筑美观的要求, 尤其在大空间大跨度的建筑物中, 压力流 (虹吸式) 系统经济性较优的特点愈发显著。但并不是所有类型的建筑都适合采用压力流 (虹吸式) 系统, 从压力流 (虹吸式) 系统的计算原理来看, 当系统设置的高度较低时, 可利用的水位势能很小, 满足不了管道自净设计流速所需的势能要求, 所以层高较低的建筑不宜采用虹吸系统。《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》 (CECS183:2005) 3.3.2条规定:雨水至过渡段的高差, 在立管管径不大于DN75时, 宜大于3m;在立管管径不小于DN90时, 宜大于5m;《建筑与小区雨水利用工程技术规范》 (GB50400-2006) 5.4.9条也有相应的规定。
当塔楼面积只有2000~3000m2, 且建筑高度较高 (大于50m) 时, 例如高层或超高层的酒店、办公类建筑, 这时采用压力流 (虹吸式) 系统, 在节省立管数量上的优势已不明显。而且系统内负压变化较大, 在立管底部会产生较大的正压水头, 对管道的连接质量就有较高的要求, 需要对该段管路进行加固或对整个系统进行消能设计, 导致整个虹吸系统的造价比重力系统高出许多, 因此, 从经济性而言, 对于该类建筑物选择虹吸系统时应慎重。
此外屋面标高不一、形式多样、面积分布很不均匀的建筑物, 不同高度、不同结构形式的屋面如果设置独立的收集系统则工程造价较高, 如果用同一个系统来收集, 则会造成局部屋面难以形成虹吸, 从而降低整个虹吸系统的工作效率。还有某些对声学环境要求较高的场所, 采用非金属管道的虹吸系统, 系统运行产生的噪声可能对周围环境有影响时, 设计人员也必须给予足够的重视。
2 虹吸系统管材的选择
关于虹吸系统管材的选用, 现阶段常用的有不锈钢管、离心浇铸铸铁管和高密度聚乙烯 (HDPE) 管等, 管材的选择应根据不同建筑的特点和要求, 综合考虑系统的工作压力、防火、降噪、安装方便、经性等因素, 表1为三种管材的优缺点比较。
比较表1可知, 铸铁管和HDPE管可用在一般的民用建筑或建筑装修要求不高的场所, 而不锈钢管可用在重要的民用建筑或建筑装修要求较高的场所。
根据建筑内各类场所的不同装修要求, 系统可选择不同的管材, 甚至在同一个虹吸系统中, 在明露或外观要求高的部分采用金属管道, 以达到美观的要求, 而在吊顶内的部分采用塑料管道, 以节省工程造价, 不同管材之间可采用卡箍连接, 技术上已较成熟。另外为满足施工进度的要求, 可在虹吸系统招标前先行施工埋地部分的管道, 待招标时再决定上部采用何种管材。这种混合使用不同管材的工程并不少见, 值得注意的是各种材质管道的粗糙系数Ks是不相同的, 一般金属管道Ks为0.015~0.06, 料管Ks最大可到0.3~0.6, 在使用软件计算时应特别注意。
3 管径的合理选择
压力流 (虹吸式) 雨水系统管道按满流设计, 在求出单位等效长度的水头损失初始估算值以后, 根据管道流量和水力坡降在水力计算图上查出管径。但是, 一般根据设计流量与水力坡降选出的管径通常介于两级规格管径之间。针对这种情况, 如果选择略小的管径, 其流速偏大, 相应的水头损失也会增大, 若建筑物高度不够的话, 可利用的总水头就无法留一定的余量, 对建筑物的安全会产生影响, 且无法保证压力流 (虹吸式) 雨水系统在工程造价上有明显优势。如果选择略大规格的管径, 则流速减小或出现非满流, 这将会浪费管材甚至破坏系统的虹吸作用。因此, 管道的设计管径可通过技术和经济比较确定。
4 虹吸系统余量计算分析
虹吸系统水力计算的基础是伯努里方程:
本文把式中的P2/γ项称为虹吸系统余量, 即虹吸系统终点的压力水头。
规范对系统余量的规定如下:《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》3.3.2条:压力流 (虹吸式) 屋面雨水排水管系中, 雨水斗至过渡段的总水头损失 (包括沿程水头损失和局部水头损失) 与过渡段流速水头之和不得大于雨水斗至过渡段的几何高差;《建筑与小区雨水利用工程技术规范》5.4.8条:系统从始端雨水斗至排出口过渡段的总水头损失与流出水头之和, 不得大于始端雨水斗至排出管终点处的室外地面的几何高差。上述两条规定的本质就是系统余量 (P2/γ) 要大等于零, 两者的区别是P2/γ的对应标高, 前者是过渡段标高, 后者是排出管终点处的室外地面标高。虹吸系统一般是把雨水排入室外雨水井, 室外雨水管道的设计重现期多为2~5a, 远远小于建筑物屋面虹吸系统的设计重现期, 当虹吸系统达到设计流量时, 室外雨水井经常是积满水的, 此时过渡段被淹没, 排水几何高度就要扣除积水水位。因此笔者认为, 对系统余量的规定还是GB50400-2006第5.4.8条比较确切, 当然前提是系统的过渡段位置低于室外地面的高度, 如果系统出口位置高于室外地面 (这类情况工程中比较少见) , 此时P2/γ的对应标高可取过渡段标高。
在施工图深化设计过程中, 考虑到施工现场配合有许多不确定因素, 常出现由于管线综合的原因需变更管道走向, 在系统中增加弯头、三通、变径等配件, 需要重新进行水力计算, 因此在施工图设计时宜控制系统余量 (P2/γ) ≥10kPa, 而不是把系统余量用尽, 这样既可保证系统的工作状况安全可靠, 并给日后施工时的管线修改提供了较大的灵活性。
5 屋面天沟的计算和校核
屋面天沟虽然不是由虹吸系统专业承包商负责施工, 但为使整个虹吸系统正常工作, 给排水设计人员有必要积极配合建筑专业和专业承包商完成天沟的设计。虹吸系统的一大优势就在于能对天沟内的水深进行精确计算并加以控制, 这是传统重力系统所无法估算的。天沟的准确计算可以防止天沟尺寸偏大造成浪费或者尺寸偏小造成天沟翻水。首先不同规格的虹吸雨水斗有相应的最小天沟尺寸要求, 天沟小于这个尺寸会造成雨水斗无法安装或不能满足虹吸水力进水条件。应在此规格基础上, 复核天沟的流量是否满足雨水斗的排水流量。
平坡天沟的具体计算可参见《建筑与小区雨水利用工程技术规范》5.2.5条、5.2.6条。若天沟流量小于雨水斗则应放大天沟尺寸重新计算, 直至天沟流量大等于雨水斗流量。最终天沟尺寸需提交专业承包商进行复核。
此外虹吸系统完全依靠建筑物自身的高差所产生的压力水头实现快速排水, 它通过整个管道系统的精确计算, 控制各管段管径得以在立管上产生负压, 形成抽吸作用。虹吸作用的形成依据系统的复杂程度而异, 不是即刻产生, 它需要一个管道的填充时间, 以使整个悬吊管充满水从而在立管上瞬间产生抽吸, 形成虹吸。所以虹吸系统的初期需要依靠尾管的小虹吸排水, 填充悬吊管, 但该排水量有限, 远达不到设计雨量, 这种情况下就要求天沟有一定尺寸用作调蓄容积, 直到整个系统产生全虹吸, 达到设计排量, 天沟内水位就不再上升。所以悬吊管越长, 填充管道所需的时间就越长, 对系统就越不利, 需要的天沟调蓄容积就越大。某工程一虹吸系统原天沟尺寸为800mm×380mm, 经计算天沟流量已大于单个DNl25雨水斗设计流量, 但由于该系统的悬吊管长度达到170m以上, 这对虹吸系统的设计极为不利。所以该工程经专业承包商复核后, 把天沟尺寸改为1200mm×380mm, 使该系统能更有效地排除屋面雨水。
6 溢流系统的设计
鉴于目前特殊性灾害天气日趋严重, 为保证当超设计重现期的暴雨来临时, 建筑物仍然能安全并运作正常, 必须考虑一定的溢流措施, 以使超重现期的雨水能有途径顺利从屋面排走。常用的溢流措施有:设置溢流口 (溢流管、溢流槽) 、自然溢流、设置专用的溢流系统。
溢流流量即为超过重现期的雨水流量, 例如某工程虹吸系统重现期取50a, 设计暴雨强度q5=7.09L/ (S·100m2) , 溢流流量按100年一遇暴雨强度q5=7.79L/ (S·100m2) 校核, 则溢流暴雨强度为0.7L/ (S·100m2) 。在计算溢流流量时应注意: (1) 径流系数取1; (2) 侧墙应按面积的1/2折算为汇水面积; (3) 如有高屋面雨水溢流至低屋面情况, 在计算低屋面汇水面积时应加入高屋面汇水面积。
根据屋面形式的不同确定相应的溢流措施, 应优先采用溢流口形式。当天沟较浅且设置在金属屋面外侧时, 可考虑超重现期雨水漫过天沟自然溢流至室外。当条件限制无法采用以上方式时, 则考虑设置专用的溢流系统, 可在天沟端部设一定高度的挡水板和雨水斗, 当天沟内水位超过设计水位后, 溢流雨水越过挡水板, 溢流雨水斗开始排水。溢流系统可以是重力系统, 也可以是虹吸系统。
7 结语
压力流 (虹吸式) 雨水排水系统与重力流雨水排水系统相比, 主要具有以下技术优势:悬吊管接入的雨水斗数量不受限制, 从而减少了立管的数量;悬吊管不需要设置坡度, 安装要求空间小, 方便设计和施工;减少与室外管道的连接管和埋地管;管径小;系统具有良好的自净防淤的功能。对其设计问题的探讨分析不但有利于其相关优点的发挥, 更有助于实际工程的推广应用, 文章只是结合具体工作经验分析主要设计问题, 为相关类似工作提供参考。
参考文献
[1]CECSl83:2005, 虹吸式屋面雨水排水系统技术规程[S].
[2]GB50400-2006, 建筑与小区雨水利用工程技术规范[S].
[3]中国建筑标准设计研究所.全国民用建筑工程设计技术措施.给水排水[M].北京:中国计划出版社, 2003.
[4]王增长.建筑给水排水工程 (第四版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.
雨水园林在城市雨水管理中的作用 篇5
关键词：城市；雨水园林；雨水管理
中图分类号： TV213 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2013）-24-68-1
1 雨水园林的优点
伴随着城市化区域的不断增加，城市雨水的管理变成了一个关键性问题。由于雨水的特性，使得雨水园林成为最流行的雨水管理方法。雨水园林的优势在于可以从硬地面吸收雨水来减少洪水的发生；可以在污染溪流、湖泊和港湾之前过滤油污与有毒污染物；可以通过水的渗透来补充地下水含水层；提供有益的野生动物栖息地。伴随着城市化的发展，降落到地面的雨水大都流入到管道、水道、雨水道中。其中大多径流都直接流入到溪流或者污水管道系统。结果导致大量雨水在一个短暂期间流入，这些雨水含有大量污染物，从而影响了溪流、湖水、河口的水环境，因而雨水园林在减轻河流污染上起到了重要的作用。
把雨水径流渗透到土地中是一种非常简单的主动保护河流的方法。雨水园林帮助我们修复土地上的水循环，这对于保证大小城市河流健康非常重要，很多城市都已经开始计划把雨水园林纳入其排水系统。但是目前缺乏足够的设计和雨水园林的维护信息，因而无法成功开展其应用。不断增加的城市区域再开发，以及现有的雨水道系统的改进，都要求社区改进雨水管理的方法，因而越来越多的社区正在寻找最佳的方法来融入到雨水道系统。
雨水园林具有多种用途，而且在目前工作状态良好。雨水园林具有多功能性，而且可以适应于多种土壤、地势和空间制约。城市雨水园林建设有两种不同方式。第一种雨水园林是在住宅地区前方的公共大道上建设的，这一类园林可以解决从花园、屋顶、车道和一小部分从街道来的径流。第二种是大型公共雨水园林类型，这一类园林处理来自一大片排水区域的径流，雨水沟渠系统排放雨水到这些大的雨水园林中。
住宅区域的雨水园林尺寸大小不同，在较小的雨水园林中，植被的类型是决定雨水园林功能的一个重要因素，园林中的植被不仅起到美观作用，在渗透过程中也非常重要，这些植被能够从雨水径流中摄取营养，也可以保持土壤的疏松，使空气进入土壤，从而提高渗透。住宅重建项目中的大型雨水园林的设计与规模较小的住宅园林相同。大型雨水园林的设计是用来解决大量的径流，因此需要占据大量的面积，而且雨水园林中的池塘深度要更深。
2 雨水园林的建设步骤
雨水园林建设的第一步就是评估水流是如何流过建设地点。因此应制作一个建设地点的地图，包括结构的测量，标明雨水降落到地面以后的流向。然后决定雨水园林建设的地点。雨水园林搭建最容易的地点是距离排水落水管相对来说较近的地方。设计雨水园林的时候必须要认真对待雨水，应在大暴雨期间把额外溢出的雨水输送走而同时不对周围的结构和财产造成损失。
雨水园林设计的目的是把水流渗透到园林下面的土壤层中。为了确保充分的排泄治理，同时不污染地下水，雨水园林不应该建设在湿地、天然泉、渗出区域；或者土壤已经被化学物质或有害物质污染的地方。土壤渗水的能力是选择位置和适合雨水园林尺寸的一个重要的考量。
雨水园林的设计是决定园林如何工作的一个重要部分，同时需要注意到园林中种植的植物，它们决定了园林的美观和功能。雨水园林使用的植物可以分为两类：一类为水上区域，另一类为水下区域。水上区域是指高于园林正常水位的区域，这一区域应使用林地植物。水下区域是指低于正常水位的区域，这一区域不时被水淹没，这一区域使用的植物包括鲜花、蕨类植物、灌木、莎草等。位于水下区域的植物需要分别能够适应潮湿和干燥的环境。
3 雨水园林的意义
雨水园林的维护是一个持续不断的过程。一般建议雨水园林建设第一年就覆盖植物，清除野草，使植物得到充分的水分。建设完成后的前几年中，每年要在园林中重装覆盖层。园林必须接收到足够的雨水来保持植物的生长。如出现严重的干旱，就需要对植物进行浇水。雨水园林的设计目的是从街道上直接吸收雨水，因此有必要知道园林中积累了多少沉积物。雨水园林的维护对于园林的寿命十分关键。园林中的植物需要大量的维护来确保园林不被野草所覆盖。园林中的植物是雨水园林渗透机理的一个重要的组成部分，对于雨水园林的健康也十分重要。当一个雨水园林得到合理的建设和设计，那么它的多功能性就能够充分发挥，甚至可以适应较差的土壤环境、不同的地势和空间的制约。综上所述，我们可以看到合理有效的设计和建设的雨水园林对于城市中的雨水管理具有十分重要的意义。
参考文献
[1] The Oregon Rain Garden Guide A Step-By-Step Guide to Landscaping For Clean Water and Healthy Streams from online source.
[2] E.Laberee， Implementing Rainwater Gardens in Urban Stormwater Management Lessons Learned From The City of Maplewood from online source.
谈虹吸式雨水排放系统 篇6
目前屋面雨水排放形式, 主要分为外排水及内排水两种方式, 内排水系统又分为重力式雨水系统及虹吸式雨水系统。当前国内对于屋面雨水内排水主要采用重力式雨水系统进行排放, 而对于虹吸式雨水排放系统的应用就相对很少。在此主要针对虹吸式雨水排放系统的优缺点及应用进行简单的探讨。
2 虹吸式雨水排放系统发展的历程
自从1968年世界第一个虹吸雨水系统在瑞典得到应用以来, 经过40年来的发展, 虹吸雨水系统已经成为相当成熟的排水系统, 现在全世界有超过2亿万m2的屋面采用虹吸雨水系统。在国内最早的虹吸式雨水系统是由清华大学设计的首都国际机场, 但是由于缺乏专用的管道和雨水斗, 整个系统运行情况并不理想。真正意义上的虹吸式雨水排放系统是在1989年, 由欧洲的一家专业公司应用在北京凯宾斯基饭店, 到目前全国有超过1 000个工程项目, 大约1 000万m2屋面面积采用了虹吸式雨水系统, 最近, 2008年奥运主赛场、奥运会水上项目场馆 (水立方) 都采用了虹吸式雨水系统。
3 虹吸式雨水排放系统综述
虹吸雨水系统主要应用在大面积屋面结构以及对屋面荷载有较高要求的建筑上, 比如机场、车站、码头、厂房、仓库、大型卖场等公共建筑以及船舶上。
虹吸式雨水排放系统是按虹吸满管压力流原理进行设计, 管道内雨水的流速、压力等可有效控制和平衡的屋面雨水排放系统。
虹吸雨水系统工作过程分以下几个阶段:
1) 虹吸雨水系统管道在无雨时不积水;
2) 当刚开始下雨时, 屋面积水浅, 系统处于重力流状态, 为重力排水状态, 水流速度平均较慢;
3) 当雨水积水达到一定深度时, 系统在虹吸式排水状态和重力式排水状态交错, 为间歇式虹吸系统。此时有少量空气进入管道, 水流为波浪式;
4) 雨水量加大, 积水较深时形成完全虹吸状态, 满管水流排水。实际上此时管道系统中还是有气体存在, 主要是溶于水的气体在系统的负压区从水中析出造成;
5) 当雨量过大时, 屋面积水过深, 虹吸雨水系统设计排水能力不足, 多余水量从溢流系统流出。
虹吸雨水系统的关键在于降雨初期, 即屋面积水深度很小的时候就产生虹吸现象, 实现高效率的排水。在系统形成虹吸时, 系统的水流能量转换可以用伯努利方程来描述, 如图1所示。屋面积水的重力势能经过虹吸雨水系统的转化, 除去水流与管道之间摩擦损失的能量和剩余势能, 其他能量全部转化为管道中水流的动能, 虹吸雨水系统可以高效的使水头的势能转化为动能, 使水流高速排出, 达到高效率排水的目的。
虹吸式雨水排放系统与传统重力式雨水排放系统相比, 首先, 传统的屋面重力式排水方式的原理是基于利用屋面结构上的坡度, 水自然流入屋面上的雨水斗, 然后, 水以汽水混合的状态依靠重力作用顺立管而下, 因此, 重力式雨水排放系统需要大量的雨水立管和埋地管道, 占用建筑物内部空间, 需要大量的土方开挖, 加大了整个系统的施工量。而且传统重力式排水系统水平管段充满度只有50%, 而立管中的水只占管段面积的1/3, 且水沿管壁螺旋下降, 排水效率较低。水在管中的流速仅为0.75 m/s～3.0 m/s, 为达到排水目的, 需要增加雨水斗, 相应增设排水立管, 并且需要较大管径管材。
而虹吸式雨水排放系统则不同, 在最初的一段时间里, 该系统与重力式雨水排放系统差不多, 都是利用重力进行排水。当屋面上的水位达到一定高度时, 雨水斗会自动隔断空气进入雨水斗内, 从而产生虹吸效果, 系统充满度达到100%, 系统也转变成为高效的排水系统, 因而只需要较小管径的管材就可以满足大流量的排水需求。
通过以上的论述可以看出, 虹吸式雨水排放系统管道管径小、水流速度快, 相比传统重力式排水系统, 虹吸雨水系统有以下的优点:
1) 整个系统使用较少的雨水斗, 控制较大的汇水面积;
2) 适用于各种屋面结构, 安装时不改变建筑结构, 不影响美观;
3) 整个系统水流是利用水流自身重力和管道内部的压力差作用形成的有压流, 水平管段不需要设计坡度, 管道管径较小。而且排水是满管有压流排水, 效率高, 水流速度快, 可达1.0 m/s～10 m/s, 高速水流冲刷管道, 使整个系统具有自净防淤的功能;
4) 整个系统立管少, 减少管道, 增加了建筑物的使用面积, 且管路走向没有要求, 可以根据建筑物的实际情况选择最经济高效的线路, 便于雨水的收集再利用;
5) 缩短了埋地管线, 减少土方开挖量和雨水窨井数量, 节省开支;
6) 采用HDPE管道, 管道质量轻, 预制安装, 方便快捷, 减少施工量。
而对于虹吸式雨水排放系统来说, 安全性和高效性是对虹吸式雨水排放系统的基本要求, 必须防范渗漏的问题。因为系统一旦发生故障, 其后果是雨水不能迅速排离, 增加屋面负荷, 严重者更可导致屋面结构坍塌, 造成重大人身财产损失。因此, 对于虹吸式雨水排放系统来说, 系统的水力计算, 采用的产品, 雨水斗的设计布局, 以及系统的整体安装, 必须要有很高的质量保证。
4 虹吸式雨水排放系统的组成及应用
4.1 虹吸式雨水斗
虹吸式雨水斗是屋面雨水排水系统的始端, 也是整个系统的核心, 主要用途是汇集雨水并将雨水导入系统。虹吸式雨水斗的斗前水深是衡量虹吸式雨水排放系统运行效率的重要指标, 也是衡量系统技术含量的重要依据。因此最大斗前水深应严格控制, 确保屋面水位限定在合理高度以下, 否则屋面上累积过重的雨水会导致屋面结构的破坏, 重者造成人身财产损失。可以看出, 在保证设计雨水排放量的前提下, 斗前水深越小, 排水效率越高, 屋面结构造价就相对越低, 同时发生事故的可能性也越低。虹吸式雨水斗应完全符合《虹吸式屋面雨水排水系统技术章程》CECS183:2005 (以下简称为《章程》) 的要求。
4.2 管道系统
根据《章程》的推荐材料之一, HDPE (高密度聚乙烯) 是一种性能卓越的环保型排水管道, 并且在欧洲国家已成为屋面雨水排放管道材料的首选, 其独特的性能主要体现在, 安装方便、可预制, 防腐蚀, 抗冲击、耐高压及耐腐损。此外, HDPE管道还是一种新型的无毒环保型管材, 在遇到明火时高密度聚乙烯管道不会像其它含有卤素的管道释放出有毒的气体。
4.3 固定系统
固定系统指固定管道的支吊架系统。由于雨水水流在不同雨水量、在降雨的不同历时、不同阶段, 在管道系统内流动时会有不同的流态。在此同时, 管内受力状态也随之变化, 有重力流、压力流和虹吸流不同状态, 虹吸流也有脉冲式虹吸流和连续式虹吸流的变化。管壁受力有时是正压, 有时是负压, 管道在压力的作用下, 会有振动、变形和位移, 因此在虹吸式雨水排放系统中必须强调固定系统的重要性。
在设计中对于固定支架的位置、间距、固定方式等应予严格要求, 当然活动支架也不能忽略。安装固定系统应包括与管道平行的方形钢导轨, 管道与方形钢导轨间的连接管卡 (根据不同的管径, 每隔0.8～1.6 m布置管卡) 。
由于布置了与管道平行的方形导轨, 所以整个系统的热胀冷缩引起的变化能自行传输给方形导轨, 从而无须伸缩节, 也完全杜绝了漏水的可能, 并且只要很简单的工具就可以进行操作, 整个管道的固定装置安装方便、牢固。
4.4 水力计算
虹吸式雨水排放系统中, 其管道系统的表象是在长度已定的情况下确定管径, 其核心问题的实质是水力平衡, 手段是精确计算。在设计中精确的水力计算是虹吸式雨水排放系统获得虹吸作用的要素。
精确计算是使每一个水流汇合点或水流交汇点前的分支管道, 其水头损失值应相等或大致相等。只有做到了这点, 不同位置的雨水斗排水量才能基本相等。因此, 精确计算不仅计算管道沿程水头损失, 而且还应计算局部水头损失。水力计算时必须注意在管道内没有气团存在, 但在实际的排水情况下还是有溶解在管道内的空气, 从而形成汽水混合流态。为确保计算的精确性, 此时还应当考虑溶解在流体内空气占管道排水总断面的份额。
物理参数条件下的水力状况必须平衡, 故应准确确定管内水流的流速值以及系统的密封性, 确保无渗漏。在配件的连接时, 不能采用橡胶密封承插的方式进行, 这样做因为气密性无法得到保证很容易导致水的渗漏。从雨水斗到管道系统的整套排放系统必须是一体的, 紧密相连。与普通水流相比, 管道内的气液两相流的水力特性是完全不同的 (一般的公式只考虑层流或紊流的状态, 而没有考虑混合流) , 因此, 在设计计算时必须考虑到压力的损失。
对上述分析可以知道, 雨水排放系统的安全是最重要的, 但要在保证安全的同时达到经济合理, 尽量节省投资, 使得维修管理方便, 还要在设计当中认真考虑, 细心比较, 这样才能把工程做得更完善。
参考文献
[1]CECS183-2005, 同济大学建筑设计研究院.虹吸式屋面雨水排水系统技术规程[S].
[2]聂梅生.建筑和小区给水排水[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999.
校园雨水利用系统的建立 篇7
我国建筑雨水利用起步较晚, 整个雨水利用行业还没步入良性循环的轨道, 大多停留在研究、试点和概念上。尽管如此, 我国在雨水利用领域进行了大量的研究和实践, 制定了相关的政策, 尤其在校园雨水利用方面, 部分实际应用取得了令人鼓舞的成效。《建筑与小区雨水利用工程技术规范》 (GB50400-2006) 的正式实施, 标志着我国建筑雨水利用的技术基础已基本完善, 为建筑雨水利用在全国范围内的推广和应用创造了条件。
城市雨水综合利用系统的建设涉及面很广, 影响因素众多, 是一个较复杂的决策过程。而校园雨水利用系统相对简单一些, 又具有自身的优势和特点, 可作为城市雨水利用系统的重要节点和先行者。目前, 北京、天津等部分学校, 如北京工业大学, 首都经济贸易大学, 南开大学, 北京十五中学等都建立了自己的校园雨水利用系统, 并取得了一定的经济和社会效益。
校园雨水利用系统虽不如城市雨水利用系统那样复杂, 但在决策和建设中, 仍需要因地制宜, 选好方案, 处理好各关键环节。否则, 处理不得当, 会适得其反, 成为空架子。
2 建立校园雨水利用系统的三个主要环节
雨水利用是一个系统工程, 必须合理规划, 全面考虑各种情况, 掌握各方面资料, 如:当地水资源状况, 雨水的季节分配情况, 地下水位和地质条件, 雨水水质及处理要求, 雨水利用与现有水资源的合理调配等等。校园雨水利用系统主要包括集水、调蓄, 合理利用三个方面。
2.1 雨水收集
雨水集流技术就是利用自然和人工营造集流面把降雨径流收集到特定场所。在校园中, 雨水收集主要包括屋面雨水, 广场、道路雨水, 绿地雨水, 运动场雨水等。雨水收集时应根据不同的径流收集面, 采取相应的雨水收集措施。
校园建筑一般按功能分区集中建设, 屋面雨水收集方式可按雨水管道的位置, 分为外收集系统和内收集系统。一般情况下, 应尽量采用外收集方式或外内综合考虑。如果建筑设计采用内排水方式, 最好在设计阶段就考虑处理好雨水收集利用的关系, 避免后期改造的困难。然后根据屋面面积或屋面设计的雨水流量, 计算出集水管的管径及配管系统。
校园内运动场, 广场和道路等汇水面广, 径流量集中, 雨水收集时可采用雨水管网, 雨水暗渠, 雨水明渠等方式。这些集水面的雨水污染小, 经过初期弃流, 可直接用于浇灌、洗车或进入附近人工水体。
绿地雨水收集其实也是一种雨水利用单元。由于绿地径流系数很小, 可能收集不到足够的雨水量, 应通过综合分析, 利用绿地特点, 最大限度的发挥绿地作用。
另外, 在雨水收集的同时, 一定要注重雨水径流截污措施。因为源头污染控制成本低, 效率高, 如果在雨水调蓄过程中再处理不仅烦琐, 还会增加很多不必要的成本。
2.2 雨水调蓄
雨水调蓄常见的主要方式有:雨水调蓄池, 雨水管道调蓄及多功能调蓄等。由于雨水贮存时对温度要求很高, 一般水温高于15℃～18℃易发生腐败而变味[1]。雨水调蓄池分地下封闭、地上封闭和地上开敞三种形式。在校园中宜采用地下封闭式的钢筋混凝土池。其优点是节省占地, 减少对地面用地的侵占, 安全, 便于雨水重力收集, 避免阳光直接照射, 保持较低的水温和良好的水质, 藻类不易生长, 防止蚊虫的滋生, 同时具有防冻, 防蒸发的功效, 可常年蓄水, 也可季节性蓄水, 适应性强。但施工难度大, 且费用较高。因此, 应根据校园各自的情况确定蓄水池的容积大小, 以避免造成浪费。
雨水管道调蓄雨水, 简单实用, 但管道调蓄空间较小, 有时会在管底部产生淤泥, 可将校园雨水管网与市政管网综合起来考虑。
景观湖、池塘等在大学校园中常被用做生态环境和景观设计的主要因素。其实人工水体是雨水利用与景观设计相结合的常用方式, 校园整体规划设计时, 应优先考虑利用它们来调蓄雨水。但一个突出的问题是, 由于阳光直射, 容易生长藻类, 蒸发量大。可采用增加水深和循环水量, 种植水生植物来提高水体自净功能等措施加以解决。
雨水多功能调蓄就是把雨水的排洪、减涝、利用与生态环境及其他社会功能更好的结合起来, 高效利用, 目前在校园雨水利用系统建设中实现还有一定的困难。
2.3 雨水利用
如何将收集到的雨水进行合理利用是建立整个系统的主要目的, 利用不当, 会影响系统的经济性。雨水的利用主要体现在冲厕、洗车、池塘、补充地下水、冷却用水、浇灌、旱灾时应急、消防、甚至洗衣、饮用等方面。
校园用水人流, 用水时间相对集中, 可根据不同时点的需水量进行合理调配, 也可根据不同部位的用水需求进行充分利用。比如天津某小学在校园足球场外侧一角修建了两个蓄水池, 收集的雨水全部被用做养护球场草坪使用, 效果很好。
雨水综合利用可有效提高使用效益, 雨水利用方式的基本思路是:地面雨水采用入渗, 屋面雨水采用入渗还是收集回用由技术经济比较决定[2]。
总之妥善处理好上述三者的关系, 是校园雨水利用系统成功的关键。
3 建立校园雨水利用系统存在的问题
3.1 资金方面
项目资金是首当其冲要解决的问题。雨水利用需要增加投资, 而且会增加建设项目的复杂性和周期。校园基础建设属于财政拨款和公益性建设项目, 国家对此投资控制很严格, 一般建设资金都比较紧张, 而且工期要求也比较严格, 很难有富余的资金和时间建设雨水利用项目。另外, 自来水水价较低, 投资回收期长, 节水的经济效益不明显, 因此雨水利用的推行缓慢, 从全国范围看, 我国的雨水收集与利用率还很低。各级政府的领导和支持是解决问题的关键, 应尽快出台相应的鼓励和资金补贴政策, 加大雨水利用项目的资金扶持, 提高雨水利用积极性, 同时给予政策优惠, 以促进雨水收集利用设施的顺利普及。
3.2 技术和产品方面
虽然《建筑与小区雨水利用工程技术规范》总结了大部分现阶段的研究成果, 但仍存在很多雨水利用领域的技术问题有待解决。如:雨水利用设施建成后如何评价其性能, 如何, 减少雨水排放设施的规模等。此外, 雨水利用产品不丰富, 目前只有少数厂家生产雨水利用产品, 距离形成独立的产业还相差较大, 而国外的产品价格过高, 全部依赖进口会使雨水利用项目投资增加很多。建立校园雨水利用系统就要很好的解决这些问题, 尤其是综合性高校, 应充分发挥其技术密集的优势, 解决技术难题。校园雨水利用系统可分步建设, 也可一次性建设完成。通过产学研相结合, 探索雨水利用的新途径, 新方法, 开发雨水利用新产品等, 最终形成具有自主产权的雨水利用新技术, 提高我国雨水利用的整体水平。
3.3 运行与维护方面
雨水利用系统通过竣工验收后, 要加强后期运行与维护管理。维护的好可以延长系统生命周期, 减少相应投入。维护不善会使系统效率低下, 设备寿命降低, 增加不必要的成本投入。雨水利用系统运行后至少应做到以下几点:
1) 应定期对系统运行状态进行观察, 发现异常情况及时处理。
2) 注意及时清理漂浮物和沉淀物。
3) 保持汇流管, 溢流管 (口) 的畅通。
4) 雨水利用设施必须按照操作规程和要求使用与维护, 一般设专人管理。
雨水利用系统的后期评价也很重要。应建立和完善后评价体系。通过对项目规划设计, 项目实施, 项目运营等情况的综合研究和总结, 衡量和分析项目的实施运营与经济效益情况及其预测情况的差距, 为今后改进系统积累经验。
4 结语
目前, 校园雨水利用项目要以追求社会和生态效益为主要目的[3]。在校园雨水利用系统的建立过程中, 应选择适宜的建设方案, 处理好雨水利用系统与各个子系统的相互关系, 提高雨水利用的效率。在势不可挡的国际趋势下, 充分发挥校园自身优势和示范带动作用, 促进雨水利用的推广, 改变雨水利用只是在一些小区或学校试点使用的现状, 为城市雨水利用系统的建立提供可靠的数据和经验。
摘要：雨水利用系统比较适合公共建设项目使用的特点, 针对校园雨水利用系统建立进行分析和阐述, 提出校园雨水利用项目建设中应注重的主要环节和需要解决的问题。
关键词：校园,雨水收集,雨水调蓄,雨水利用
参考文献
[1]冯平, 等.雨水资源的利用及其实验[J].天津大学学报, 2006 (3) .
[2]赵世明, 等.建筑与小区雨水利用工程技术规范部分内容的确定[J].给水排水, 2007 (4) .
虹吸式屋面雨水排放系统 篇8
屋面雨水的排放在任何工程都要遇到, 传统的屋面雨水排放是利用重力学原理, 由屋面坡度和排水沟将雨水集中到各个雨水斗位置, 利用雨水的重力由雨水管自然流出。由于水进入雨水斗时空气也大量混入, 故雨水管中是汽水混合的状态, 所以整个系统的雨水排放计算依靠人工手算为主, 又由于是汽水混合流, 所以管径计算的都很大, 数量也较多。这不但浪费材料, 也浪费空间。而且水平雨水管将雨水汇集起来, 再进入主管道, 由于管内雨水靠重力流动, 故水平要设置一定的坡度 (不小于5‰) , 这又浪费处置高度的空间, 影响吊顶等室内的标高, 总之, 传统的重力流排水方式耗材, 耗力, 浪费空间, 地下开挖范围大, 极不方便。
2 虹吸式屋面雨水排放系统工艺
2.1 系统原理
在降雨初期或雨量很小, 屋面雨水很少且高度未超过雨水斗高度时, 整个排水系统工作状况与重力排水系统相同。随着降雨的持续, 当屋面雨水高度超过雨水斗高度时, 由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗, 通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡, 从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量, 使得系统中排水管道呈满流状态, 利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能, 在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用, 并在该处管道内呈最大负压。屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。
降雨末期, 雨水量减少, 雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值 (根据不同的雨水斗产品设计而不同) , 雨水斗逐渐开始有空气掺入, 排水管内的虹吸作用被破坏, 排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态, 此时雨水排放趋于结束, 大部分雨水已经高速排出, 余水很少。
与悬吊管相似, 立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流, 气水浮化流过渡, 最终在虹吸作用形成的时候, 出现接近单向流的状态。
因此, 虹吸式屋面雨水排放系统所采用的雨水斗必须具有优化设计的反涡流功能的盖罩, 防止空气通过雨水斗入口处的水流带入整个系统, 并有助于当斗前水位升高到一定程度时, 形成水封完全阻隔空气进入。
2.2 虹吸式与重力式与面雨水排放系统的区别
虹吸式屋面雨水排放系统排水管道均按满流有压状态设计, 因此虹吸排水系统中雨水悬吊管可做到无坡度敷设。同时, 当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高, 因此系统具有较好的自清作用。而重力式排水设计计算不按满流计算, 雨水悬吊管的敷设坡度不得小于0.005。
虹吸排水系统中排水管泄流量要远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量, 也即排除同样的雨水流量, 采用虹吸排水系统的排水管管径要小于采用重力排水系统的排水管管径。
虹吸排水系统其实质是一种多斗压力流雨水排水系统。因此埋地管相对重力式排水系统要明显减少。
2.3 系统的组成
虹吸式屋顶雨水系统由雨水斗、管道、室外雨水管网三部分组成, 其中室外雨水管网的制作与普通雨水系统相同。
2.3.1 雨水斗
雨水斗是虹吸式屋顶雨水系统的核心部位, 是实现水汽分离的重点部位, 它的稳流性越好, 产生虹吸所需的屋面汇水高度越低, 总体性能就越优越。它是由雨水斗底座, 碟片, 格栅顶盖组成, 另外还有固定件, 法兰片, 焊接片, 防火保护帽等配件。
压力流 (虹吸式) 雨水斗材质为HDPE、铸铁或不锈钢。其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层中, 上部盖有进水格栅。降雨过程中, 雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗, 当屋面汇水达到一定高度时, 雨水斗内的反涡流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态, 使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式雨水斗最大限度减小了天沟的积水深度, 使屋面承受的雨水荷载降至最小, 同时提高了雨水斗的额定流量。
目前国内的产品, 不同的厂家, 雨水斗的形式不同。同一厂家的产品, 也有多种形式的产品, 以适应不同屋面的排水要求。如:平屋面, 檐沟屋面、坡屋面、绿化屋面等, 选用雨水斗时略有不同, 但可以通过组合达到多样化的要求。随着广泛的推广使用, 国家必将统一这一产品的规格及制作标准, 做到产品通用。
由于雨水斗是虹吸式排水的关键部位, 故雨水斗的设计安装也有一定严格的要求:雨水斗离墙至少1米, 以能够广泛收集雨水;雨水斗之间距离一般不能大于20米, 以快速实现虹吸效应;平屋顶上如果是沙砾层, 雨水斗格栅顶盖周围的沙砾厚度不能大于60mm, 最小粒径必须为15mm, 以防止沙粒进入雨水斗而发生堵塞, 影响排水效果;虹吸式雨水斗应设置在屋面或天沟的最低点, 每个汇水区域的雨水斗数量不少于2个;如果雨水管是安装在混凝土屋顶面层内, 那么屋顶至少有160mm厚;断面呈连续梯形的屋面雨水斗开口, 为安装固定件, 尺寸必须是280mm x 280mm, 如果开口大于300mm x300mm, 屋顶则需加固;带隔离层的屋顶隔离层厚度至少40mm。如果隔离层厚于180mm, 雨水斗的底座必需延伸至能与连接管相连的恰当长度, 接口部位不能设在隔离层内。
雨水斗安装在屋面防水施工完成, 安装时旋掉保护螺丝, 将表面清洗干净, 安装上雨水斗配套的螺杆, 装上密封胶圈。雨水斗的进水口高度, 要保证天沟内雨水能通过雨水斗排净且雨水斗要水平安装。屋面铺设柔性防水卷材时, 将卷材在螺杆位置处钻孔。用螺帽将卷材压环, 空气挡板、雨水整流栅固定在雨水斗座上。根据要求, 调节好空气挡板上部的调节螺杆, 并固定螺杆。
雨水斗安装后, 必须对屋顶或天沟做灌水试验。试验时堵住所有雨水斗, 向屋顶或天沟灌水。水位应淹没雨水斗, 持续lh, 雨水斗周围屋面或天沟应不渗漏, 为合格。
2.3.2 管道
管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分, 必须确保系统安全可靠, 高效持续的运行。因此系统形成虹吸后, 管道内为满充雨水, 不能夹杂气体, 当然, 微小的不密封并不一定会造成渗漏, 但是足以造成漏气, 一旦排水管道内出现气团, 虹吸式排水的效率马上大大降低, 严重的甚至会破坏虹吸作用。故管道必须保证完全的密封性和完备的防火措施, 并且做到尽可能降低噪声, 吸收震动, 抗击冲击外力, 最大程度满足抗温度变化引起的形变。
但是管道的完全抗渗漏并不意味着系统密封性得到满足。一般情况下, 对于其它抗渗漏的要求是允许发生小范围的渗漏, 只要有补救措施即可。但是虹吸系统一旦发生渗漏, 并不易发现。当突然出现暴雨的降雨强度, 则可能立即造成整个系统崩溃。进而因为屋面雨水无法及时排放, 严重时积水会超过屋面可负荷的荷载强度, 引起屋面坍塌。
当系统管道内形成虹吸作用时, 由于可供使用的管道管径不一定恰好是计算所得的管径尺寸, 因此管道内部会有很多溶解在水中的小气泡, 并不是完全理想化的液体单相流。这些微小气泡在流动过程中会逐渐释放, 然而这种气水混合流而非气水两相流的流态, 仍可以被看作虹吸作用是允许存在的状态, 并不影响虹吸作用的形成, 也不影响系统的排水能力。
但是, 溶解在水中的气泡并不意味着管道内的气团。如果排水管道内, 中间部分是气团, 沿壁部分是水流, 这样就是传统重力雨水排放系统的管内流态。管道内气团的存在, 严重影响虹吸作用时管内满流状态的形成, 水流在管内的充满度相当低, 大大减小了系统的排水能力。
由于虹吸系统是利用负压排水的, 因此管道的管壁必须具备相当的承压能力。但是也不是完全的刚性体。因为虹吸系统的负压一般不大于-0.08Mpa。过大的负压会导致管内水流流速过快, 发生气蚀现象, 对于金属管道或者是金属质地的连接处产生极大的伤害 (-0.09Mpa已经接近气蚀的临界值) 。同时负压过高也会给系统带来极大的震动, 减少系统的使用寿命。
管道和配件都必须具备阻燃的条件, 当建筑物一处发生火灾时系统能够防止火灾被迅速传递到建筑物的其他部分。所以, 材料本身的阻燃性并不是最重要的, 整个管道系统的防火扩散性才是将灾害损失降至最低的关键。
管道安装要求:
悬吊系统应避免穿越建筑沉降缝伸缩缝。当因现场情况无法避免时, 应根据系统管材的特点, 考虑不同管材的挠度, 采取相应措施。
雨水横管与立管、立管与排出管的连接弯头采用两个45°弯头或R≥4D的90°弯头。
雨水立管上应按设计要求设置检查口, 检查口中心距地面1.0m。当采用高密度聚乙烯 (HDPE) 管时, 检查口的最大设置间距不大于30m。
雨水管穿过墙壁和楼板按要求设置套管
由于系统压力较大, 排出管宜采用能承压管, 并在出户口管道管径加大二级, 以便泄压, 从而不会冲坏与其连接的雨水井。
埋地雨水管的埋没深度应在冰冻线以下, 应考虑管线上部的荷载
HDPE管铺设在-般土质的管沟内铺一层厚度不小于100ram的砂垫层, 在穿入检查井与井壁接触的管端部位涂刷两道粘结剂, 并滚上粗砂, 然后用水泥砂浆砌入, 防止漏水, 雨水立管的底部弯管处, 应设混凝土支墩或采取牢固的固定措施。
雨水管道安装后应做灌水试验, 灌水高度必须到每个系统上部的雨水斗。高层建筑灌水可分段进行。满水15min, 水面下降后, 再灌满观察5min, 液面不降, 接口无渗漏为合格。
汽水混合流的排水过程中, 有一个非常重要的要求, 是关于在系统各部位内负压的限制, 规定负压不得低于-0.8公斤。其原因在于, 当负压在-0.92公斤左右时, 系统内的气泡会在压力的作用下破裂, 使整个管道说系统产生剧烈振动。
因此, 为保证系统的正常运行, 管道振动的危害是一个不容忽视的问题。如果振动不加以防范, 可能会影响减少建筑结构的使用寿命, 也可能会导致整个系统的破坏。安装固定系统的主要功能之一是吸收这些振动, 从而避免振动对建筑结构产生影响。故固定系统虽然是虹吸式雨水排放系统的辅助部分, 却起到至关重要的保护的作用。
当水流有90o的方向改变时, 此处弯头的连接方式, 必须注意设计一个衔接管段, 以保证流速不会突然大幅下降, 而是维持上升的状态, 从而整个虹吸式屋面雨水排放系统得以正常运行。
3 HDPE (高密度聚乙烯) 管材的优势
承压性能良好, 管壁在外荷载作用下, 不会破裂。能抵抗冲击压力, 减少水锤冲击破坏, 保证系统的安全运行, 维持虹吸作用的负压, 故虹吸式雨水系统的管道大多数采用HDPE材料。
管道连接方式方便灵活。管道可根据需要, 采用不同的连接方法, 如:对焊、电焊管箍连接、法兰连接、螺纹连接、伸缩管接头等。HDPE还可以和钢管, 铸铁管, 陶瓷管等其它管材的管道连接。只需通过专门的加热电焊机就可以进行操作。
HDPE管道是在热力条件下生产的, 材料本身的张力在制造过程中已消减, 所以成品以后可能产生的尺寸微变不会有任何危害, 将热胀冷缩引起的危害降至最小。
从物理和化学性质上看, HDPE管道的防腐能力极强, 不受各种酸、碱、盐所引起的电化学反应的影响。HDPE管道比金属管更耐磨损。管子重量轻, 施工方便, 可以事先预制, 安装工效大大提高。
4 结语
虹吸式屋面雨水排放系统在国外已经普遍使用, 在国内刚刚起步, 由于它的明显优势, 现在已经有很多厂家生产此产品, 有很多重点工程采用此方式进行屋面排水。相信随着建筑业的发展, 这种技术将得到进一步的发展, 将越来越完善, 这种屋面排水的方式将得到广泛的推广与使用。
参考文献
[1]范懋功.屋面雨水系统设计探讨.给水排水, 2005, 31 (3) :75-77
[2]黄秉政.对屋面雨水系统设计重现期的探讨.给水排水, 2005, 31 (3) :78-79
棚室雨水自给灌溉系统研究 篇9
目前, 水资源的缺乏已成为世界性的问题, 在传统的水资源开发方式已无法再增加水源时, 雨水回收利用成为一种经济又实用的水资源开发方式。雨水落在棚面流失掉, 如能收集利用, 既解决了棚室灌溉问题。雨水灌溉优于地下水及自来水。是解决城市缺水及节约自来水的一项重要措施。
2 系统组成
棚室墙体顶部都用水泥预制块铺设为外高内低, 外边缘砌高, 埋置集水管与集水池相联通。收集的雨水汇集到集水槽中流入集水池。集水场的设计采用最佳集水效果方案。集水面坡度为15℃, 两边高、中间低, 场地周围均建凸起的边缘, 高约15cm, 雨水由中间汇入集水槽后流入集水池。用或其他材料铺覆集雨面。棚室两侧各建一集水池, 用棚膜铺垫池底极其池壁。
尽管种植越冬茬作物的温室其棚膜通常情况下在10月中下旬覆盖, 然后在来年五月之后揭去, 不在年降雨丰沛期, 但能够通过旧膜作为动态集水面, 即如果有降水收集雨水, 如果无降水可以卷起堆放。当然条件如果允许可以另辟专用集水场供温室使用, 根据上述设计, 以60m长度、跨度7m、墙体宽1.5m、遮阳地宽7m的标准, 棚室的集水面积大致为930m2。
对集蓄的雨水进行高效利用是集雨技术的核心, 该技术关键是将集蓄的雨水通过补灌设施进行人为调控, 最终供给作物水分。
主要通过水泵极其塑料管道, 将集蓄的雨水从集水池中抽出来并且进行灌溉。灌水方式主要有漫灌、沟灌和微灌等。现已对温室灌溉比较分析之后结果表明渗灌和滴灌在节水和增产方面的效果较为理想, 其机理主要为:它们将分直接向作物根系输送, 防止地表径流, 均匀的供水确保了土壤的通透性, 在很大程度上降低了空气湿度, 对作物病害具有抑制作用, 除此之外对土地有较强的适应性, 能够随水追肥施药。
2.1 集雨面设计
通常情况下, 雨水自给灌溉系统工程集雨面的外形必须规整, 长边与短边交角以直角最佳, 形状选择矩形、梯形、其他形状;如果地段的地形条件是起伏不平的, 田境应当由空心砖组成, 田块应当设计为扇形, 田埂应当呈现出直线状直线。如果试点工程的地形环境较为理想, 完全吻合设计要求, 所以选择长方形。
雨水自给灌溉系统规划设计过程中应确保种有充足的日照, 日照时间要有保证, 受光热量最大, 试验田如果选择南——北向, 长边位置应当与等高线平行;在风姓区, 灌溉系统应与当地主害风向的关系呈90角。结合种植作物的面积等要素确定宽度, 同时不能忽视的因素是地理环境的限制。蓄水池和等高线平行的目的是蓄水池内多余水分便于排出, 所以种植区宽度应当比蓄水池长边长度宽。
2.2 储水池设计
储水池设计为地下结构, 减少棚内土地占用, 并设计有溢流装置, 保证水满溢出。以一场大雨为例, 一场大雨降水量25~49.9mm/24h, 以平均37.5mm计算, 雨水收集量为11.25t, 经过试验, 以接受四场大雨, 储水池容积至少为50t。储水池底部设有沉淀坑, 雨水中混杂的泥沙在池底沉淀。
2.3 灌溉系统组成
雨水资源灌溉系统主要由种植区、蓄水池、沉沙池以及灌溉排水系统组成, 棚室内经常用到的灌溉形式有移动喷灌机、倒悬微喷、插钎微喷、微喷带、滴灌管、滴灌带、滴头、滴箭等。
喷灌主要用于育苗或密植叶类菜, 移动喷灌机喷洒均匀, 无无效灌溉, 机组价格较高;固定式喷灌均匀性一般, 无效灌溉较多, 机组价格较低。滴灌主要用于成行种植作物或蔬菜, 灌溉均匀, 无无效灌溉, 机组价格较低。不管哪种灌溉方式, 基本都有以下几部分组成, 水源、控制箱、过滤器、输水管、阀门、洒水器等。
灌溉分手动控制和自动控制, 手动控制即管理员根据土壤墒情人为判断何时灌溉、灌溉水量。自动控制即精准自动灌溉系统, 通过土壤水分传感器将土壤墒情传递到中央采集控制器, 通过人工定时或系统自动控制电磁阀对作物进行精准灌溉。
3 结语
综上所述雨水落在棚面流失掉, 如能收集利用, 既解决了棚室灌溉问题。雨水灌溉优于地下水及自来水。是解决城市缺水及节约自来水的一项重要措施。在水资源严重缺乏的中国, 这项技术的前景非常乐观, 因此研究者们应当更加努力, 使得该技术可应用型、可操作性更强。
摘要：主要首先介绍了雨水自给灌溉系统的研究意义, 然后阐述分析了雨水自给灌溉系统的组成, 分别对灌溉系统的集雨面设计、蓄水池设计等加以详细分析, 希望能够为有理论研究和实践提供相应的参考依据。
关键词：雨水自给,灌溉系统,集雨面,储水池
参考文献
[1]李榕.城市屋顶花园推行迟滞问题的探讨和应对[D].同济大学, 2007.
[2]赵福增.我国绿色建筑节水及水资源利用技术措施和指标研究[D].重庆大学, 2007.
雨水系统管理 篇10
当前，各行各业的快速发展以及人们生活质量的提高，致使水资源日趋紧张。在此背景下，将城市雨水利用的理念融入排水规划中，将成为改善城市宜居环境、提高城市水资源支撑能力的有效途径。本文主要讲述了陕西关中地区的城市排水规划，运用关中地区特色水窖为原型，探讨了一种崭新的雨水回收利用及排水系统设计的规划方法。
引言
随着社会经济的发展，水资源的可持续利用已成为这个时代的焦点，水资源的短缺使人们越来越注重对水资源的多次利用，而作为陕西省经济最发达，人口最密集的关中地区，人均水资源需求量远远低于绝对缺水线，然而人们很少把水资源再利用应用于生活实际当中。针对以上问题，在以后的城市规划及地下管道的设计中考虑雨水资源化的想法，将雨水通过回收、净化利用在城市水资源当中，构建可持续发展的生态安全格局。之后，随着人们对城市雨水资源化的开发及利用领域研究的不断深入，城市规划中的雨水回收及利用将具备比以往任何时候都更强的可操作性。
关中地区包括西安、宝鸡、咸阳、渭南、铜川五市及杨凌区。关中地区人口占全省80%的工业固定资产和科技力量，为彻底贯彻好十二五的经济发展战略，对关中地区县城供水现状的调研及近期2020年用水量的科学预测显得尤为重要。
雨水收集的措施
利用以前水窖收集雨水的方法。水窖为全混凝土窖体水窖，窖体由窖口、窖顶和窖筒等部分组成。其施工工序分为窖体开挖、窖壁防渗、混凝土窖体浇筑和窖盖等，窖盖为预制钢筋混凝土并在窖顶预留安放进水管口。这种水窖的施工方法大致分为：窖口开挖、混凝土窖体浇筑、人工预制钢筋混凝土盖板、土石回填。集水井又叫水窖，是修建在地面以下用来蓄水且具有一定容积的建筑物，由进水管、沉沙管、过滤管、集水井等部分组成。具有储存雨水和地表水源，用以提供人畜饮水、旱地灌溉、城市绿化用水的水源及减轻水土流失等功能。
地下排水系统整体规划
1.构建地下排水通道
无论采用何种排水系统，当遇到超过设计标准的自然雨时总是不可避免的会形成地面径流。面对如上问题，选择合适的城市排水体制之前，首先需要构建流畅的地下雨水排水通道。以路面径流沿道路排水通畅为目标，对道路交叉口的地面高程进行高差设计，避免路面径流汇集在道路交叉口附近形成人为设计导致的路面积水。因而构建合理的雨水排流通道的重要性不言而喻。总结以前的教训都都到一个共同的启示：系统不合理、通道不通畅，及超标雨水到来后衍生出的一系列问题，是城市时常发生内涝的真正原因。近年来，尽管多数地区降雨量稀少，但建造一个没有低洼地、没有死角的排水地下通道，确保横向排水系统的合理与竖向系统的合理是极其重要的。
2.雨水回收利用技術
现在国内外雨水利用的研究与示范主要集中在收集、入渗、储存、初期雨水处理和再回用等环节。在雨水利用规划设计的同时，应根据不同的气候条件、地形地势、经济条件和雨水控制利用的目的，因地制宜的选取适合当地需求的技术环节。
3.居民小区雨水利用
在居民小区内设置多处集中汇流的下沉式地面及下沉式雨水花园，用于滞留储蓄雨水以达到集中入渗，并利用植物净化的方式削减初期雨水中的污染物浓度。如果按新建居住区绿地率为30%计算，所有绿地平均下沉深度为 8 厘米，当一小时最大降雨量达到 20毫米时，居住区内的绿地足以满足雨水集中入渗的需求。城市用地中，居住区的设计标准为一年一遇降雨外排量为零，并在较大型绿地内设置地下排水沟渠，使之与林间渗渠连通，渠底标高略高于林间渗渠，以保证地块内超标雨水可以留入林间渗渠而不会倒灌。
小区建筑可以沿竖向设立更多的外置式雨水竖管，直接排入建筑绿地内的沟渠中，使屋顶的雨水可以毫无保留地汇聚到绿地中。建筑、绿地和大型绿地内的沟渠等建筑设施都需要严格执行国家相关规范标准。居住区内的地面停车场、人行道、小区内部道路均使用透水性地砖，如此一来不但可以加大雨水的入渗率，还可以有效地提高地下水的回补。
4.超标雨水的处理
超过设计标准的雨水在以往的城市排水系统的规划中较少涉及，从最近三四年各大城市频遭涝灾的教训中得到启示，超标雨水对于越来越发达的城市来说，会严重影响其交通、通信、供电等各方面的正常运转。因此，需要在地下排水系统的规划阶段就将超标雨水的风险纳入到整个系统的设计中。针对排水规划在各个环节可以设立针对超标雨水的措施：
（1）居住区内的超标雨水沿道路汇入集中式地面，并通过地表内的沟渠汇入道路两侧的地表渗渠；
（2）地表渗渠系统可以收纳超标雨水。当雨水从防护带外溢后，规划允许雨水沿道路向下游自流；道路竖向系统设计可以保证道路系统中没有积水路段。
（作者单位：陕西理工学院土建学院）
作者简介：刘利娜（1991-），女，籍贯：陕西咸阳，本科，研究方向：工程管理。
