近年来,洪涝灾害频发,城市内涝成为严重的城市灾害之一。如2010年4月22日上午8时至11时,2010年入春以来第一场豪雨袭羊城。致使市区多处路段出现水浸。路面车辆拥堵、地铁出口出现水浸、水入档口档主受损、市民上班受阻难行、地下车库配电房和变电站……造成了不可胜计的损失。可见加强城市排水工程建设,特别是其设计已变得十分急切,而园林排水工程是城市排水的一部分,本文在此对其设计技术进行阐述。
1.园林排水工程及其排水特点
1.1园林排水工程是指在城市园林中修设的用来收集、输送、处理雨水(污水)的工程设施,是城市排水的一部分。
1.2园林排水有其独特的排水特点:
首先,其排水的对象是降水和少量生活污水。这与城市市政排水有区别,因为城市市政排水的对象是生活污水、工业废水、降水,其成分远比园林排水复杂得多。
其次,是园林中的地形多有起伏,所以多采取地面排水。并且园林中多有大水体,如湖、池等,所以雨水可就近排入园中此类大水体中。
其三,园林绿地排水一般以地面排水为主,但同时也结合了沟渠排水和管道排水作为辅助手段,并且尽量利用排水设施创造瀑布、跌水、溪流等水体景观,以此丰富园林美景。同时要注意保水,以满足园林中众多植物生存的需要。
2.园林排水的方式
园林中可以采取的排水方式多种多样,要根据不同地段的具体情况来选择适当的排水方式,通常可以采用的方式有地面排水、沟渠排水和管道排水。
2.1地面排水。
即利用园林中地形起伏形成的地面坡度使雨水依靠其自身重力作用自行汇集,再通过沟、谷、涧、山道等加以组织引导,就近排入附近水体或城市雨水管道。这种方式不仅经济实用,便于维修,而且形成的景观也表现自然。但在坡度方面,要求最小坡度为0.5%。
在设计组织技术上,可以总结为关键的五个字:拦——把地表水拦截于园地或某局部地域之外;阻——在径流线路上设置障碍物挡水达到消力降速减少冲刷;蓄——利用绿地保水蓄水或洼地水体蓄水;分——利用山石、地形、建筑墙体将大股径流分成多股细流;导——利用地面、明沟、道路边沟或管渠将径流及时排入水体。
2.2管渠排水:即利用明沟、管道、盲沟等进行排水的方式。
(1)明沟排水:
其一,是土质明沟:是主要形式,其断面为梯形、三角形、或自然式浅沟,且沟内可种植草花。
其二,是砖石或混凝土明沟:只是少数地段采用,其断面形式有梯形、矩形。
(2)管道排水:即敷设管道的方式。
适用范围:只在园林中的某些局部如低洼的绿地、铺装的广场及休息场所、建筑物周围的积水或污水的排除。
优点:不占地表,不妨碍地表卫生、活动及美观,排水效率高。
缺点:造价高,检修困难。
(3)盲沟排水:即地下排水渠道,也叫暗沟、盲渠。主要用于排除地下水,降低地下水位。适于体育场地、地下水位高而又不耐水的植物栽培区。
3.园林排水工程的设计技术
3.1地形排水的设计技术。
3.1.1地面坡度设计适当,尽量做到不过陡,否则要采取特殊的工程措施。对于同一坡度的坡面不宜过长,让其有起伏变化,陡缓不一。
3.1.2利用植物的护坡作用,利用盘山道、谷线等拦截和组织排水。这在实际中有着广泛的应用。
3.1.3采取工程措施:主要是谷方、挡土石、护土筋、埋管及出水口的设计与处理。
(1)谷方与挡水石:谷方是布置在谷线或山洼处的汇水线上的山石,能够消力降速,减少径流对地表的冲刷,深埋浅露。而起类似作用的挡水石则是布置在山道边沟坡度较大处以阻挡水流。
(2)护土筋是在利用道路边沟或地面排水时,若坡面较长或坡度较大时,将块料成行埋置于土中,露出3~5cm,间隔10~20cm即设置3~4道,并且与道路中心线成一定角度,排列于道路两侧。
(3)埋管排水:利用路面或道路边沟将雨水引至濒水地段或排放点,设雨水口埋管将水排出。
(4)出水口处理:指利用地面或明渠排水时,在排入水体时为保护岸坡结合造景,对出水口所作的处理,常见的是水簸箕,是一种敞口排水槽,槽身的加固可采用三合土、浆砌块石或砖或混凝土。形式有栅栏式:在排水槽的下口前端设置栅栏,起消力和防污作用。消力阶:在槽底设置消力阶。消力块:在槽底设置消力块。礓察式:将槽底做成礓察状。
3.2雨水管渠排水的设计技术。
3.2.1雨水管道系统的组成:
(1)雨水口:是在雨水管渠上收集雨水的构筑物,由进水口、井筒、连接管组成。设于道路边沟、汇水点、地势低洼处;雨水口低于地面2-5cm,可排15-20m/s的地面径流量;设置间距为直线间隔30~80m。
(2)连接管:是连接雨水口与检查井之间的管段,管径为20mm,管长不超过25m,坡度不小于3%。
(3)检查井:是为进行管段连接检查和清通而设置的构筑物,一般设于管渠的交汇转弯管渠尺寸或坡度改变跌水等处,相邻检查井之间的管段成直线,检查井的间隔可以从表中查得。
3.2.2设计的相关规定:
(1)管道的最小覆土深度要根据雨水井连接管的坡度冰冻深度外部荷载来决定,一般为0.5~0.7m;
(2)最小坡度:雨水管是无压自流管,必须有一定的坡度,雨水才能流动,且管径愈小,则坡度愈大。如土质明沟为0.2%,砌筑梯形明渠为0.02,200mm管则为0.4,400mm管为0.2;
(3)最小容许流速:水流速度过小易发生水中杂质沉淀,所以各种管道在自流条件下的流速不得小于0.75m/s,各种明渠不小于0.4m/s;
(4)最大设计流速:防止流速过大时对管壁的冲蚀破坏。金属管10m/s,非金属管5.0m/s。砂质粘土明渠1.0m/s,混凝土明渠4.0m/s。
(5)最小管径及沟槽尺寸:雨水管径最小为150mm,但绿地中则为300mm。梯形明渠的渠底宽最小为30mm,梯形明渠边坡:砖石或混凝土为1:0.75~1:1,土质明沟则视土壤性质而定,可查表如粉砂为1:3~1:3.5,风化花岗石为1:0.25~1:0.5。
3.2.3布置设计要点:
(1)尽量利用地面坡度汇集雨水,使管线最短。
(2)当地形坡度最大时,干管布置在低处,当地形平坦时则布置在排水区域的中间地带。
(3)要结合区域的总体规划来考虑,如道路状况,建筑情况和远景规划等,一般是沿道路设置。
(4)雨水口的布置要能及时排除附近地面的雨水,不致水漫起影响交通。
(5)出水口要分散布置,这样利于排水,且不必成为完整系统。
(6)在满足冻深及荷载前提下,管道坡度尽量接近地面坡度,以减少土方量。
3.2.4雨水管渠的设计步骤:
(1)收集并整理所在地区和设计区域的基本资料,如总平面布置图,竖向设计图,当地的水文、地质、暴雨等资料。
(2)划分排水区域(汇水区):常沿山脊线(分水岭)、建筑外墙、道路等进行划分汇水区,并编号求出各个区的面积。
(3)作出雨水管渠的布置草图:根据汇水区的划分、水流方向及附近城市雨水干管分布情况等,确定管道走向,雨水口、检查井的位置,给检查井编号求其地面标高,标出各段管长。
(4)划分并计算各设计管段的汇水面积:地势平坦时,按就近排入附近雨水管道原则划分;地势陡时,按地面雨水径流方向划分;将每块编号并计算面积。
(5)确定排水流域的平均径流系数值:径流系数是指流入管道中的雨水量与落到地面上的雨水量的比值,与地面性质有关。平均径流系数是覆盖地面性质类型多的汇水区的径流系数,采用平均径流系数,即加权平均法求得。
(6)求设计降雨强度:降雨强度是指单位时间内的降雨量,即单位时间内流入设计管段的降水量。物理强度I=降雨量(h)/降雨历时(t),其单位为mm/min;技术强度Q=167i,其单位为l/s×hm2。在我国常用的降雨强度公式为Q=167Ai(1+clgT)/(t+b)N,其中Q为降雨强度,T为重现期,t为降雨历时,Ai、c、b、n为地方参数,不同地区参数不同。设计重现期T:指某一强度的降雨出现的频率或说每隔若干年出现一次,园林中的设计重现期可定在1～3年之间。设计降雨历时:连续降雨的时段可以是整个降雨经历的时间,也可以是降雨过程中的某个连续时段。雨水管渠的设计降雨历时:由地面集水时间t1和雨水在计算管段中流行的时间t2组成,即t=t1+mt2,t:是设计降雨历时,t1是地面集水时间通常取经验值5~10min,在地形陡建筑密铺装场地多,雨水口分布密的区域选5~8min;反之选10~15min。t2是雨水在管道内流行的时间,,t2=∑L/60V,(L为各管段长度m,V为各管段满流时的水流速度m/s)。m是延迟系数,暗管取值为2,明渠取值为1.2。
(7)求单位面积径流量(q0):是降雨强度与径流系数的乘积。q0=q×￠,￠为径流系数。
(8)雨水管渠的水力计算:求各管段的设计流量,以便确定出各管段所需的管径、坡度、流速、管底标高、管道埋深等数值,并将这些数值逐项填入管道水力计算表。其一设计流量Q=q0*F(Q为管段雨水设计流量,F为管段设计汇水面积)。管道水力计算表略。
(9)绘制雨水管道平面图、纵剖面图。
(10)绘出管道系统排水构筑物的结构详图。
4.结束语
园林排水工程的设计技术在应用时要灵活运用,要根据地形地势和具体情况综合选择合适的一种或几种排水方式,再进行具体的设计,才能起到良好的效果。也希望能在治理城市
内涝的城市建设中起到应有作用。
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