精準客水劃定的城市下凹橋防澇規(guī)劃

緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的1篇精準客水劃定的城市下凹橋防澇規(guī)劃范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

0引言

城市內(nèi)澇是由降雨的動態(tài)累計引發(fā)的,當降雨量超過雨水管網(wǎng)排除能力時,無法排除的雨水通過雨水井溢流至地表,并沿地面坡度匯集至低洼區(qū)域,形成地表積水。當積水累積超過城市防洪設(shè)施調(diào)蓄能力時,就會對人民經(jīng)濟和生命財產(chǎn)造成損失,即發(fā)生城市內(nèi)澇[1-2]。城市下凹橋區(qū)因地勢低洼,具有易澇的特點。橋區(qū)所在道路設(shè)計路面高程低于周邊地區(qū)地面高程,存在周邊客水匯入風(fēng)險,帶來下凹橋區(qū)積水隱患。城市下凹橋匯水區(qū)包括低水區(qū)和高水區(qū),低水區(qū)面積指橋區(qū)道路紅線范圍內(nèi),根據(jù)道路設(shè)計高程變坡點及道路設(shè)計橫斷面所確定的橋區(qū)雨水管道及泵站的服務(wù)區(qū)域,高水區(qū)指橋區(qū)內(nèi)除低水區(qū)以外的匯水區(qū)域。客水區(qū)面積指雨水依地形、地貌,可通過重力流方式匯流到本橋區(qū)的除低水區(qū)面積以外的高水區(qū)匯水面積。當周邊地表徑流超出排水系統(tǒng)的能力時,客水區(qū)將會形成。因此,對于一個低洼區(qū)域來說,地形豎向高程設(shè)計和地表匯流路徑自然形成該區(qū)域的客水區(qū),橋區(qū)防澇工程建設(shè)目的在于對客水區(qū)進行人為干預(yù)和合理引導(dǎo),從而形成對橋區(qū)積水的安全處置,達到消除或減輕內(nèi)澇災(zāi)害的目的。本項目采用“高水高排高蓄、低水低排低蓄”的方式,依托客水攔蓄工程,為無法排除的客水提供安全處置空間,減少客水匯入橋區(qū),減輕排水壓力。傳統(tǒng)規(guī)劃難以精確劃分客水區(qū)域,從而導(dǎo)致造成防澇規(guī)劃誤差,影響橋區(qū)防澇達標。數(shù)學(xué)模型可以對規(guī)劃設(shè)計值進行模擬校核,有效彌補傳統(tǒng)規(guī)劃不足[3]。本研究結(jié)合北京城市副中心站(即現(xiàn)狀潞通大街及通運西路,下穿京哈鐵路形成兩座下凹式立交橋)防澇規(guī)劃設(shè)計,利用數(shù)學(xué)模型對下凹橋低水、客水范圍進行精確劃分,提高防澇規(guī)劃的精準度和合理性。

1項目概況

1.1現(xiàn)狀情況

現(xiàn)狀潞通大街及通運西路下穿京哈鐵路形成兩座下凹式立交橋,兩處下凹橋區(qū)共用一座雨水泵站。雨水泵站位置如圖1所示?，F(xiàn)狀雨水泵站設(shè)計重現(xiàn)期為10年一遇,設(shè)計流量為3.1m3/s,調(diào)蓄池容積為6085m3,泵站出水管道與現(xiàn)狀潞通大街的壓力雨水管道相連接入北運河。

1.2規(guī)劃標準

依據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014-2006)和北京市地方標準《城鎮(zhèn)雨水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計暴雨徑流計算標準》(DB11/T969-2016),城市主干路、本項目周邊區(qū)域及其下游雨水管道規(guī)劃設(shè)計重現(xiàn)期采用5年,其它城市次干路及支路采用3年,低水區(qū)雨水管道設(shè)計標準按30年一遇標準設(shè)計,下凹橋區(qū)防澇標準為100年一遇降雨,下凹橋區(qū)積水深度不超過15cm。為保障下凹橋區(qū)的防澇安全,需要對下凹橋區(qū)進行總體防澇規(guī)劃。

1.3技術(shù)路線

在保證下游河道排水通暢,高水管道排水系統(tǒng)完善的情況下,復(fù)核低水區(qū)收水、排水系統(tǒng),新建客水攔蓄工程,盡量減少客水匯入下凹橋區(qū)。(1)對周邊現(xiàn)狀管道排水能力進行校核,提出本項目周邊高水區(qū)雨水管道規(guī)劃方案。(2)對本項目現(xiàn)狀低水區(qū)收水、排水系統(tǒng)能力進行復(fù)核。(3)劃定本項目客水區(qū),并對現(xiàn)狀道路高程和相關(guān)區(qū)域地形豎向進行分析,提出客水攔、蓄工程規(guī)劃方案。(4)綜合考慮工程實施難度、投資、效果等因素,提出規(guī)劃方案和實施建議。

2低水區(qū)復(fù)核及規(guī)劃方案

基于地面測量數(shù)據(jù)、地塊及道路設(shè)計高程,構(gòu)建高精度道路數(shù)字高程模型(DEM)[4],并結(jié)合水力模型工具計算100年一遇降雨下的內(nèi)澇情景,復(fù)核道路豎向設(shè)計計變坡點高程是否滿足規(guī)劃要求(客水不進橋區(qū)),識別出假變坡點8處,結(jié)果如圖2所示。針對不滿足要求的變坡點,結(jié)合水力模型分析提出最低高程要求;最終優(yōu)化道路設(shè)計,確定低水范圍。優(yōu)化后低水區(qū)面積為10.2hm2,如圖3所示。徑流系數(shù)道路為0.95,綠地為0.3,首段集水時間采用5min,經(jīng)復(fù)核,雨水泵站設(shè)計流量不低于3.12m3/s。泵站出水采用壓力出水,出水管道出口處絕對水頭不低于地面高程。

3高水區(qū)雨水管道規(guī)劃方案

北京城市副中心站作為北京市重要地區(qū),其雨水管道規(guī)劃設(shè)計重現(xiàn)期采用5年一遇;周邊其他區(qū)域城市主干路、城市次干路和支路分別采用5年一遇、3年一遇和3年一遇重現(xiàn)期標準;同時,下游雨水管道設(shè)計重現(xiàn)期不得低于上游。項目東側(cè)現(xiàn)狀及規(guī)劃用地均為綠地,為削減雨水峰值徑流量,可就近利用該規(guī)劃綠地調(diào)蓄降水重現(xiàn)期設(shè)為100年一遇降水,使該區(qū)域在規(guī)劃設(shè)計標準內(nèi)的雨水達到自行消納、待機排水的目的。部分現(xiàn)狀高水管道穿越低水區(qū),位置示意如圖4所示。高水管道穿低水區(qū)部分的檢查井及雨水篦子采取封堵、帶鎖井蓋和雨水篦子連通管加設(shè)止回閥等工程措施。

4客水區(qū)劃分

以規(guī)劃設(shè)計和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方式,開展客水區(qū)域劃分。即根據(jù)現(xiàn)狀地形和道路設(shè)計,豎向劃定了基本客水范圍,同時采用數(shù)學(xué)模型校核并通過現(xiàn)場踏勘分析,最終確定客水區(qū)。

4.1基于設(shè)計資料的客水劃定

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研,本項目低水區(qū)周邊主要為現(xiàn)狀民房和空地,隨著周邊地塊及道路的建設(shè),現(xiàn)狀地形地面坡向和現(xiàn)狀客水區(qū)將發(fā)生變化。根據(jù)本項目周邊現(xiàn)狀地形圖及相關(guān)道路豎向設(shè)計劃定本項目客水區(qū),如圖5所示。

4.2數(shù)學(xué)模型法劃定客水范圍

隨著降雨重現(xiàn)期的增加,橋區(qū)的客水區(qū)影響范圍逐漸向外擴張?；诼窂阶粉櫡╗5],結(jié)合100年一遇降雨過程進行仿真模擬,計算獲得該情景下的客水區(qū)影響范圍,并對客水區(qū)面積進行校核分析(數(shù)學(xué)模型所用地形在現(xiàn)狀地形的基礎(chǔ)上,考慮了設(shè)計道路和小區(qū)的規(guī)劃地面高程),結(jié)果如圖6所示。為進一步明確客水邊界,通過現(xiàn)場踏勘及周邊用地性質(zhì)分析,對客水區(qū)邊界線進行再次確定。

4.3現(xiàn)場踏勘劃定客水范圍

結(jié)合六個區(qū)域的建設(shè)現(xiàn)狀、地塊高程、細部構(gòu)造,逐一判斷每個區(qū)域的客水流入可能性,并將不會存在客水流入的區(qū)域調(diào)整出客水區(qū)。經(jīng)現(xiàn)場踏勘及規(guī)劃用地分析,確定客水區(qū)有5個區(qū)域需要調(diào)整,具體如圖7所示。最終確定本項目的客水區(qū)面積為21.5hm2,最終客水范圍如圖8所示。

4.4客水匯流路徑分析

通過分析客水的匯入情況,可以確定客水的匯入點和對應(yīng)的客水匯流區(qū)域。經(jīng)高程分析及匯流路徑研究,客水主要通過7個匯入點匯入本項目低水區(qū)結(jié)果如圖9所示。

5客水攔蓄方案

針對超標降雨,規(guī)劃對本項目客水區(qū)雨水分區(qū)域進行疏導(dǎo)或攔截,采取對客水匯入點設(shè)置客水攔截等工程措施,將客水攔截在下凹橋區(qū)外圍,避免超過雨水管道設(shè)計標準的客水進入下凹橋區(qū)。

5.1客水疏導(dǎo)及攔截措施

通過調(diào)整街道道路豎向高程、取消局部道路內(nèi)部綠化隔離帶、設(shè)置綠地調(diào)蓄,布置減速帶、橫截溝和雨水調(diào)蓄池,在低水區(qū)周邊布置了連續(xù)、有效的客水疏導(dǎo)或攔截措施,并對現(xiàn)狀小區(qū)開孔擋墻進行封堵(僅預(yù)留小區(qū)出口),阻攔客水區(qū)1~7的超標雨水匯入,結(jié)果如圖10所示。

5.2客水攔截效果模擬

為保證下凹橋區(qū)排水防澇安全,規(guī)劃下凹橋區(qū)采取以下措施:低水區(qū)兩側(cè)實現(xiàn)連續(xù)有效擋水墻(擋墻高度結(jié)合北側(cè)現(xiàn)狀建成區(qū)規(guī)劃雨水系統(tǒng)未實施的情景模擬結(jié)果進行設(shè)置,為19.79~21.42m)、道路變坡點設(shè)計、小區(qū)客水攔截調(diào)蓄(調(diào)蓄容積1000m3)、小區(qū)客水引流調(diào)蓄(調(diào)蓄容積2110m3)以及穿越低水區(qū)高水管道封堵等措施,低水區(qū)按30年一遇標準建設(shè),南部交通樞紐高水系統(tǒng)按5年一遇標準建設(shè),北部高水管道系統(tǒng)維持現(xiàn)狀。經(jīng)數(shù)學(xué)模型的內(nèi)澇風(fēng)險模擬分析,發(fā)生100年一遇降雨時,下凹橋區(qū)最大積水深度低于15cm,達到了防澇規(guī)劃目標,橋區(qū)及客水區(qū)積水深度如圖11所示。

6結(jié)論

針對基于精準客水劃定難的問題,北京城市副中心站下凹橋防澇規(guī)劃,在高水區(qū)和低水區(qū)劃分的基礎(chǔ)上,通過在高水區(qū)有效疏導(dǎo),以規(guī)劃設(shè)計和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方式,開展客水區(qū)域劃定。根據(jù)現(xiàn)狀地形和道路設(shè)計,豎向劃定了基本客水范圍,同時采用數(shù)學(xué)模型校核并通過現(xiàn)場踏勘分析,實現(xiàn)了精準的客水區(qū)劃定。通過客水疏導(dǎo)及攔截措施布設(shè),有效阻擋超標降雨情況下客水匯入,并通過數(shù)學(xué)模型進行了驗證,在100年一遇降雨情況下,北京城市副中心站下凹橋區(qū),滿足橋區(qū)防澇規(guī)劃目標。

作者:葉婉露 郭海斌  韋明杰 單位:北京市首都規(guī)劃設(shè)計工程咨詢開發(fā)有限公司 北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院