北京《下凹橋區雨水調蓄排放設計規范》解讀---北京市政設計研究院有限公司 李藝副總經理、郭磊工程師

北京《下凹橋區雨水調蓄排放設計規范》解讀

北京市政設計研究院有限公司

李藝副總經理、郭磊工程師

一、規范編制背景

下凹式立交橋等低洼區域積水問題，不僅會使其所在環線交通中斷，還會影響周邊道路及其它聯絡線的通行，影響人民正常生活，并給國家和人民的財產造成重大損失。目前我國城市雨水系統的規劃設計思路都是直接排放，主要依據為GB50318-2000《城市排水工程規劃規范》、GB50014-2006（2011年版）《室外排水設計規范》。北京已建的城市排水規劃設計重現期一般地區為1年，重點地區3~5年。對于超過設計重現期降雨所引發的積水或內澇，目前缺乏應對措施。如果能從源頭減少地表徑流的產生，并在雨水徑流匯集和傳輸的過程中進行適當的滯蓄，就可減輕或避免發生局部嚴重積水現象。然而現行的規范，都缺乏從源頭上對徑流的削減和對進入管網系統的雨水的滯蓄的規定。北京市開始了對下凹橋區排水的升級改造，缺少以消減超標暴雨雨峰及儲存污染的初期雨水為目地的調蓄設施建設的設計依據和標準規范。

為保障北京城市排水系統安全可靠，減輕內澇災害，市規劃委、市水務局組織編制了北京市地方標準《下凹橋區雨水調蓄排放設計規范》（DB11/T1068－2014），自2014年6月1日起實施。

 

二、主要技術內容

3基本規定

3.0.1下凹橋區雨水調蓄排放系統由雨水收集系統、調蓄系統、泵站提升系統和外排系統組成。

3.0.2新建下凹橋區雨水調蓄排放系統，能力應達到50年重現期校核標準；改建下凹橋區雨水蓄排系統，能力應通過綜合工程措施逐步達到50年重現期校核標準。

3.0.3無法通過重力排水的下凹橋區應采用泵站提升與調蓄相結合的排水方式。

3.0.4應合理確定新建下凹橋區雨水調蓄排放系統的匯水面積，采用高水高排、低水低排、互不聯通的系統，應有防止客水流入低水系統的可靠措施。外部重力流排水管線不宜穿越下凹橋區。

說明1：雨水收集系統一般包括雨水口及收水管線，調蓄系統一般包括

初期雨水收集池及雨水調蓄池，泵站提升系統一般包括泵站及其

附屬設施，外排系統一般是指出水管線。

說明2：根據住建部［2013］98號《城市排水（雨水）防澇綜合

規劃編制工作大綱》的要求，通過綜合措施，直轄市、省會城市

和計劃單列市等城市中心城區能有效應對不低于50年一遇的暴雨；根據目前正在編制的《北京市中心城防洪防澇系統規劃》和《下凹橋區防洪防澇工程規劃》，北京市下凹橋區防澇工程按50年標準校核。對于現狀建成，受到客觀因素限制，無法一次改造達標或者近期改造困難的立交橋區，應按50年標準校核預留相關設施、管線的用地和路由，并制定長期改造方案，在此方案指導下進行改造，應通過綜合工程措施、分期逐步達到50年重現期校核能力。

3.0.5 新建下凹橋區雨水調蓄排放系統應設置初期雨水收集池，改造項目宜設置初期雨水收集池，初期雨水收集池宜結合雨水泵站及調蓄池設置，在降雨停止后將初期雨水排至污水管線或就地處理設施處理后利用或排放。

3.0.6 調蓄設施可與綠化、路面清洗等雨水利用設施銜接。當利用雨水時，應采取處理措施達到回用對象所要求的水質標準。

3.0.7 下凹橋區雨水調蓄排放系統可采用雨水入滲方式減少雨水排放量。雨水入滲系統不應對地下水造成污染，不應對衛生環境和建（構）筑物安全產生負面影響。

說明1：對于新建的下凹橋區排水系統提出了建初期雨水收集池的要求。對于改造項目能進行初期雨水收集的應建初期雨水收集池，對于無法收集初期雨水的可不建初期雨水收集池。

說明2：雨水滲透設施特別是地面下的入滲使深層土壤的含水量人為增加，土壤的受力性能改變，甚至會影響到建筑物的基礎。建設雨水滲透設施時，需要對場地的土壤條件進行調查研究，以便正確設置雨水滲透設施，避免對建筑物產生不利影響。雨水入滲不得對地下水產生污染。

3.0.8 下凹橋區調蓄排放系統供電應按二級負荷設計并設置備用動力設施接入接口，特別重要地區調蓄排放系統，應按一級負荷設計。當不能滿足上述要求時，應設置備用動力設施。

3.0.9 下凹橋區調蓄排放系統的自動化控制系統，應滿足下列要求：

1）應采用計算機監控系統，負責整個下凹橋區調蓄排放系統的監控；

2）應設置視頻監控系統，橋下最低排水點及泵站格柵間設置攝像頭；

3）應設置雨量儀；

4）調蓄池格柵應根據液位差信號自控；

5）調蓄池應設液位計；

6）設備、儀表的數據信號應具備遠傳條件。

3.0.10 下凹橋區調蓄排放系統的電氣設備應有應對50年重現期降雨不被淹漬的措施。配電室、控制室及值班室等宜采用地上式，并設有防淹措施。

說明1：下凹橋區調蓄排放系統的用電負荷等級參照雨水泵站用電等級執行。

說明2：傳送信號包括設備運行故障信號、儀表信號、電量參數、雨量信號、視頻信號。控制內容包括格柵定時自控、水泵液位自控及輪換運行控制等。應有下游狀況監測數據。

說明3：一旦雨水泵站的電氣系統設備被淹，很可能會導致整個電氣系統出現故障，泵站無法正常運行，延長交通癱瘓的時間。北京某地泵站曾出現泵房及格柵間進水的特殊情況，將格柵電機及控制箱、水泵按鈕箱淹沒，導致電氣系統也出現故障，使得雨水泵站無法正常工作。

3.0.11 下凹橋區調蓄排放系統的初期雨水收集池、雨水調蓄設施等應設置固定或配備移動式清洗、通風等附屬設施和檢修通道，并配備相應的安全防護、檢測維護設備與用品。

說明：為確保運行管理人員進入雨水調蓄設施檢修維護安全，調蓄設施應設置通風裝置和出入檢修通道。調蓄設施的檢修通道應設置防滑地面和欄桿，確保人員出入安全。可在調蓄設施內設置永久機械通風設備和通風管道，也可配備移動式機械通風設備，移動式機械通風設備可置于雨水泵站庫房備用，避免長期在較惡略環境中閑置損壞。調蓄設施附近應具備機械通風設備用電保證裝置。調蓄設施的清洗宜采用水力自清和設備沖洗等方式，人工沖洗作為輔助手段。調蓄設施自沖洗可分為水射器沖洗、水力沖洗翻斗、連續溝槽自清沖洗、門式自沖洗系統等，自沖洗方式應結合調蓄池的構造、運行維護和建造成本等綜合考慮。調蓄設施沖洗水宜采用雨水調蓄池內存儲的雨水或再生水作為清洗水源。

運行管理人員所配備的安全防護設備包括氧氣呼吸裝、潛水防護服、安全帶、安全繩等。檢修維護設備與用品包括氣體檢測儀、便攜式防爆燈、防暑降溫用品等。

4 雨水調蓄排放規劃設計

4.1暴雨強度公式

4.1.1 北京地區暴雨強度計算公式應符合現行北京市地方標準《城市雨水系統規劃設計暴雨徑流計算標準》DB11/T 969的相關規定。

4.1.2 有條件的情況下，可采用數學模型法對下凹橋區雨水調蓄排放系統進行設計評估。模型計算應包含以下內容：

1）設計雨型采用最小時間段為5min、最大時間段為1440min的北京市設計雨型，分配過程詳見附錄A。

2）宜按雨水口布置劃分匯水流域。

3）產流模型可采用固定徑流系數模型、滲透模型等。

4）匯流模型可采用線性水庫、非線性水庫和單位線法。

5）管網匯流過程宜采用運動波法計算。

說明：排水工程常用的數學模型一般由降雨模型、產流模型、匯流模型、管網水動力模型等一系列模型組成，可以更加準確反應地表徑流的產生過程和徑流流量。傳統推理公式法計算流量通過徑流系數確定，為了與傳統推理公式相對應，故產流模型推薦采用固定徑流系數模型，也可根據實際情況采用其他適合的產流模型。匯流模型可根據實際情況采用適合的相關模型。

4.2下凹橋區雨水流量計算

4.2.1 雨水流量的計算應符合下列規定：

1）新建下凹橋區雨水收集系統設計重現期應不小于10年，并按50年重現期標準校核,地面集水時間宜為2min～10min，綜合徑流系數宜為0.8～1.0。

2）改造下凹橋區雨水收集系統設計重現期應不小于5年，并按10～50年重現期校核，地面集水時間宜為2min～10min，綜合徑流系數宜為0.8～1.0。

4.2.2 采用推理公式計算雨水設計流量

Q=ΨqF

式中 Q——雨水設計流量（L/s）；Ψ——綜合徑流系數；F——橋區匯水面積（hm2）

q——設計降雨強度［L/（s•hm2）］。

4.2.3 雨水口應按下列要求布設：

1）下凹橋區雨水口形式宜采用聯合式雨水口。

2）雨水口設置應滿足下凹橋區雨水重現期標準，數量應采用1.5～3.0的安全系數。

3）雨水口連接管管徑不應小于300mm。

4.2.4 雨水收集管道的起點最小管徑不應小于400mm。

說明1：對于改造的下凹橋區也應盡可能達到新建的重現期標準，對于雨水收集系統不具備改建條件的，設計標準小于重現期5年的，應滿足10年重現期校核標準，并應通過綜合工程措施逐步達到50年重現期校核標準。

綜合徑流系數應按照匯水面積內下墊面的實際情況進行加權平均計算，如果計算結果小于0.8，按0.8計取。集水時間應進行計算，計算結果大于10分鐘的按10分鐘計。

4.3初期雨水收集設計

4.3.1 初期雨水收集池有效容積應按下凹橋區匯水區域內7～15mm降雨厚度確定。

4.3.2 初期雨水收集量可按下式計算：

W=10ΨhF

式中 W——初期雨水收集量（m3）；

Ψ——綜合徑流系數；

h——（初期）降雨厚度（mm）；

F——匯水面積（hm2）。

4.3.3 初期雨水收集池內應設置小型排水設施，雨后就近排入污水管中或就地處理設施，排空時間應小于12h。

說明：初期雨水收集量是在匯水面上的降雨量厚度，降雨量的厚度取值可根據現場的實際情況而定，在有條件的地區應取上限。對于改造項目，因現場的情況所限，其取值不應低于7mm。

4.4雨水泵站設計

4.4.1 雨水泵站設計標準應與調蓄、排放措施相結合，綜合達到50年重現期校核標準。

4.4.2 雨水泵站設計內容應包括以下內容：

規劃復核、特征水位、特征揚程、起重設備、建筑結構、雨水泵站用電、雨水泵站通風、通信設施、其他設備、安全監測、自控系統和視頻監控系統等內容。

4.4.3 雨水泵的設計揚程，應根據設計流量時的集水池水位與受納水體水位差的平均值和水泵管路系統的水頭損失確定。

4.4.4 下凹橋區雨水泵站水泵宜選用同一型號，臺數不應小于2臺，不宜大于8臺，應設置備用泵。當水量變化很大時，宜配置不同規格的水泵，不宜超過兩種，或采用變頻調速裝置。

4.4.5 流入集水池的雨水應通過格柵，雨水泵的集水池應有清除沉積泥砂的措施。

4.4.6 雨水泵出水管宜直接排入受納水體。

說明1：雨水泵站標準應根據出水管下游接入能力制定，通過與調蓄結合達到下凹橋區50年重現期校核標準。

說明2：由于立交橋在交通運輸中的重要性，如果水泵發生故障，會造成地下設施被淹，進而影響使用功能，所以，應設置備用泵。防止小雨時水泵頻繁啟停，大小泵配置或設變頻。

說明3：雨水泵出水管有條件的應直接排入受納水體，對于直接排入困難的可通過高水雨水管線進入受納水體。

4.5雨水調蓄設施設計

4.5.1 下凹橋區雨水調蓄設施宜結合立交雨水泵站設置，無條件時可充分利用立交范圍內綠地或相鄰區域建設。調蓄設施可因地制宜，采用多種形式。

4.5.2 下凹橋區雨水調蓄設施的有效容積與雨水泵站排出量之和應按立交橋低水系統50年重現期標準校核。改造立交橋區高水系統或橋區外圍排水系統不能滿足設定排水標準，調蓄設施的有效容積除應滿足低水系統標準外，應增加高水系統流量。

4.5.3 橋區雨水調蓄設施用于削減低水系統峰值流量時，調蓄設施的有效容積應為橋區降雨產匯流過程中不能由雨水泵站排出的產流量疊加

4.5.4 下凹橋區雨水系統設計計算中，各時段雨水產流量應按最小時間段為5min、最大時間段為1440min的北京市設計雨型雨量分配表進行計算，見附錄A。

說明1：改建及增設的下凹橋區雨水調蓄設施宜結合原立交雨水泵站設置，以便于運行管理及維護，無條件時，應充分利用原立交橋區范圍內綠地、廣場、停車場或相鄰區域地下空間進行建設，或利用現有河道、池塘、人工湖、景觀水體等設施進行建設。調蓄設施可根據現場實際情況采用調蓄池、調蓄管道等形式。。

說明2：在高水系統近期無法實現規劃標準時，超標的高水系統雨水即客水可能匯入立交橋區低水系統情況時，調蓄設施容積可適當增大，以儲存客水。

4.5.5 雨水調蓄設施進水高度應為雨水泵站的設計最高運行水位，宜采用溢流方式進入雨水調蓄設施。

4.5.6 雨水調蓄設施的排水設施宜采用潛水泵，且不宜少于2臺。雨水調蓄設施應在降雨前排空，排空時間不應超過12h，且出水管排水能力不應超過市政管道排水能力。雨水調蓄設施的放空出水可排入下游雨水管道、河道或其他水體中。

4.5.7 有條件的下凹橋區雨水調蓄系統宜設雨水凈化和綜合利用設施。

說明1：設計中需校核調蓄設施最高進水溢流水位時格柵渠道內水位高程，以防止淹沒進水格柵設備及其操作平臺，如復核計算發生上述淹沒情況，可適當降低調蓄設施溢流進水口高程，以確保雨水泵站運行安全。

說明2：調蓄設施內存儲的雨水經凈化后，經相關主管部門批復同意，可用于綠化澆灌、回灌地下、市政雜用、河道景觀等用水，可節約水資源，實現資源的循環利用，因此，下凹橋區雨水調蓄設施在條件許可時，應預留雨水凈化和綜合利用空間。

4.6雨水調蓄排放設施布置

4.6.1 應在雨水調蓄排放設施方案階段做好現況下凹橋區的橋臺、墩柱、擋土墻和現況管線等的詳細調查、配合工作。

4.6.2 在現況下凹橋區新建、改擴建雨水調蓄排放設施，應對下凹橋區的現況橋臺、墩柱、擋土墻等構筑物以及重要現況管線進行安全評估,并根據評估結論采取適宜的安全技術措施，保證現況構筑物和地下管線的安全。

4.6.3 雨水調蓄排放設施的管線在下凹橋區的布置應符合《城市工程管線綜合規劃規范》GB 50289的相關要求并滿足安全評估報告確定的控制指標。當受地面空間、地下管線和構筑物等因素限制難以滿足要求時，可根據實際情況，在安全評估報告允許的范圍內，采取安全措施后減少其最小水平凈距。

說明1：在現況下凹橋區安排雨水調蓄設施，協調處理好其與現況的建筑物、構筑物和地下管線的關系，充分考慮這些客觀條件對雨水調蓄設施方案產生的影響和限制，對雨水調蓄設施方案的確定有著非常重要的作用。

說明2：當不能保證現況構筑物和地下管線的安全時，應根據全面的技術經濟分析和比較的結論確定工程實施方案，必要時可對現況構筑物和地下管線進行改建。

4.6.4 新建管線宜采用垂直交叉方式穿越擋土墻；受條件限制，可傾斜交叉布置，其最小交叉角度不宜小于60°。

4.6.5 建設在綠地內的地下雨水調蓄設施應滿足綠地建設的總體要求，地上和地下統一規劃設計，保證綠地性質和功能不變。雨水調蓄設施覆土厚度一般應不小于3m，最低應不小于1.5m。

4.6.6 各種設施宜盡量遠離古樹名木，且古樹名木保護范圍之內不應有任何地上、地下設施。

4.6.7 當地下雨水調蓄設施覆土滿足工程管線通過要求時，10kV及以下電力、通信、管徑不大于600mm的給水和再生水以及中壓燃氣等管線可以布置在雨水調蓄設施頂板上方，距雨水調蓄設施頂板凈距不應小于0.5m。

說明1：規定新建管線與擋土墻的最小交叉角度，主要是為了減少管線與擋土墻之間的相互影響和制約，保障管線和擋土墻的安全。

說明2：綠地內的地下設施建設應從屬于綠地建設的總體要求。地上和地下統一規劃設計，保證綠地性質及功能不變。

附錄A

設計雨型可用于雨水管渠和泵站的模擬計算，也可用于調蓄池容積計算等。最小時間段為5min、最大時間段為1440min 的設計雨型，其適用于1440min 以內不同時間段的雨型推求。

說明：設計雨型是依據北京市典型實測降雨資料采用同頻率放大的方法分析計算得出的。不同重現期的歷時分別為5min ～ 1440min的設計降雨量應根據《北京市水文手冊》第一分冊暴雨圖集推求。《北京市水文手冊》第一分冊暴雨圖集是北京市水利局組織編制，于1999年9月發布的，其暴雨等值線圖、各種歷時暴雨特征值等適用于北京市范圍。

 

三、計算實例

北京某下穿鐵路立交，根據高水高排、低水低排的原則確定橋區流域面積為3.07公頃，全部為道路，徑流系數取0.95。

泵站流量計算

根據流域面積、集水時間、徑流系數、重現期可計算泵站流量

泵站流域面積3.07公頃，徑流系數0.95，泵站設計重現期按5年設計，

集水時間根據手冊五計算公式t＝l/（60xv）計算，橋區單向匝道長度約250m，高差約6.4m，可計算坡度為0.022，查手冊五表3-9內差v＝0.83，

可得集水時間為250/（0.83*60）＝ 5min

由上面數據計算可得泵站設計流量1.5m3/s。

調蓄池容積計算

根據暴雨公式計算出50年重現期各時段降雨量，得出雨型分配需要的數據，繪制降雨過程曲線

根據流域面積、徑流系數、重現期可計算橋區產水量

橋區整體達到50年重現期，根據流域面積、徑流系數、降雨過程線可得50年重現期各5min橋區產流量。以最大五分鐘為例，降雨量為22.13mm，產流量為3.07*10000*0.95*22.13/1000＝645 m3。

泵站設計流量1.5m3/s，5分鐘抽升量為450m3。

超出泵站抽升量的為進入調蓄池的水量，計算可得為195m3。

四、下凹橋區改造工程

已建一期改造工程

 

在建二期改造工程

 

 

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