1、城市雨水工程課程大作業(yè)某 住 宅 區(qū)雨水與水環(huán)境系統(tǒng)方案設(shè)計北京建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系2011年6月班級:學(xué)號:姓名: 指導(dǎo)教師: 成績: 目錄1 項目基礎(chǔ)資料31.1 項目概況31.2 降雨量與蒸發(fā)量41.3 地質(zhì)條件與地下水位52 總體設(shè)計思路53 雨水收集利用與水量控制63.1 雨水收集利用方式63.2 水量平衡分析73.3 高程控制及溢流排澇94 水質(zhì)保障104.1 源頭和輸送過程水質(zhì)控制104.2 末端控制10水體生態(tài)系統(tǒng)10循環(huán)曝氣與水質(zhì)凈化設(shè)施11小節(jié)1 項目基礎(chǔ)資料1.1 項目概況本項目為住宅小區(qū)（如圖1所示），地處佛山市東平新城規(guī)劃范圍內(nèi)。圖1 項目平面圖住宅區(qū)總占地面積28

2、4037平方米；建筑面積、室外硬鋪裝（道路、廣場、停車場等）、綠化、水面等面積如表1所示。表1 各區(qū)域面積匯總區(qū)域硬化面積（屋面、路面、廣場等）綠化面積水面面積總面積綠化率水體A472763703011900962060.38水體B33821209367300620570.34水體C26994168144200480080.35水體D162712884900200550.14別墅區(qū)3181270580388700.18規(guī)劃道路10739 8102 0188410.43總計1669139282424300284037 圖2 各區(qū)域水體實際匯水面積范圍根據(jù)地形和排水條件，設(shè)計水體大致有效匯水面如圖

3、2所示。區(qū)域 水體面積約為 平方米，綠地面積為 平方米。1.2 降雨量與蒸發(fā)量廣東地處華南，屬典型的季風(fēng)氣候。每年的46月，冷暖空氣在這里頻繁交替，產(chǎn)生了廣東的前汛期降水，其高峰期在56月；而79月,經(jīng)常有臺風(fēng)、東風(fēng)波等熱帶天氣系統(tǒng)影響, 形成了廣東的后汛期降水, 其高峰期位于89月。項目所在地區(qū)雨量豐富，適合進(jìn)行雨水的收集利用。統(tǒng)計佛山市1976-2008年的降雨量與蒸發(fā)量資料如圖3所示。圖 3 佛山市多年月降雨量、蒸發(fā)量年內(nèi)分布1.3 地質(zhì)條件與地下水位項目位于珠江三角洲地區(qū)，屬沖積平原地貌，場地地勢較為平整，場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有影響場區(qū)穩(wěn)定性的構(gòu)造形跡等不良地質(zhì)作用，場地的區(qū)域穩(wěn)定性較好。場區(qū)

4、范圍內(nèi)表層從上往下依次第四系土層為填土、沖積土及殘積土，基巖為白堊系地層，巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖擬建場地的地下水類型主要為孔隙水，賦存于沖積層中的潛水，其富水性和透水性較一般，受大氣降水入滲或側(cè)向補給，以蒸發(fā)或滲流方式進(jìn)行排泄；另一類為裂隙水，主要賦存于風(fēng)化巖的裂隙中，場地范圍內(nèi)，其水量較小。經(jīng)現(xiàn)場勘察，測得地下水初見水位標(biāo)高0.851.34m，穩(wěn)定水位標(biāo)高0.861.57m。周圍河道常水位標(biāo)高、河底和堤岸標(biāo)高：北面文登河：涌底標(biāo)高：-1.5米；西面與東面支流涌底-1.2米；平洲水道堤岸標(biāo)高7.6米。不同重現(xiàn)期的洪水位標(biāo)高見表2。表2 不同重現(xiàn)期的洪水位單位：米重現(xiàn)期5年10年20年30

5、年50年100年200年河頭設(shè)計洪潮水面線4.595.155.475.635.786.036.32河頭現(xiàn)狀洪潮水面線1.34.825.175.335.485.736.012 總體設(shè)計思路(1) 重點區(qū)域(區(qū)域A、B、C、D):利用景觀水體收集、調(diào)蓄利用雨水，有利于節(jié)約自來水用量、減少排水量、增加小區(qū)防澇能力、改善小區(qū)環(huán)境，但必須對不均勻的降雨進(jìn)行合理有效的調(diào)蓄，降低投資和運行費用，同時必須采取有效的水質(zhì)保障措施，防止水質(zhì)惡化。整個設(shè)計方案主要圍繞水量和水質(zhì)保障兩方面展開。水量方面包括收集調(diào)蓄項目區(qū)域內(nèi)的雨水，用于景觀、綠化等，根據(jù)水體水位變化情況，制定補水及排澇方案；水質(zhì)方面則從截污、水生態(tài)系

6、統(tǒng)、水深及堤岸形式、水循環(huán)凈化處理等方面考慮。(2) 其它區(qū)域（別墅區(qū)、規(guī)劃道路）:合理組織地面排水,充分考慮利用分散式雨水控制措施(如透水地面、植草溝、雨水花園、植被緩沖帶等）對徑流進(jìn)行削減和凈化。經(jīng)過綜合分析，制定整個小區(qū)雨水與水環(huán)境方案設(shè)計方案見圖4。 圖4 雨水與水環(huán)境規(guī)劃設(shè)計方案框圖（結(jié)合實際-可參考教材圖等）3 雨水收集利用與水量控制3.1 雨水收集利用方式（1）雨水收集排放系統(tǒng)設(shè)計：項目內(nèi)有景觀水體，因此通過組織地面雨水系統(tǒng)，盡可能利用植被淺溝（grassed swale）、雨水花園(rain garden)、植被緩沖帶（baffle trip）等生態(tài)化方式收集并凈化雨水，利用景

7、觀水體調(diào)蓄雨水，盡力避免建設(shè)地下大型雨水池，降低雨水收集成本（水景調(diào)蓄能力不足且有必要時，再考慮建設(shè)適當(dāng)體積的雨水儲存池）。圖5 雨水收集與截污系統(tǒng)布置（適當(dāng)放大；包括溢流口/管、植草溝、雨水花園、水生植物區(qū)、植物緩沖帶等）（2）植草溝斷面設(shè)計及校核： 植草溝斷面方案1見圖6。圖6 植草溝簡化剖面示意（1）斷面校核計算：匯入淺溝的徑流量 當(dāng)?shù)乇┯陱姸裙綖?q=3360.04(1+0.639lgP)/（t+11.945）0.825（升/秒.公頃）取t=5分鐘，按重現(xiàn)期2年1遇的暴雨強度核算。利用曼寧公式計算，其中最大有效水深0.3m，植草溝斷面的最大輸水面積為 m2，斷面濕周為 m，曼寧（粗糙

8、）系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗取0.03，縱向坡度為0.002,植草溝的輸水能力為：l = m3/s 應(yīng) l 則設(shè)計流速為 V=Q2/A= m3/s 應(yīng) 0.8m/s (防止徑流的沖蝕作用的最小流速) 可適當(dāng)調(diào)整設(shè)計形式和尺寸以合理滿足要求。也可根據(jù)現(xiàn)場條件和景觀要求設(shè)計植草溝斷面不同方案（如圖7所示）。 圖7 植草溝剖面示意（2）兩種溝的斷面參考尺寸：l W=0.6m， h=0.2m（有效設(shè)計水深）， 超高=0.2ml b=0.6m， h=0.2m（有效設(shè)計水深）， 超高=0.15m，e=0.2m可按上述同樣方法核算。(3) 雨水花園設(shè)計圖8 雨水花園斷面示意規(guī)模計算: 根據(jù)選取的雨水花園匯水面積和設(shè)計降雨

9、量計算雨水花園的規(guī)模和面積。3.2 水量平衡分析水量平衡分析：項目中收集雨水用于綠化及道路澆灑，因此水體需要具有足夠蓄水能力以滿足項目的用水需求，通過水量平衡分析確定水體規(guī)模是否合適，掌握外排和補充水量等情況。水系統(tǒng)水量平衡如下式（忽略水面面積隨水位升降的變化）：入湖水量 出湖水量 = 水位變化 水面面積其中：入湖水量=水面直接降水+周邊地表徑流出湖水量=水面直接蒸發(fā)+湖體滲漏+回用水量水體常水位水深可按1m左右考慮,常水位到溢流水位(溢流堰頂高)差可按0.3-0.5m(即有效調(diào)蓄高度)考慮?；赜盟糜诰G化以及道路澆灑，用水定額取2.0L/ m2d；滲漏損失按粘土防滲計算，取滲透系數(shù)為5.81

10、0-8m/s即約為5mm/d；蒸發(fā)量根據(jù)多年月平均蒸發(fā)量確定，查圖3將蒸發(fā)量和降雨量列于表3。表 3 蒸發(fā)量和降雨量(mm)月份123456789101112月蒸發(fā)量月降雨量各種匯水面的徑流系數(shù)可參考表4選用。表4 園區(qū)匯水區(qū)域用地及徑流系數(shù)參考表匯水區(qū)域地面性質(zhì)面積A(m2)比例徑流系數(shù)建議值硬屋面、瀝青屋面A1B110.8鋪石子的平屋面A2B220.6綠化屋面（精細(xì)型）A3B330.4綠化屋面（粗放型）A4B440.6混凝土和瀝青路面A5B550.8塊石等鋪砌路面A6B660.5干砌磚、石及碎石路面A7B770.4非鋪砌的土路面A8B880.3綠 地A9B990.15水 面A10B1010

11、1總計A1注：用地性質(zhì)分類及其徑流系數(shù)建議值參考建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范。綜合徑流系數(shù)依據(jù)下式計算：1*B1+2*B2+11*B11 （2）其中：Ai 不同性質(zhì)用地的面積，m2；Bi 不同性質(zhì)用地占總匯水面積的比例；i 不同性質(zhì)用地的徑流系數(shù)。表5 項目用地情況及徑流系數(shù)計算表匯水區(qū)域地面性質(zhì)面積A(m2)比例（）徑流系數(shù)硬屋面，路面0.8綠 地0.15水 面1總 計水量平衡按月份進(jìn)行計算列入表6。表6 水量平衡計算表項目匯流雨水量（可利用量） 補水量蒸發(fā)量用水量滲漏量水量差水體水深剩余調(diào)蓄高度外排水量額外補水量單位m3/月m3/月m3/月m3/月m3/月m3/月mmm3/月m3/月編號

12、【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】【9】【10】1月2月11月12月合計注：1 外排水量以溢流水位計算，額外補水量以滿足常水位要求為準(zhǔn)；2 有效調(diào)蓄高度取 m。水位變化情況分析-供參考下面分析年內(nèi)水體的水位變化情況，雨水回用于綠化及道路澆灑，水體設(shè)計低水位同設(shè)計高水位之間有0.3m的調(diào)蓄高度。水體水位高于設(shè)計高水位時會發(fā)生溢流，水位認(rèn)為等于設(shè)計高水位；當(dāng)水體水位低于設(shè)計低水位時，可對水體進(jìn)行補水到設(shè)計低水位，如果以3月份為起始月(月初為常水位)計，可以得到年內(nèi)水體水位變化如下圖9所示。圖9 水體水位變化示意圖從圖9中可以看出由于匯水面積相對較小，考慮綠化與道路澆灑的消耗后，月末水

13、位變化將會較大，12月末水面與最低設(shè)計水位相比波動達(dá)0.7m之多。由此來調(diào)整設(shè)計方案，包括匯水面積、調(diào)蓄高度、用水與補水方案等)。3.3 高程控制及溢流排澇（1）防澇驗算：小區(qū)內(nèi)水體在雨季是排澇、蓄積雨水的主要設(shè)施，為了保證小區(qū)的防澇安全需要具有一定容蓄暴雨的能力。例如，根據(jù)景觀設(shè)計要求，初步確定水體設(shè)計水位以上有0.3m的調(diào)蓄空間，為安全考慮，水體邊岸與溢流水位之間應(yīng)有0.2m的安全超高，水體的防澇能力則可以根據(jù)0.5m調(diào)蓄高和水體面積確定，演算在不考慮溢流的極端情況下，一次可達(dá)到調(diào)蓄 mm的降雨，以此可判斷滿足防澇標(biāo)準(zhǔn)。按我國排水規(guī)范，小區(qū)排水設(shè)計重現(xiàn)期一般在0.51.0年。 水體實際設(shè)計

14、有溢流口來排除大暴雨，水體蓄滿水后多余的雨水通過溢流排入河道或市政排水管道如圖10。具體排澇能力將由溢流口和溢流管的尺寸決定。圖10 溢流堰排水示意如水體溢流堰寬設(shè)為8m，可以計算出不同重現(xiàn)期下溢流堰的堰上水頭(見表7)。表7 不同重現(xiàn)期各水體溢流堰堰上水頭堰上水頭（m）重現(xiàn)期匯水區(qū)堰寬m0.51235102050100水體A80.1170.1420.1670.1810.1990.2240.2490.2820.307水體B60.1010.1220.1430.1560.1720.1930.2140.2420.264水體C60.0940.1130.1330.1450.1590.1790.1990.

15、2250.245水體D20.0980.1180.1390.1510.1660.1870.2080.2350.256因此，只要湖岸保護(hù)高大于0.3m就可以確保在50年一遇的降雨下小區(qū)匯水區(qū)內(nèi)無內(nèi)澇發(fā)生。（2）高程控制：文登河50年一遇水位為5.78m，按排水防澇及景觀要求合理設(shè)計小區(qū)內(nèi)地面、水位和溢流堰高程（還需要考慮土方平衡、提升泵等）見圖11。圖11 水體高程示意圖（包括水體底部、常水位、高水位、堤岸、建筑室外地面和河道洪水位）4 水質(zhì)保障4.1 源頭和輸送過程水質(zhì)控制 根據(jù)小區(qū)條件選擇適當(dāng)?shù)脑搭^和輸送途中的雨水徑流水質(zhì)控制措施，并結(jié)合到圖5中表示。4.2 末端控制水體生態(tài)系統(tǒng)（1）堤岸設(shè)計

16、水體盡量采用生態(tài)設(shè)計方式，多采用自然坡堤岸形式，增加水體內(nèi)的植物量，形成類似濕地的水體環(huán)境。對水面窄不便采用自然坡堤岸的地方，可以采用石籠、磊石臺階等較生態(tài)化的堤岸形式，創(chuàng)造良好的水生物棲息環(huán)境，提高水體自然凈化能力。選擇設(shè)計的主要堤岸形式見圖12。圖12 堤岸設(shè)計示意圖(典型斷面示意圖及其照片)（2）水生動植物水體中可根據(jù)不同的水深種植不同種類的水生植物，構(gòu)成植物群落，根據(jù)景觀及凈化要求確定的植物分布。蘆竹、菖蒲、鳶尾等高植株水生植物，凈化能力強，適合在水體死角處、邊緣地帶大面積種植，但應(yīng)注意不阻擋景觀視野；荷花塘適合在水面開闊處營造景觀，可靠水邊也可靠近水面中心；睡蓮等浮葉植物，浮于水面上

17、，且景觀效果好，適合種植、布置在各種水面；沉水植物如菹草、金魚藻等，對水質(zhì)維護(hù)效果好，適合于水體中心、水深較大處。水體各植物帶應(yīng)將幾種植物搭配種植，避免單一。進(jìn)行植物選擇時也可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r選擇一些具有地域特點的當(dāng)?shù)厮参?，進(jìn)行合理搭配，一般使植物覆蓋率（包括濕地中植物）達(dá)到30%左右為宜，也可根據(jù)具體水質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。表8 不同水深水生植物種類分布植物類型種植水深植物名稱岸邊植物水楊、水柳等濕生植物00.3m鳶尾（水邊-水深0.2m）、千屈菜（水邊水深0.3m）、菖蒲（水邊水深0.5m）挺水植物0.50.8m燈心草（水邊）、黑三棱（水邊水深0.3m）、澤瀉（水邊0.3m）、慈菇（水邊水深0.4m）、小香蒲（水邊水深0.5m）、水生美人蕉（水邊0.5m）、蘆葦（水邊水深1.0m）、荷花（水邊水深1.5m）浮葉植物1.01.3m睡蓮（水深0.31.0m）、菱（水深0.5-2.0m）、荇菜（水邊-1.0m）、莼菜（水深1.02.0m）等浮游植物1.51.8m鳳眼蓮、浮萍等沉水植物黑藻（水深0.