基于内涝分析理论下的城市地道排水设计

基于内涝分析理论下的城市地道排水设计

发表时间：2018-10-29T17:00:39.423Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：杨永飞

[导读] 随着我国城镇化进程的不断推进，城市下沉式地道的建设越来越多。

中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州 510663

摘要：本文根据实际工程案例，针对城市地道排水系统，从地面径流时间及地道排水边沟的流行时间来精准计算地道排水系统设计流量；采用SWMM模拟地道排水出水口的可靠性；采用SWMM模拟内涝重现期内地道驼峰设计对排水系统设计汇水面积的保证性，为解决城市地道排水问题提供了更加系统和安全的思路。

关键词：城市地道排水、SWMM、内涝分析、排水边沟流行时间

0前言

随着我国城镇化进程的不断推进，城市下沉式地道的建设越来越多，但近年来经常有城市地道水浸（甚至是淹水事故）的事件发生，为保证雨天市民出行安全，最新的《室外排水设计规范（2016年版）》（GB50014-2006）将中心城区地下通道和下沉式广场雨水管渠设计重现期分城市等级提高至10~50年[1]。城市地道排水标准提高，不仅需要设计重现期的提高，还需设计参数的精准计算和可靠的排水出水口，《室外排水设计规范（2016年版）》（GB50014-2006）对立体交叉道路排水系统的计算及排水出水口都进行了新的规定，但如何精准的计算参数和选择可靠地排水出水口，并未有明确说明。

《室外排水设计规范（2016年版）》（GB50014-2006）中规定“中心城区非地下通道段的设计重现期为2~10年”[1]，与相应地区的城市地道重现期不一致（地道排水系统设计重现期高），而“城市内涝防治设计重现期根据城市等级为20~100年”，与相应地区的城市地道重现期基本一致。如何协调城市地道设计重现期、非地道区设计重现期以及内涝重现期，保证城市地道在内涝重现期不淹水，是一个新问题。

本文以山东徐州某城市地道排水系统为例，针对地道排水系统设计流量计算、地道排水系统出水口选择以及内涝分析展开系统论述。

1工程设计条件

本文依据城市地道位于徐州市中心城区，双向6车道，道路横断面如图1所示，全长800m，纵断面如图2所示。该地区内涝重现期为50年，地道处的雨水管渠设计重现期为50年，地道周边道路及地块的雨水管渠设计重现期为5年，地道东南侧有现状5m×4m排水箱涵。

图1 地道敞开段横断面图

注：（1）表中单段边沟内雨水流行时间为边沟长度除以此段边沟的平均流速，表中流速为边沟末端流速，边沟平均流速为边沟起端和末端流速的平均值；

（2）暗埋段边沟内流行时间不计入降雨历时；

（3）汇水面积含一半侧墙的面积。

因此，地道单侧边沟集水系统降雨历时为t1+t2=1.50+4.46=5.96min。

2.3 设计流量计算

由表1可知，单侧边沟集水流量为254.8L/s，本工程共含4段边沟，同样计算后，整个地道排水系统设计流量为976L/s。

3地道排水出水口选择

3.1 就近单独排入附近水体

由于地道的雨水收集排放系统与周边道路的雨水收集排放系统设计重现期不一致，为保证地道雨水排放系统的排水出水口可靠，一般地道排水出水口单独就近排入河涌，并宜设置防倒流装置。然而不是所有的地道周边都有可靠地排放水体，此时地道排水只能接入附近的雨水管渠，本文参考的实际工程即为此类情况。

3.2 就近排入附近雨水管渠

地道排水接入附近的雨水管渠，必须充分论证暴雨重现期达到地道排水系统的重现期时（本文为50年），排水出水口处的雨水管渠的排涝能力，此处雨水管渠不能发生内涝。通过SWMM暴雨模型软件对排水出水口处5m×4m排水箱涵的内涝分析，当暴雨重现期达到50年时，此处不会发生内涝。

4地道排水内涝分析

不仅地道排水系统接入附近的雨水管渠要做内涝分析，地道的汇水面积是否可靠更需要做内涝分析，大部分的地道淹水问题均由地道设计排水系统汇水范围以外的雨水进入地道排水系统。因此，本工程对地道汇水范围以外（驼峰点以外）的设计雨水管渠进行了50年一遇的内涝分析，其中一侧的模拟结果如图4所示，从模拟图可以看出，由于地道驼峰外路面纵坡较大，内涝点不在驼峰处，驼峰处不会发生地道汇水面积以外的雨水进入地道排水系统。

图4地道一侧道路设计雨水管渠50年一遇的内涝分析模拟结果

本工程地道处的道路竖向设计合理，但如发生内涝重现期模拟结果有外部雨水进入地道排水系统设计汇水范围内，则需要重新调整道路竖向设计，避免此类情况发生。

5结论

本文通过对城市地道排水系统的梳理分析，依据实际工程案例，从城市地道排水系统设计流量的精准计算（主要是针对地面径流时间和边沟内流行时间）、地道排水出水口的选择以及保证地道排水系统设计汇水面积的内涝分析几个方面对城市地道的排水系统进行了描述和论证，为城市地道排水系统设计提供了一种更系统、更安全的思路。

参考文献

[1]GB50014-2006，室外排水设计规范（2016年版）.