海绵城市雨水收集系统地下管廊技术分析

海绵城市雨水收集系统地下管廊技术分析

发布日期:2020-03-16 14:53:44 浏览次数:9

      海绵城市理念于2011年提出,后经党中央和习近平总书记强调,近两年已成为城市建设中的重要理念。海绵城市的核心是水资源的合理利用,重点是低影响开发雨水系统(LID)。本文就海绵城市LID技术与地下管廊在海绵城市雨水收集系统中的应用进行了分析。

        1引言
        海绵城市(Sponge City)意指城市像海绵一样,能够“弹性”地适应环境变化及应对自然灾害,下雨时可以吸水、蓄水、渗水及净水,缺水时又能将蓄存之水“释放”出来进行利用。在建设手段方面,海绵城市充分吸收和应用国际上流行的雨洪管理理论和方法,主要是低影响开发雨水系统(LID)。传统雨水管理以排为主,排而不蓄,蓄而不用,加上城市地面硬底化,结果逢雨必涝、雨后即旱,城市生态环境严重恶化。海绵城市理念的提出和应用,对于解决城市内涝、修复城市水生态环境、促进城市可持续发展具有重要的意义[1]。海绵城市建设的核心是LID,也就是雨水的收集、存储、净化和利用,其中雨水有效收集是雨水存储、净化和利用的前提,没有有效的收集,存储、净化和利用也成了“无源之水”和“无米之炊”,因而海绵城市建设的基础是建设完善的雨水收集系统。目前,雨水收集系统主要包括绿色屋顶、道路广场的渗透性铺装、植草沟、景观水体、生物滞留设施、雨水湿地、下沉式绿地等设施[2]。虽然将地下管廊与雨水收集系统直接联系在一起的文献不多见,实际上通过地下管廊收集雨水是非常有效的手段,因此本文对海绵城市雨水收集系统地下管廊技术进行了分析。

        2海绵城市LID技术分析
        海绵城市可以概括为“渗、滞、蓄、净、用、排”六个要素,下面简要分析:
        2.1渗
        “渗”也就是渗透,通过屋顶、地面(路面、绿地)收集雨水。其方式包括透水性铺装、绿色屋面、下沉式绿地、渗透塘、渗井等。透水性铺装是利用材料自身的透水性及材料之间的透水性缝隙实现雨水渗透,主要类型包括缝隙透水下垫面铺装(如植草砖、面包砖铺装)、自透水下垫面铺装(如透水混凝土、透水沥青铺装)、缝隙透水与自透水相结合下垫面铺装[3]。绿色屋顶即在屋顶上植花种草栽树,也称为“空中花园”。普通屋面也可通过排水沟、雨水链导渗和收集雨水。下沉式绿地用于广场、道路绿化带、停车场等。渗透塘用于汇集较大面积的雨水。渗井用于道路、停车场。
        2.2滞
        “滞”即滞留,延缓雨水形成径流,其措施包括生物滞留设施、雨水塘、雨水湿地等。生物滞留设施包括生物滞留带、植草沟、雨水花园、下沉式绿地、植物缓冲带等。生物滞留带多用于道路,植草沟设置于广场、公园、居住区及道路两边。雨水花园是由低洼地覆盖低矮植物形成的园林绿地。雨水塘、雨水湿地是大面积滞留雨水的设施。
        2.3蓄
        “蓄”就是储存,把雨水蓄起来,主要类型包括地下蓄水池、蓄水模块、雨水湿地、湿塘等。湿地、湿塘用于较大面积露天雨水储存,蓄水池、蓄水模块是建于地下的封闭式蓄水装置。
        2.4净
        “净”就是净化,透水性铺装、生物滞留设施、雨水湿地、雨水塘等都有一定净化雨水的作用,主要利用土壤渗滤和生物净化功能使雨水净化。
        2.5用
        “用”即雨水经过净化后再次利用,通常可用于绿化、道路清洗,通过雨水资源化解决水资源短缺问题。
        2.6排
        “排”是指多余的雨水通过工程措施排放掉,避免城市内涝。

        2.7传输
        海绵城市LID技术如图1所示。由图可见,雨水管渠是其中一个关键环节,没有它无法完成雨水的传输,因此下面讨论的地下管廊具有重要的价值。

        3地下管廊技术在海绵城市集雨系统中的应用
        3.1地下管廊概念与发展意义
        地下管廊全称为地下综合管廊(Utility Tunnel,共同沟),即将多种城市管线集中布置在一个隧道空间内,同时设置检修口、吊装口、监测系统,以实现统一规划、建设和管理的集约化城市基础设施。同海绵城市一样,地下管廊也是我国着重发展的一种措施,过去的管线设施都是各顾各的,管网重复建设非常普遍,正应了“昨天铺,今天修、明天改”以及“你方唱罢,我方登场”的乱象,结果反反复复,城市内涝依旧。采用地下管廊可以克服这些弊端,避免反复开挖,减小市政施工给居民带来的困扰,集约化利用地下空间资源,能满足地下管线的长期发展需求,而且有利于管理和维护,虽然一次性投资较大,但惠及多年,所以发展地下管廊重要性十分突出。
        3.2入廊管线类型
        根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838-2015)的规定,入廊管线类型包括给水管、雨水管、污水管、再生水管、天然气管、热力管、电力管、通信管等,可见雨水管道入廊是地下管廊建设的重要方向。雨水管和污水管的利用是解决城市内涝、中水利用以及缓解城市缺水的先决条件。
        3.3雨水管渠入廊方法
        在地下管廊中,雨水舱位与其他管线舱位之间有3种组合方式[4]:A型组合为并列组合,雨水舱与综合舱、电力舱水平并列布置,其中雨水舱分为上部排水与下部蓄水两部分;B型组合与A型组合排列方法类似,但雨水舱采用内敷设雨水管道的做法;C型组合采用分层排列,上层为综合舱和电力舱,下层为雨水舱。3种组合中,A型组合断面积大,且易于满足雨水管渠重力自流的坡度要求;B型组合方便采用预制管道;C型组合不易满足雨水管渠的坡度要求。
        3.4地下管廊构造要求
        根据GB 50838-2015规定,地下管廊需设置人员进出口、逃生口、吊装口、进风口、排风口、管线分支口等各类孔口,以便检修和维护。通常,地下管廊敷设在道路或绿化带之下,所以平面线形与道路线形是一致的。考虑到雨水管渠、污水管道坡度要求,地下管廊应与雨水管渠、污水管道坡度保持一致。地下管廊除了各类孔口要求以外,还要考虑防火分区和消防设置。雨水管渠需考虑初期雨水调蓄容积,并且在入廊前设置检修闸门,沿管廊方向间隔一定距离设置检查井,检查井盖应具有排气和防盗功能。同时还要考虑雨水管渠的冲洗、运渣问题,比较理想的冲洗系统是真空冲洗系统。
        3.5地下管廊的施工方法
        地下管廊的施工分为明挖法和暗挖法两大类。明挖法需要破土和开挖基坑,具有施工简便、造价较低的优点,但用于既有工程改造,对居民出行影响较大,所以一般应用于新建管网建设。暗挖法又分为浅埋暗挖法、顶管法和盾构法。浅埋暗挖法是距地表较浅的地下洞室开挖方法,在地质条件比较复杂,且明挖法和盾构法均不适应的条件下,具有施工方法灵活、对地面影响小的优点,可用于已建城区管线改造。顶管法主要用于穿越铁路、道路、河流、建筑物等情况下,利用液压千斤顶顶管,适用于软土层。盾构法采用盾构机在地下挖掘隧道。

        4结语
        城市雨水收集系统决定了城市海绵化的成效,只有有效收集和利用雨水才能从根本上解决城市内涝、水资源缺乏的问题,同时有利于修复城市水生态、促进城市可持续发展。地下管廊是海绵城市建设中的关键一环,兼具雨水收集和蓄水功能,因此发展地下管廊有利于海绵城市建设。

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