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浅谈郑州惨遭暴雨淹城的原因及对策

内容提要:在郑州北区某大型居住区给排水工程设计中发现郑州市政雨水管道建设的先天不足,提出把大区域排水划为小区域排水,分散排放口,增设自控排水泵来解决目前暴雨淹城的局面。同时对新城区…

内容提要:在郑州北区某大型居住区给排水工程设计中发现郑州市政雨水管道建设的先天不足,提出把大区域排水划为小区域排水,分散排放口,增设自控排水泵来解决目前暴雨淹城的局面。同时对新城区根据道路的级别建立不同的暴雨重现期,以提高城市整体抵抗暴雨的能力。

本文2010年刊登于:《中州建设》杂志第16期 ,作者:邵进良,高级工程师,注册给排水工程师

2010年7月19日郑州暴雨
关键词:暴雨,雨水管,管道断面,管道坡度,暴雨重现期,排水泵,道路级别

本人是一名从事市政和建筑给排水设计工龄达二十多年的注册给排水设计师。2007年在郑州一家设计单位从事郑州北区西史赵城中村改造项目—普罗旺斯大型居住区室外给排水配套设计时有幸接触到在该区经过的金杯路和国基路市政给排水管线施工图设计资料,通过对该两路段市政雨水管线设计资料分析判断,当时曾对提供资料的建设单位提出郑州市某些地段每逢暴雨就惨遭水淹的根源所在及其治理的有效途径,但可悲的是时至今日这场悲剧一直在郑州重演,而且大有愈演愈烈之势。暴雨淹城给整个城市安全运行已构成巨大的威胁,造成了重大的损失,严重影响着全市各行各业的发展和全市人民的日常生活。进而,若对暴雨淹城的问题得不到尽快有效治理,还将直接威胁到郑州城区正在建设的地铁工程和大型地下人防工程、地下停车库的安全。基于此,作为一名专业技术人员有责任从专业角度向郑州市政建设和管理部门建言献策。

郑州北区金杯路途经普罗旺斯大型居住区西侧长约1.4公里,在这段道路的中心线下规划设计的为雨水管渠,管渠断面为 1 米宽,1~1.2 米深,渠顶至路面埋深约 0.8~1.0 米,基本与该段路面呈相同的坡向和坡度,设计坡度为千分之 0.5~1.2 米。对普罗旺斯一个分区—A区按2年一遇的暴雨强度进行暴雨量和必须的雨水管径推算,在排水坡度达千分之1.5米时,雨水管径为0.8米。在向小区西侧金杯路市政雨水管渠排放时出现了三个问题:一是普罗旺斯一个分区的雨水量经复核已大于金杯路雨水总管的通水能力(金杯路管径大但坡度小,通水能力差);二是由于金杯路雨水管埋深浅,普罗旺斯小区雨水管无法接入,若勉强接入暴雨期间可能形成倒灌;三是金杯路雨水管两侧有市政给水管、污水管、热力管、燃气管、电力管和通讯管,除污水管埋深较雨水管深外,其余管线均与雨水管埋深接近,这样造成市政道路两侧小区的雨水管无法回避其它管线而正常排入市政雨水管道的局面。

“窥一斑而知全豹”。通过上述金杯路雨水管道设计资料可以清楚看到目前郑州市政雨水管道建设存在以下问题(或叫先天不足):

1. 管渠断面过小。金杯路途经普罗旺斯西侧长约 1.4 公里,雨水管渠断面始终是 1 米× 1 米,按 2 年一遇的暴雨量推算普罗旺斯一个分区(沿金杯路东侧长约 410 米)单侧雨水管径已接近市政雨水管径,更何况市政雨水管道还要转输上游来水。若遇到 5 年、10 年一遇或更大的暴雨根本无法及时排除。

2. 管渠坡度过小。雨水为了自流排入下游河流和干渠,减小管道埋深,雨水管道设计坡度基本沿道路找坡,有很多路段管道坡度已大大低于国家规范规定最小排水坡度要求,造成管道上下游落差过小,流速过慢,通水能力过低。地下排水管渠成了地下蓄水管渠,造成旱天沉积脏物,雨天由于上游的来水压力和下游涌水的顶推,从雨水检查井和雨水箅子向上冒污水。

3. 管渠断面形状不合理。目前在郑州市政道路下的雨水管道多采用平底的矩形断面形状的排水渠,而且坡度又很小,无论雨季还是旱季水的流速都很缓慢,没能达到管道的自净流速。尤其是旱季这种断面形式会沉积部分没能雨污分流的生活污水中的废物,以及道路清扫所散落到雨水井中的污物。这样不但造成管渠淤塞,减少管渠通流面积,还会在暴雨期间随着冒出的雨水而泛到路面,带来暴雨过后满街污秽、臭气熏天的惨象。正确的做法是采用圆形管道,或底部具有圆弧流槽的管渠,以增大旱季的排水流速,防止污物沉积。

4、管道埋深过小。市政雨水和污水管道埋深必须满足市政道路两侧小区雨水和污水能顺利排入市政排水系统的先决条件,但从上述资料来看郑州的市政雨水管道埋深是无法满足这个先决条件的。其埋深充其量只能满足所在市政道路路面的雨水排放要求。这样会给道路两侧的小区排水带来没有出路的问题,小区的雨水会大量排向地势较低的城市道路,给城市道路排水带来很大压力,道路积水也在所难免。另外管道埋深过小,上下游水位高差调节能力有限,很容易出现中、下游雨水从检查井和雨水箅子中大量冒出的现象。

5、排放水体问题。郑州的雨水排放水体主要有金水河、东风渠、贾鲁河、熊儿河和七里河等河流,这些平原河流一般两岸有堆起的河堤,河道平缓,流速缓慢,流量和水位随季节变化性很强。旱天时水位很低,在降雨初期还能起到自流排放雨水的作用。暴雨期间河水陡涨,河水水位有时会高出两岸城区地面,不但起不到城区雨水排放作用,还会通过雨水管网向城区形成倒灌现象。河水不退,城区积水难以排除。

6、排放措施不当。郑州雨水排放管网系统一味追求自流排放、降低日常运行和维护成本等建设理念,这在城市规模较小的情况下还是比较合适的,当城市规模急剧扩大的情况下就不灵验了。其原因是雨水的径流量将随着城市规模的扩大,建筑、道路、广场覆盖率的提高而急剧增加,原来小城周边起着雨水调蓄作用的沟壑、渠、塘在城市扩张过程中被填平,使雨水失去了调蓄削峰的条件,大量的雨水会在短时间内排入附近河流。这样河流的涨速要快、涨幅要高,已远不是多年前观测的水文资料所反映的水位变化和洪水重现期了。因此,在平原地区当城市规模扩大后还采用大规模的雨水自流排放系统将会带来暴雨淹城的必然恶果。

7、暴雨重现期过小。目前我国城市雨水管网设计中在计算暴雨量时所采用暴雨重现期一般地区是 1~2 年,重要地区才是 3~5 年。这样整个城市的雨水排放系统的暴雨抵抗力非常小。这在城市规模较小或局部城区还是勉强适用的,因雨水流程短,即便是积水也能在短时间内自流排除,对城市的影响不大。当城市规模扩大之后雨水的流程长,还会在局部地区形成汇集,积水会相当严重,且因大城市已成为一个功能复合体,某一个部位发生故障就会引起连锁反应,对整个城市的运转就会造成重大影响。基于此,必须提高全城的暴雨重现期,以确保城市的安全度汛。

针对上述弊端和问题,在城中老区由于历史遗留的问题已难以改变,可象普罗旺斯所在的新区还在延续这种陈旧的城市雨水排放建设理念,必将长远贻害于郑州这样超级城市的建设和发展。因此,在新区市政雨水管网系统建设时一定要从长计议,克服上述因短期行为和不科学的判断和决策所带来的技术失准的局面。

对于目前旧城区若提高暴雨的重现期,加大暴雨排放量,势必要增大雨水管径,加大排水坡度,但带来的问题是郑州的雨水管道都敷设在各条道路的正中间,大规模的改造不但对交通,对整个城市运转的破坏力是无法估量的。因此本人觉得对于旧城区暴雨淹城解决的主要对策是划大区域的雨水自流排水系统为小区域的雨水自流与机械提升相结合的排水系统。方法是根据现有雨水管网系统组织结构,把大的区域管网通过截流、堵井等措施划分成小的区域管网,使每个区域雨水负荷不致过大,不超过现有的雨水管渠的通流能力,以解决现有雨水管渠断面过小、排水坡度过缓、管道流速过慢、管道通流能力不足等顽症。在就近的河流岸边分散建设分区排水口,排水口采用小雨和降雨初期能自流排放,暴雨期间采用排水泵提升排放方式。这样就解决了原来仅靠自流排放造成暴雨期间无法排放甚至倒灌的局面。暴雨期间当河水水位超过排水口处警戒水位后自动关闭排水口处的单向阀,连锁自动开启排水泵,排水泵由多台泵组成,根据雨水量的大小自动开停运行的台数。当河水的水位重新回落到警戒水位以下时自动打开排水阀进行自流排放,关停排水泵。有些不能自流排放、且积水频发、积水造成重大损失和严重后果的重点区域,直接采用机械排水措施,并且适当提高排水的保障率和暴雨的重现期。

由于城市雨水排放量的增加要结合近年来,尤其是现阶段观测的降雨资料对排放的河流进行必要的水文观测,复核现有排放河流的通流能力,采取必要的加高加固措施,防止洪水漫溢和溃堤事故发生。这样改造之后不但能有效解决暴雨淹城问题,而且改造工程量小,施工难度小,短期就能见到成效。

暴雨对城市的影响已远不是淹没一段街道、堵塞一会儿交通、损失几间店铺那么简单了,已成为除地震之外的第二大自然灾害,所以在建设现代化大城市的前提和关键应首先解决城市抵抗暴雨灾害的能力。对于新区建设必须改变陈旧的建设理念,用建设大城市要有大投入的理念来进行市政基础设施建设,屏弃小打小闹、短期行为和做法,切忌历史欠今天的帐,今天又欠明天的帐,落得个“今人哀之而不鉴之,又使后人复哀后人也”的悲惨结局。针对象郑州这样平原地区的超级大城市,要根据城市道路的级别及其对城市安全的影响程度,分别建立不同等级的暴雨重现期,把重要道路和街区力争能抵抗五十年一遇暴雨的能力,在重要道路下建设大型雨水管涵。同时雨水系统和污水系统都应向分区自流与机械提升相结合的排放系统建设方式转变;向建设时期适当增加投入、平时增加少量运行和维护费用换来暴雨期间全城安然度汛的观念转变,才能有效地防止污水漫溢、暴雨淹城的悲剧发生。

本文来自网络,不代表我是设计师立场。转载请注明出处: http://issjs.com/8953.html
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作者: lichunguang

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