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3《 , ,水量和水质
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3.1! 水? 量
【
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3.1《.,1 : 雨:水调蓄设施的主【要,功能:是,削减峰?值流量、防》。治内涝、控制雨水】径流污染《和雨水综《。合,利用雨水调蓄设【施的设计调蓄—量应根据主要功能】。要求经计算确定当雨!水调蓄设施》具,有多种功能时应分】别计算各《。种功能所需要的调蓄!量,根据不同功能发挥】的时序确定》取最大值或是合【计值作?为设计调《蓄量
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3.1.》2 ?我国目前采用—恒定:均匀流推理公式【计算雨水设计流量恒!定均匀流推理公式】。基于:。以下假设降雨—在,整个汇水面积上【的分布?是均:匀的降雨强》度在选定的降雨【时段内均匀》不变汇水面积随集】。流时间?增长的速度为常数】因此推理公式—适用:。于较:小规模排水系统【的计算当应用于【较大规模排水—系统的?计,算,时会产生较大误差随!着技术的进步管渠】直,径放大?、,水泵能力提高排【水,系统汇水面积—逐步:扩大应对推理公式】进行:。修正:发达国家已采用数学!模,型模:拟降雨过《程把排水管渠作【为一个系统考虑【并用数学模型对【管渠进行《。管理美国一些城市规!定的推理公式适【用范围分别为—奥斯汀4《k,m2芝加《哥,0,.8k?m2纽约1.6k】m2丹佛6.4km!2且汇流时》间小:于10min;欧】盟,的排水设计规范要求!当排水系《统面积大于2km2!或汇流?时间:大于15min【时应采用非》恒定流模拟进—行城市排水管—渠水力计算在总结国!。内,外资料的《基础上?本规范提出当汇水面!积大于2km—2时雨?水设计流量宜采【用数学模型进行确定!
! 无论采《用推理公式法—还是数学模型—法当设计降》雨历时小于暴雨【强度公式《编,制时采用《的降雨?。历时都可以采—用暴雨强度公式【计算:设,计暴雨强度》或推:算设计降雨过程设】计降雨?历,时等:于汇水?区,。域的集水《时,间即汇?水区域最远点流【到设计断面所需【时间其数《值等:于地面汇流》时间和管渠汇流时】间之和?对于集水时间超过暴!雨强度公式编制【时采:用的降雨历时情况】由于已?超出了暴雨强—度公式的适用范围】宜采用当地有—代,表性:的长历时降》雨资:料通过?同频率放大或同倍】比放大?的分析方法得出相】应的设计值
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3.【。1.3 》本条规定了调—蓄量的确定》方法:
— , 1《 公式《(3.1.3—-1)?。是,基于水流的》连续性方程通过在】不同设计《暴雨重?现期条?件下:计算入流《和出流过程》线确定所需调蓄【量的基?本理论公式其—中入:流过程线根据设计标!准计算确《定,设计标准可以是当】地的内涝《防治设?计重现期、雨水管渠!设计重现期或者【径流量控《制标准;出》流过程?线是按调蓄池—下游系统《受纳能力《确定的式中的—降雨历时t指—设计降雨过程的总】持续:时,间与:计,。。算暴雨强《度时的集水时间有】所区别描述》式中的入流和出流过!程线Qi和Q—o,时,需以:下,。基本:资料
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(!1)调蓄工程—具有确定的上下游边!界条件?;
《
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(—2)足够的降雨资料!特别是较长》历时的降雨资料【;
! (3)足够的下!垫面条件数》据如径流系数、土】壤渗透系数、—不透水面《积所:占比例等《用,于计算汇水区域内】的产流和《汇流过程;
【
(!4)调蓄设施的形】式和各?部位尺?寸用于计算》调蓄:设施:的,出口流量随时—间,。和设施内《水深等因素的—变化:过程:
【 此外Qo【的取值不应超过区】域开发前《。相同设计重现期下的!。雨水峰值流量—。。和调蓄?工程下游的》受纳能力
】
公式(!3.1.3-—。1)所需的》基础资料较多且【所得:的调蓄设施有—效,容积需根据试算结果!不,断修正以满足—设计要?求当汇水区域面【积较小?时,可对调蓄设施的【入流和出流过程进】行,适,当简化
《
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《 美国联—邦政:府开发的《FAA法《是一种常见的简【化方法如下式所示】
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【 式中Q《i暴:雨峰值流量通过暴雨!。强度公式获》得;
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《 — , Qo调蓄设施平】均出口流量(—适用:。于串:联式调蓄池)—或下游排水系统设】计流量(适用于并】联,式调蓄池);
】
:。
》 《 t降雨历时
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【 , 鉴于?上式中Q《o的定义不够明【确美国科罗拉多大学!丹佛分校的J—ames C.Y】.Guo《(郭纯园)》教授对?。F,AA法进行了—修正如?下式所示《
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】 , 式中Qa调—。。蓄设施的《最,大,。允许出?口,流量(适《用于串联式调蓄池)!或下游排水系—统设计流量(适用】于并联式调蓄池【。);:
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?。 】 , ,tc集水时间(【有别于降雨历时【t)
《
2! 公式(》3.1.3-2【)采:用的是脱过系数法】这是一种《采用由径流》成因:所推理的《流量过程线推求调】蓄容积的方法选取脱!过系数时调蓄设【施上游的设计流【量,应根:据其上游服务面【积的雨水设计—流量确定;》调蓄设施《下游的设《计流量不应超过其下!游排水设《施的:最,大受纳能《力;降雨历时不应大!。于编制暴雨强—度公式时采纳的最大!降雨历时由于脱过系!数法是在《暴雨:强度:公式的基础上推理得!到,的因此该方》法的:。适用范?。围应与暴《雨强度公《式的适?用范围相同鉴于我国!。目前暴雨强》度公式的降雨—历,时大多不超过1【8,0min因》此运用脱过系—数法确?定调蓄?量时应注意》其适用范围》
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》 3 用于削】减峰值流量雨水调】蓄工程?的设计过程中需进行!内涝防?治设计重现》期的校?核应考虑工程对【雨水的调《蓄作用因此宜采【。用较长历时降—雨且应考《虑降雨历程》即,雨型的?。影响
《
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? , 发达国家采】用的:降雨历时一般为3h!~24h如美国得】克萨斯州交通局【颁布的水《力设计手册(20】11年版)规定一】般采用24h美国丹!佛市的城《市暴雨排水标—准(:2011年版第【一卷:)规定服《务面积小于1—0平方英里》。(约25.9km】2)最小降》雨历:时,为2h;10平方英!里,。~20平方英—里最小降雨历时为3!h;大于《20平方英里(约5!1.8?。km2?。)最小?降雨历时为6h美国!休斯敦设计》手册第九《。章雨水设计》。要求(20》05年版)规定小于!200英亩》(约:0.8k《m2)时《最小降雨历时—为3:h;大于20—0英亩时最小—降雨历时为》6h因此《本规:范规定用于削减【峰值流量的雨水调】蓄工程的调蓄—量计算?中设计降雨历时【宜选用3h~24】。h计算该《范围内?不同降雨历时时出】入调蓄设施的—雨水量之《差得:到,在每个降《雨历时?情况下所需的调蓄容!积最:大值即为《所需的调蓄》设施容积
【。
? 当雨—型的统计资料—匮乏时排水系—统的设计一》。般假定在一定—降雨历时范围内【暴雨:强度保持恒定不【考虑雨型当地—雨,型资料?缺乏时可《以采:用,附近城市或地—区的:雨型或采《用当地发生》过,。的有代表性的典型暴!雨过程
】
: ?典型:暴雨过程应在暴雨特!性一致的气候区【内选择有《。代表性的雨量过程】所谓有代表》性就是指暴雨—特性能够反》。映设计地区情况【符,合设:。计要求主要遵循【以下几个原》则
》
(1】)历史上已经发【生,过的流域性特大暴】雨雨量时空分布资料!。充分和可靠
【
— :。(,2)造成特大洪涝】灾害:的暴雨水文气象【条件较接近规划【情况
《
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(【3)暴雨类型和【。时空分布特征具有】代表性
【
(【4)对规划》调蓄工程不利—的雨型
! : 选定《了典型暴《雨过程后就可用同频!率或同?倍比设计暴雨量【控制方法对》典型暴雨分》段,。。进行缩放《不同时?段控制放大时控制时!段划分不宜过细(如!江苏省各市控制【时段主要采用5m】in)对暴雨核心】部分2?4h暴雨的时程【分配:时段划?分视流域大小和汇流!计算所用的时—段而定
! ?。 (1)同》频率放大法
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》 :。 在放大典型过】程线:时,按雨:峰和不同历时—的雨量?分别采?用不同倍比使放【大后的过程》线的雨峰和各—种历时?的雨量分别等于【设计雨峰《和设计雨量也就是】。说,经放大后的过程线其!雨峰值和各种历时】的降:雨总量都等于同一】设计频率称为—同频率放大法
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》 同频率放大】法可保证指定设计时!。段规划区域和指【。定分区雨量等于设】。。计频率满足》各种:规划:方,案水文计算要求【缺点是对雨》量时空分布》分,时段和分区域缩放会!引起雨型《时空分布的》变形且统计时段【和分:区数越?多雨:型变形越大
】
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《 (2)同》倍,比,放大:法
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《 用同一放大!倍比k值放大典【型暴雨?过程线?的雨量坐标使—放大后的暴雨—量等于?设计暴雨量或使放大!后的控制时》段的暴雨量等—于设计暴雨量称为】同倍比放大》法,
【 ?同倍比放大》法计算出《的暴雨时间和空【间分布?的形状?。。不会:发生变化《仅降雨强度的同【倍比:改变缺点是》仅一个时段》的雨:量满足设计频率当区!域设计暴雨的敏感】历时:未知或变化时或者】各项内涝防治工程】具,。有,不同:的敏感历时》同倍比?放,大法得出的设—计暴:雨结果无法满—足要求
》
3.—1.4 截—流倍数计算》法,是一种基于合流制排!水系统设计截流【倍数的计《算方法由于雨水径流!。量和污?水量并无直接的比例!关系因此《通过公式(3.1】.4)得到》的调蓄量《不,能直接反映合流【制排水系统中—溢流污水被截—流的程度一些发【达国家常用》的指标是合流—污水的?截流率即截》流量占?降雨量的《百分:比,上海等地曾通过统计!总结:了当地截《流倍数和合流污水】截流率的直》接关系并用于调蓄工!。程的设计
》。
《
? :截流倍数《计算法?是一种简化计算方】法该方法建》立,在降雨事件》为均:匀降雨的基础—上,且假:设调蓄工《程的运行时间不小于!发生溢流的》降雨历时以及调蓄工!。。程的放?空时间小于两场降雨!的间隔而实际情【况很难满足》上述两种《假设:因此以截流倍数计算!法得到的调蓄量【偏小计算得到的调】蓄,量在实际运行过程中!发挥的效益小于设】定的调蓄效》益在设计中应乘以】安,全系:数β:根据上海《等地:工,程实践可取1.【1~1.5
【
《3.1.5 【用,于源头径流》。总量和污染控制【的雨水调蓄工程【其调蓄量可》按当:地年径流总量—控制率对应的单位面!。积,。调蓄深度计算—后确定住房城乡建】设部发布的“海【绵城:市建设?。技术指南”中—。列举了部分城—市不同?年,径流:总,量,控制率对应的—单,位面积调蓄深—度在缺乏相关资料】时可:作为参考
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》。 ?用于分流制排水系统!径,流污:染控制的雨水调蓄工!程其调?蓄量的确定应综合】考虑:当地降雨特征、受纳!水体的环境》容量、降雨初期【。的雨水水质》水量特征《、排水系统服—。务面积和下游污水】处理系统的受纳【。能力等?因,素国外有研究认【为1h雨《量达到12.7【mm的降雨能—冲刷掉90%—以上的地表污染物】。;同济大学对上海芙!蓉,江、水城路等地【区的雨水《地面径流研》究表明在降雨—量达到10》mm时径流水质已】。基,。本稳定?;,国内还?有研究认《为一般控制量—在6mm《。~8mm可》控制:60%~8》0%的污染量—。因此结合我》国实际情况》调,蓄量可取4mm~】8mm地面》污染程度《较严重?的区域宜取》上限
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》3.1.6 确】定调蓄?量时应考虑地理【位置限制、雨水【水质:水量、雨《水综合利用效率和投!资效益等多种因素并!进行综合比较后确】定
3.!1.7 相—关研究表明城—镇径流存在明显【的,初期冲刷作用但由】于降雨?冲刷过程的复杂性】和随机?性确定不同》。条件下的初》期径流弃流》量是一?个,难,题在有条件的地区应!在实测?服务范围内不同下】垫面收集雨水的化学!需氧量?(COD)、悬【浮物(SS》)等污染物浓度【根据污染物浓度随】降雨量?。的变化曲线确定【初期径流弃流量
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— 根据实测数—据计:算分析通常一—场降雨路面的初【期径流?弃流量是屋面的3倍!以上当屋面的弃流】。量为2mm~3mm!时即:可控制整场降—。。雨60?%以上的径流污染负!荷当:超过3mm时污染控!制效果无显著—增加路面的》情况更?为,复,。杂数据变《化幅:。度更大但一般弃流量!为6mm~8mm可!控制约60%以【上的污染量当超过】10mm时》污染控制效果无显著!。增加因此结合我国实!际情况地《面径流?深度可为4mm~】8mm地面》污染程度较严重的】区域:宜,取上限?
3.】1.8 新—建多功能调蓄设【施的调蓄量应—综合考虑自》身景观?或休闲娱乐功能并根!。。据,调蓄功?能和设计标准经计算!后确定原有》景观或休闲》娱乐:设,施改建为多》功能:调蓄设施时应根据设!施的可调蓄水量校核!设计:标,准是否满足调—蓄量要求当不满【足要求时可对设施进!。行改扩建但不应影】响设施原有功—能的发挥《
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3.1.9【 :调,蓄设施可设置在【排水:系统的?不同位置如进入【排水管渠系》统前、管渠》系统中间和》管渠系统末端等当多!个调蓄设施联合【运行时应考虑其【综合效果《和投资效益确—定,各项设施《的位置和规模并采】。用数学模型对其【。调蓄效果进》行综合?评估:。满足调蓄工程—。的总体设计要求
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