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,4km2芝加哥0.!8km2纽约1.】6km2丹佛—6.4km2且【汇流时间小于10m!in;?欧盟的排水设—计规范要求当排水】系统面?积大于2k》m2:或汇流时间大于15!min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2km2时雨】水设计流量宜—采用数学模型—进行确定
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!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
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? 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—Qo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;
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《 (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
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《 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
《
》 美《国联邦政府开发的F!AA法是一》种常:见的简化《方,法如下式所示
】
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《
】式中:Qi暴?。雨,峰值流量通过暴雨强!度,公式:获得;
》
《 《 Q【o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
【
:。
, 鉴于上【式中Qo的定—义,不,够,明确美国科罗—拉多大学丹佛—分校的Ja》mes C.—Y,.Guo(》郭纯园)教授对F】AA法进行了修正如!下式所示
【
】
式—中,Q,。a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);
【
《
? ? ?。 tc集水时间(!有别:于降:雨历时t)
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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》180min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~】24:。。h如美国得克萨【斯州交通局颁布的】水力设?计手册(2011】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【25.9km2)】最小降雨历时为2】。h;10平方—英里~20平方【英里最小降雨历【时为3h;》大于20平方英里(!约51.8km2)!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(2005年版)!。规定小于200英亩!(约0.《8km2)时—最小降雨历时为【3h;大于》200英亩时—最小降雨历时为6】h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~2《4h: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
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— 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
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》 (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
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(4【)对规?划调蓄工《程不利的雨型
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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5《min)对暴雨核心!部分24《h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
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(—1)同频率放—大法
】 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
》
】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
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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
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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
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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
》。
— 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:.,7m:m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1?0mm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4m—m~8mm地面污】染,程度较?严重的区域宜—取上限?。
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6:0%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《6m:m~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4》mm~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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