散点状雨水调蓄池规划对策城市地下空间防灾理论与规划策略

建设分散式点状地下雨水调蓄池是解决局部地区内涝、提高地下空间防涝能力的有效手段，适合于用地紧张、建设密集的既有建成区，且局部地区易发生内涝但不发生全局性的内涝水灾。本节从建设规模、选址布局、建设方式等方面对雨水调蓄池的规划建设进行研究。

1．雨水调蓄池的建设规模

提高排水分区的排涝能力，市政排水规模从1年一遇的暴雨强度提高到3年一遇的水平，以此提高排水分区应对超标降雨的能力，降低地下空间内涝风险。利用分散式点状雨水调蓄池分流多余地面径流，根据原排水系统设计标准和提标的标准来确定。公式如下：

式中　ψ——径流系数，取0．7；

f——调蓄量（mm）；

ip2——改造标准下的降雨量，3年一遇降雨量，采用修编公式；

ip1——原标准下的降雨量，1年一遇降雨量，采用现有公式。

因此，上海中心城区典型排水分区所需调蓄量为

f＝0．7×（51．2－35．5）＝10．99 mm（即109．9 m3/hm2）

按照以上参数计算点状雨水调蓄池设施的配置规模，可达到雨水排水系统提标改造的目标。结合居住小区和公园、绿地、学校、运动场馆、广场等公用设施用地综合建设点状调蓄池，以绿地为例，面积占比0．27，通过整治建设，取标高低于路面标高20 cm，绿地可蓄滞雨水54 m3/hm2，则结合绿地、广场建设的点状地下雨水调蓄池规模为：109．9－54＝56 m3/hm2。

2．雨水调蓄池的选址布局

1）理论选址布局

设置于排水分区上游、中游、下游的点状雨水调蓄池，对降雨产汇流、排水管网流量的影响并不相同。雨水调蓄池的不同选址，对排水分区中内涝点的作用效果并不相同。从理论上讲，由产汇流理论及内涝成灾的过程可知，绿地、调蓄池等下渗、滞蓄雨水的设施应尽可能布局于排水分区的上游、距离集水点较远的位置。这样洪峰产生的时间比布局于其他地方的时间会大幅度延迟。图5-17所示典型排水分区，调蓄池1布局于上游、调蓄池2布局于中游、调蓄池3布局于下游集水点附近。假设调蓄池的容量是相同的，集满时间为t0，调蓄池1位置流到集水点的地面径流时间为t1，从调蓄池2位置流到集水点的地面径流时间为t2，从调蓄池3位置流到集水点的地面径流时间为t3。当集水点收集到调蓄池1蓄满产流的地面径流时，排水分区产生最大洪峰，其发生时间为T1＝t0＋t1；当设置调蓄池2时，排水分区产生最大洪峰时间出现在调蓄池2产流且地面径流到达集水点，同最远点产生的地面径流到达集水点二者中的较大值，即T2＝max{t0＋t2，t1}；当设置调蓄池3时，排水分区产生最大洪峰时间出现在调蓄池3产流且地面径流到达集水点，同最远点产生的地面径流到达集水点二者中的较大值，即T3＝max{t0＋t3，t1}。调蓄池最佳选址是使得集水点的洪峰出现时间最大的位置，即max{t0＋t1，max{t0＋t2，t1}，max{t0＋t3，t1}}时的调蓄池。由于t1＞t2＞t3，因此上式的求解为Tmax＝t0＋t1，前提条件为降雨强度足够大，形成地面径流，同时降雨历时T0≥Tmax。

图5-17　排水分区中雨水调蓄池布局分析图

2）模型分析与验证

以英国Wallingford公司的InfoWorks＆FloodWorks系列软件模拟广州市洪德地区排水片区在不同地区布局调蓄池时的分析计算结果。

（1）调蓄池模型建立

经计算，排水片区需要8 000 m3的调蓄池可满足系统提标要求。在排水系统末端加入一座8 000 m3的调蓄池。加入调蓄池后的系统水力模型如图5-18所示。(www.xing528.com)

图5-18　加入调蓄池后的系统水力模型

来源：广州市城市规划勘测设计研究院，2010。　　　　

图5-19　加入调蓄池后对系统积水点的影响

来源：广州市城市规划勘测设计研究院，2010。

（2）对积水区的影响

如图5-19所示模拟分析结果，红色点为可能发生的积水区域，与未加调蓄池时的情况相同。在系统末端加入调蓄池后，并不能改变上游积水区域的状况。

将上述调蓄池分别设置于系统两条主干管的中游位置，池容分别为4 000 m3，如图5-20所示。对积水区域的影响见图5-21。由图可看出，由于调蓄池1的加入，使系统中积水区域大大减小。

图5-20　系统不同位置设置调蓄池

来源：广州市城市规划勘测设计研究院，2010。　　　　　

图5-21　系统不同位置设置调蓄池对积水区域的影响

来源：广州市城市规划勘测设计研究院，2010。

可见，调蓄池的设置方式与调蓄容量的确定主要取决于排水系统的特性和调蓄池的功能。解决原有系统地面积水问题，调蓄池应设置在积水点的系统上游。

3．雨水调蓄池的建设方式

雨水调蓄池主要采用结建的复合开发模式，可分为地上雨水调蓄池和地下雨水调蓄池。地上雨水调蓄池通常结合公园、绿地、广场等公共开敞空间的地形高差设计，降雨时收集、汇聚、容纳附近地区的地面径流。地下雨水调蓄池是在公园、绿地、广场等地下空间建设一定容量的蓄水池，增大地面开敞空间的蓄水能力。结建式地下雨水调蓄池更加有利于雨水的处理和后期利用，比较适合于城市中心城区高强度开发地区。