区域排水系统整合设计实践研究

朱彤

（杭州市综合交通研究中心，杭州 310000）

区域排水系统整合设计实践研究

朱彤

（杭州市综合交通研究中心，杭州 310000）

杭州雨水资源化是解决杭州市生态型缺水、减少城市洪灾和控制径流污染的有效途径，也是改善城市生态环境的重要组成部分。因此，房地产设计过程必须综合考虑未来的雨水利用和排放问题。本文从实例研究出发，对杭州某新建小区的雨水汇集系统的蓄水池设计、汇水系统设计、配电及自动化系统设计等进行了研究分析，以供同行参考。

区域排水；整合设计；实践

0 引言

在进行区域排水工程规划和设计时，若能将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相结合；在方案设计时能够坚持技术和非技术措施并重，兼顾经济效益、环境效益和社会效益，因地制宜，择优选用，精心设计，则雨水利用会产生广泛的效益，并极大地促进城市可持续发展。

城市雨水资源化是一个非常复杂的系统工程，涉及多学科，在具体实施中又涉及许多不同的技术，各有其特点和适用条件。在杭州实施雨水资源化，应该针对杭州的特定的社会、环境及资源等条件，首先明确以减少雨水排放为主要目的；其次要构建一个清晰的设计流程思路以及各专业技术要点。本案考虑在居民区内建立雨水汇集池，以保证小区内的雨水汇集和调蓄。汇集的雨水主要用于道路冲洗、消防、园林灌溉等用途。因为雨水资源化并没有在本文项目中得到审核通过，所以，雨水入户供应并没有在本文项目中得到实现。

1 工程案例概况

杭州某新建居民区东西长370 m，南北宽88 m，占地面积49亩，建筑面积14万m2，为35层高层建筑群。小区内共8栋建筑，其中南侧3栋（1#～3#），北侧5栋（5#～9#），呈品字形排列。居民区内建筑物压站面积约6.3亩，硬化路面7.6亩，绿化面积35.1亩。小区西侧有占地面积约6.5亩城市公园，公园内地下水向园区内补给，公园内有景观湖2.1亩，平均水深1.5 m，容积率2 100 m3。

根据气象局资料显示，杭州年均降水量1 454 mm，雨热同期，极端天气条件下，单日降水量可达120 mm。故小区内总汇水量可达5.4万m3，极限日汇水量可达4 500 m3。

本案设计在小区内设计总容量超过极限日降水量1.6倍（7 200 m3）的雨水蓄水池，设计小区内的专用水泵和管路，在小区内布置专用雨水利用系统和排水系统。

2 蓄水池设计

本文蓄水池设计深度为3.5 m，蓄水池总面积不小于2 058 m2，按照2 200 m2设计。为了配水方便，本案将蓄水池分4处设计，分别在南侧3栋（1#～3#）居民楼两侧，北侧与南侧楼下停车场相邻。其中1#蓄水池面积560 m2（长35 m、宽16 m），2#蓄水池580 m2（长35 m、宽16.6 m），3#蓄水池520 m2（长35 m、宽14.9 m），4#蓄水池540 m2（长35 m、宽15.4 m）。

因为地下车库兼做人防设施使用，而蓄水池内7 000余吨存水如果泄入人防设施，会给人防设施内的避险人员带来严重伤害。所以，蓄水池与地下车库之间的净距设定为1.8 m，其中包括两侧厚度各为0.5 m的连续墙和中央厚度0.8 m的注浆填充墙。连续墙内钢筋采用8#钢筋编网，每个连续墙铺设2层钢编网，钢编网孔径设置为200 mm×200 mm。

相邻蓄水池之间布置配水泵，泵水量每小时200 m3。每个水泵设置单独的外排水泵，泵水量为每小时500 m3。外排水排入市政雨水管道。1#蓄水池设置专用排水管道至1#消防水仓。4#蓄水池设置专用排水道至2#消防水仓。每个水仓设置1个用水泵，连接园区灌溉用水系统，排水量为每小时200 m3。

3 汇水系统设计

3.1 楼宇汇水系统

因为本小区楼房结构较为简单，多为板式单元设计，不存在楼顶错层和其他可能影响汇水的结构。所以在楼顶设置汇水沟，使用Φ120 mmPVC下水管直接向楼下雨水窨井汇集。按照全年降水量1 454 mm计算，楼顶全年汇水量为6 400 m3，日最大汇水量为500 m3，窨井深度按照3.5 m设计，其日最大汇水面积不大于142 m2，平均每楼下布置雨水汇水窨井18 m2。窨井向雨水回水池的汇水方式采用地下雨水管网直接重力流汇水，雨水管道使用内径Φ500 mm的钢筋混凝土管道布置。

3.2 地面汇水系统

地面沿硬化道路两侧布置沿地面开挖的500 mm×500 mm的排水明渠，使用重力自流的方式向蓄水池就近汇集。排水明渠两侧用红砖垒砌，红砖外抹水泥砂浆处理。基层水泥砂浆采用水泥比砂1∶3的比例配置，表层水泥砂浆按照水泥比砂1∶2的比例配置。砂浆厚度按照基层20 mm，表层5 mm布置。

4 用水系统设计

4.1 消防用水系统

消防用水系统是本案设计的雨水系统的核心系统，1#蓄水池和4#蓄水池可以直接通过泵机向消防泵蓄水池配水。基于雨水消防用水管道与正常的消防用水管道是同一套系统，并没有特殊铺设专用的消防用水管道。为了防止雨水中的杂质毁坏消防管道系统，在雨水蓄水池进入消防蓄水池之前，通过一个承压PP棉滤芯。消防泵吸水口布置5层网状过滤器。

4.2 物业用水系统

本文系统在小区花园内布置了14个半自动水动喷嘴，用于对小区内草坪的灌溉。与此同时，在小区路边布置了16个水龙头，用于对小区地面的冲洗。该系统在雨水蓄水池放空后，还可以通过桥接阀门在自来水水源直接取水。

4.3 楼宇内用水系统

在楼宇内每个单元布置一个纵向管道，使用专用分层加压装置进行加压，加压系统按需开启，用水球阀使用20 mm通用螺口布置在管道中间，必要时可以根据水压感应系统直接开启。

5 配电及自动化系统设计

5.1 配电系统

本文配电系统使用了半自动化的配电系统，配电系统使用8051系列SCM作为前端比较器，使用PLC作为核心处理单元。而本文系统使用的可控硅继电器是长期以来自动化工程中与PLC配合较多的控制设备。配线系统负责使用空气开关和电控可控硅继电器对本文使用的3个配水水泵、4个外排水泵、2个消防配水水泵、4个灌溉用水水泵进行配电。

1）本文使用了较多的独立管道，最大限度的减少了电控阀门的使用。配水水泵因为要手动球阀控制配水方向，所以其不纳入集控范围，而需要工作人员到近端对水泵进行启动和关闭。

2）消防水泵配水遥控端布置在消防配电柜，同时将1路电接点水位计的信号引到消防配电柜。

3）排水泵根据各个蓄水池的电接点水位计情况自动启动，采用模糊控制矩阵进行控制。控制器使用三菱PLC实现。执行机构使用可控硅继电器执行。

4）灌溉水泵采用无塔供水压力控制模式，根据供水压力自动启动。控制器使用三菱PLC实现，执行机构使用可控硅继电器执行。

5.2 中心控制系统

5.2.1 流速计控制SCM

SCM-C8051-F340是目前最新的8位处理器，用户简单系统的数据变换拥有较高的性价比，系统冗余较小。使用该处理器配合LM393DR贴片进行电压比较后直接输出。

5.2.2 排水PLC

排水PLC使用MITSUBI FX1N-40MR结合每个蓄水池水位进行统一安排。PLC输入端为水池电接点水位计的度数，输出端决定是否启动该水池的排水水泵。模糊控制矩阵如表1。

5.2.3 水压PLC

PLC使用MITSUBI FX1N-40MR结合无塔供水系统信号控制可控硅启动器。当无塔供水系统水压高于0.5 MPa时，停止泵水；当无塔供水系统水压低于0.3 MPa时，开始泵水。

TU82

A

1673-1093（2015）03-0084-03

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.03.021

2014-12-27；

2015-01-02