北京市某下沉庭院的内涝分析与评价

文/北京良乡蓝鑫水利工程设计有限公司 冯 雪

0 引言

下沉庭院分两种：一种是与地下1层相连，需防止客水进入下沉庭院，且将下沉庭院的雨水通过压力流方式排出，保证地下空间不受内涝影响；另一种是与地下不连通的独立空间，可收集道路及硬化屋顶的雨水，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化。

本文阐述的是与地下1层相连的下沉庭院，面向庭院的部分采用大面积开窗、开门，实现地下空间自然采光，且使传统地下室区域功能得到释放，增加室外活动休闲娱乐空间，但下沉庭院内涝问题日益凸显。为防止与地下1层相连的下沉庭院遭受内涝影响，通过高水高排、低水低排的雨水系统和“拦、截、蓄、排”方式阻止50年一遇客水进入下沉庭院，下沉庭院内50年一遇的降雨能有效收集至室外蓄水池内。

1 下沉庭院内涝影响分析

1.1 下沉庭院存在内涝问题

近年来，因暴雨积水灾害频发，引发市民对“城市内涝”的关注。目前建筑设计主流形式的下沉庭院存在严重的内涝安全隐患：现状雨水排除设施建设标准达不到现行标准要求；现状雨水排除设施排除能力有限，且已满负荷运行，无法排除多余雨水；对于超设计标准的降雨所引发的积水或内涝，缺乏应对措施；此外，现状汇水范围远大于设计汇水范围，大量高水和客水汇入下沉区域。下沉区域的排水系统包括雨水管线、蓄水设施、泵站提升等排水系统，需采用强排与调蓄相结合的方式，变涝为蓄。

1.2 下沉庭院内涝防治标准

根据GB 50015-2010《建筑给水排水设计规范》4.9.5条，下沉式广场、地下车库坡道出入口设计重现期5～50年，由于下沉式广场地势低，一旦暴雨降临易产生积水，形成水塘或水池，殃及下沉式广场附属建筑和设施，故取加大重现期。根据DB 11/685-2013《雨水与控制利用工程设计规范》4.3.8条文说明：与建筑连通的下沉庭院防洪排涝标准较高，其排水标准为50年一遇。参照GB 50157-2013《地铁设计规范》，高架区间、敞开出入口、敞开风井及隧道洞口的雨水泵站、排水沟及排水管渠的排水能力按当地50年一遇的暴雨强度计算。根据GB 50014-2016《室外排水设计规范（2016年版）》要求：“内涝防治重现期应大于雨水管渠设计重现期”。综上所述，下沉庭院内涝防治标准为50年一遇，排水标准为50年一遇。

1.3 下沉庭院内涝分析

1.3.1 设计雨型

根据《北京市水文手册》第一部分暴雨图集，查得项目所在位置50年一遇24h最大雨量和相应Cv值，取Cs/Cv=3.5计算不同历时的设计暴雨，根据DB11/T 969-2013《城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准》附录A中1440min雨型分配表，计算得建设项目50年一遇1440min雨量分配过程线。

1.3.2 汇水面积

根据GB 500515-2003《建筑给水排水设计规范》4.9.7条，雨水汇水面积应按地面屋顶投影面积计算。高出屋面的毗邻侧墙应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积。下沉式庭院投影面积和侧墙正投影面积的一半作为下沉庭院的汇水面积。

1.3.3 设计净雨过程线

设计降雨损失总量可用综合径流系数与降雨量乘积计算，综合径流系数根据下沉庭院的下垫面情况及GB 51222-2017《城镇内涝防治技术规范》B.0.5条，采用推理公式进行内涝防治设计校核时，宜提高现行国家标准GB 50014-2016《室外排水设计规范》中规定的径流系数。当设计重现期为30～50年时，宜提高20%～25%。下沉庭院设计重现期为30～50年，宜提高至50年。

1.3.4 项目排水设计标准

下沉庭院的排水能力为50年一遇重现期。根据《室外排水设计规范（2016年版）》室外的雨水管线为3年一遇重现期，采用高水高排、低水低排2套雨水排除系统，减少下沉庭院的排水压力。下沉庭院雨水采用压力流方式，将雨水排至下沉庭院外，项目所在区域内部雨水通过重力流方式进入外部市政管网。

1.3.5 内涝计算

内涝水位计算按水量平衡原理：超过管网外排能力的净雨量为地面的积水深度，逐时段（每5min）推求计算时段积水深度。

2 工程实例

某建设项目位于北京市房山区，用地性质为住宅混合公建用地。主要建设内容：新建住宅楼4栋、沿街商业及地下商业、配套服务设施及办公楼等。建设用地1.60hm2，总建筑面积84713.9m2（其中地上建筑面积42627m2，地下建筑面积42086.9m2），容积率2.8，建筑密度40%，绿地率30%。沿街商业区域设置下沉庭院，面积372m2，与地下1层连接，露天设计。建筑物±0.00设计标高为43.37m，设计室外道路地坪高程为42.80～42.90m，下沉广场区域地面设计高程37.47m。下沉广场开口四周设置高于周边地坪30cm的反坡，并沿下沉广场四周设置20cm高的台阶，台阶上做防护栏杆，入下沉广场处台阶高于室外地坪50cm。

项目区共分为室外排水和下沉庭院排水2个雨水排除系统，其中，室外雨水管线设计重现期为3年一遇，屋顶及地面雨水经雨水管线收集至容积400m3的雨水调蓄池内，经调蓄后通过市政雨水管最终排至河道；下沉庭院总汇水面积1250m2，下沉庭院四周设置排水沟（矩形，0.50m×0.50m），雨水经排水沟收集后汇入集水坑内，经潜水泵（6台，流量60m3/h，扬程15m）提升后排至项目区400m3的雨水调蓄池内，通过雨水调蓄池调蓄后排入市政管网，最终排至河道。本项目拟建室外雨水管设计管径DN500，管线总长484m，平均埋深1.6m；下沉庭院排水沟断面为矩形0.50m×0.50m，长261m。

根据前述，下沉庭院内涝标准为50年一遇，排水标准也为50年一遇，即保证下沉庭院外50年一遇的雨水不进入下沉庭院内部，与下沉庭院与地下室1层连接部分50年一遇的雨水能顺利排出，保证安全。

2.1 下沉庭院外部50年一遇内涝水深

对整个项目区汇水范围进行计算，根据《北京市水文手册》第一部分暴雨图集，查得建设项目50年一遇1h、6h、24h最大雨量和相应Cv值，取Cs/Cv=3.5计算不同历时的设计暴雨，根据《城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准》，计算得建设项目50年一遇1440min雨量分配过程。

根据建设项目下垫面情况，得出内涝计算范围内50年一遇建设项目综合径流系数0.72。采用试错法计算得到5min内平均损耗量fc，低于fc的暴雨全部消耗，高于fc的暴雨为消耗后的净雨量，即得各5min时段的设计净雨量过程线。

逐时段推求计算时段积水深度，项目涉及积水计算按“先填洼、后填平”原则，结合项目设计方案及周边地势，发生50年一遇降雨时，项目区最大积水深度为27cm，最大淹没历时40min。主体设计在下沉庭院开口四周设置高于周边地坪30cm的反坡，并沿下沉庭院四周设置20cm高的台阶，台阶上做防护栏杆，入下沉庭院处台阶高于室外地坪50cm，保证50年一遇时涝水不进入下沉庭院，符合要求。

2.2 下沉庭院内部50年一遇内涝水深

下沉庭院总汇水面积为下沉庭院的投影面积（372m2）和侧墙面积（878m2），即下沉庭院总汇水面积为1250m2。根据建设项目下垫面情况，项目下沉庭院主要为硬质铺装和绿化，50年一遇综合径流系数0.9。下沉庭院雨水经四周500mm×500mm的排水沟排入3个集水坑内，每处集水坑设置2台泵，集水坑中雨水通过6台（流量50m3/h，扬程15m）潜水泵抽排至项目区雨水调蓄池内，通过溢流管排至市政雨水管网，最终排至河道。下沉庭院位于地下5.6m处，排水泵扬程为15m，经计算，雨水经水泵抽排后，下沉庭院最大积水深度5cm，建设项目的地下1层室内和下沉庭院高差为0.45m，较积水深度0.05m高0.4m，满足GB 50014-2016《室外排水设计规范（2016年版）》底层不进水的要求。

3 结语

随着城市快速发展，下沉庭院的内涝问题日益凸显，本文结合工程实例，提出下沉庭院内涝防治措施。下沉庭院设计应采取“拦、截、蓄、排”方式防止内涝积水，即在下沉庭院周边设置拦水坎和截水沟，阻止50年一遇雨水进入下沉庭院，且将下沉庭院50年一遇的降雨收集提升至室外蓄水池内，再通过蓄水池排水管排入市政管道。在强降雨时确保下沉庭院排水安全的同时也减少市政管网的排水压力。针对下沉庭院内涝频发问题，应提高该区域的排水管网建设标准，借鉴国内外城市内涝治理经验，减少硬化地面面积，加强排水设施的维护管理等，从而保证人民群众生命财产安全，促进城市经济持续稳定发展。