1、城市雨水工程课程大作业杭州某住宅区雨水与水环境系统方案设计XXX 学院环境工程系班级:学号:姓名: 指导教师:成绩:目录1 项目基础资料 31.1 项目概况 31.2 降雨量与蒸发量 31.3 地质条件与地下水位 42 总体设计思路 53 雨水收集利用与水量控制 53.1 收集方式 53.2 水量平衡分析 63.3 高程控制及溢流排涝 94 水质保障 104.1 源头和输送过程水质控制 104.2 末端控制 104.2.1 水体生态系统 104.2.2 循环曝气与水质净化设施 111 项目基础资料1.1 项目概况本项目为住宅小区（如图 1 所示） ，地处杭州市西湖区蒋村。图 1 项目平面图住宅
2、区总占地面积 89849 平方米；建筑面积 27987 平方米；室外硬铺装（道路、广场、停车场等）总面积 13388 平方米。透水区域总面积48474m2（包括景观水体） 。图 2 水体实际汇水面积范围（约 24160 平方米）根据地形和排水条件，设计水体大致有效汇水面如图 2 所示。其中水景面积率按实际汇水面积的 15%左右设计；绿地面积按实际汇水面积的 25%左右设计，则水体面积约为 4777.95 平方米，绿地面积为 7963.25 平方米。1.2 降雨量与蒸发量杭州气候温暖湿润，6 月下旬至 7 月初是梅雨季节，8 月上中旬是台风多发季节，常有瓢泼大雨。统计杭州市 1980-2001
3、年的降雨量与蒸发量资料如图 3、图 4 所示。02004006008001000120014001600180020001980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001年 份数量/mm年 降 雨 量 年 蒸 发 量 多 年 平 均 降 雨 量 多 年 平 均 蒸 发 量图 3 杭州市 1980-2001 年蒸发量与降雨量杭州市年降雨量一般大于蒸发量。1980-2001 年间，平均年蒸发量1312mm，最大年蒸发量 1531mm
4、，最小年蒸发量 1119mm；1980-2006 年间，平均年降雨量 1441mm，最大年降雨量 1824mm（1999 年） ，最小年降雨量949mm（2003 年） 。项目所在地区雨量丰富，适合进行雨水的收集利用。01002003004005006007001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12月 份数量/mm多 年 平 均 月 降 雨 量 1999年 月 降 雨 量2003年 月 降 雨 量 多 年 平 均 月 蒸 发 量图 4 杭州市月降雨量与月蒸发量年内分布1.3 地质条件与地下水位本项目场地地势较为平坦，现地面高程在 2.423.61m 之间。场地地貌属第四系湖沼相沉
5、积平原区，表层从上往下依次是耕土、素填土、河塘淤泥、粘土（垂直渗透系数 3.110-8m/s） 、淤泥质粘土（垂直渗透系数 3.410-8m/s） 。本工程场地浅层地下水类型属上部孔隙型潜水，地下水高程 2.032.17 m（2007 年7 月） ，年均水位变化幅度值约 1.0m。该地区地下水水位较高，因此可以考虑将水体与地下水联系起来，但需要考虑水面与设计地面的高差以及地下水位波动对景观的影响。若设计水位较高时应采用防渗措施，根据现场土壤条件防渗可采用粘土防渗，利用原址粘土，降低建设成本。2 总体设计思路(1) 重点区域利用景观水体收集、调蓄利用雨水，有利于节约自来水用量、减少排水量、增加小
6、区防涝能力、改善小区环境，但必须对不均匀的降雨进行合理有效的调蓄，降低投资和运行费用，同时必须采取有效的水质保障措施，防止水质恶化。整个设计方案主要围绕水量和水质保障两方面展开。水量方面包括收集调蓄项目区域内的雨水，用于景观、绿化等，根据水体水位变化情况，制定补水及排涝方案；水质方面则从截污、水生态系统、水深及堤岸形式、水循环净化处理等方面考虑。(2) 其它区域合理组织地面排水,充分考虑利用分散式雨水控制措施(如透水地面、植草沟、雨水花园、植被缓冲带等）对径流进行削减和净化。经过综合分析，制定整个小区雨水与水环境方案设计方案见图 5。屋面雨水路面雨水溢流 景观水体回灌绿地 市政管网循环河 流中
7、 水绿地集水 院内雨水暗沟、植被浅沟雨水湿地或生物滞留带统下渗雨水花园雨水池塘补 水图 5 雨水与水环境规划设计方案框图3 雨水收集利用与水量控制3.1 雨水收集利用方式（1）雨水收集排放系统设计：项目内有景观水体，因此通过组织地面雨水系统，尽可能利用植被浅沟（grassed swale） 、雨水花园(rain garden)、植被缓冲带（ baffle trip）等生态化方式收集并净化雨水，利用景观水体调蓄雨水，尽力避免建设地下大型雨水池，降低雨水收集成本（水景调蓄能力不足且有必要时，再考虑建设适当体积的雨水储存池） 。图 6 雨水收集与截污系统布置（2）植草沟断面设计及校核：植草沟断面方案
8、 1 见图 7图 7 植草沟简化剖面示意图（有效水深 25mm）断面校核计算：汇入浅沟的径流量 =0.6675*387.96*10118.2*10(-7)=0.262m/sqFQ1当地暴雨强度公式为 q=3360.04(1+0.639lgP)/（t+11.945 ） 0.825（升/ 秒.公顷）取 t=5 分钟，按重现期 2 年 1 遇的暴雨强度核算。利用曼宁公式计算，其中最大有效水深 0.35m，植草沟断面的最大输水面积为0.3675m2，断面湿周为 0.247793m，曼宁（粗糙）系数 根据经验取 0.03，纵向n坡度 为 0.003,植草沟的输水能力为：i =0.2647m3/sniAR
9、VQ2132qFQ1 则设计流速为V=Q2/A=0.72m/s 0.8m/s(防止径流的冲蚀作用的最小流速)3.2 水量平衡分析项目中收集雨水用于绿化及道路浇洒，因此水体需要具有足够蓄水能力以满足项目的用水需求，通过水量平衡分析确定水体规模是否合适，掌握外排和补充水量等情况。水系统水量平衡如下式（忽略水面面积随水位升降的变化）：入湖水量出湖水量 = 水位变化 水面面积其中：入湖水量=水面直接降水+ 周边地表径流出湖水量=水面直接蒸发 +湖体渗漏+回用水量水体常水位水深按 1.2m 考虑,常水位到溢流水位(溢流堰顶高 )差可按 0.3-0.5m(即有效调蓄高度) 考虑 ,溢流水位为 1.7m。回
10、用水用于绿化以及道路浇洒，用水定额取 2.0L/ m2d；渗漏损失按粘土防渗计算，取渗透系数为 5.810-8m/s 即约为 5mm/d；蒸发量根据多年月平均蒸发量确定,查图 4 将蒸发量和降雨量列于下表。蒸发量和降雨量(m)月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12月蒸发量 0.1 0.15 0.14 0.201 0.18 0.14 0.1 0.08 0.06 0.1 0.15 0.14月降雨量 0.135 0.145 0.22 0.18 0.18 0.14 0.08 0.08 0.06 0.135 0.145 0.22各种汇水面的径流系数可参考表 1 选用。表 1 园区汇水
11、区域用地及径流系数参考表汇水区域地面性质 面积A(m2) 比例 径流系数 建议值硬屋面、沥青屋面 A1 B1 1 0.8铺石子的平屋面 A2 B2 2 0.6绿化屋面（精细型） A3 B3 3 0.4绿化屋面（粗放型） A4 B4 4 0.6混凝土和沥青路面 A5 B5 5 0.8块石等铺砌路面 A6 B6 6 0.5干砌砖、石及碎石路面 A7 B7 7 0.4非铺砌的土路面 A8 B8 8 0.3绿地 A9 B9 9 0.15水面 A10 B10 10 1总计 A 1 注：用地性质分类及其径流系数建议值参考建筑与小区雨水利用工程技术规范 。综合径流系数依据下式计算： 1*B1+2*B2+11
12、*B11 其中：A i 不同性质用地的面积，m 2；Bi 不同性质用地占总汇水面积的比例；i 不同性质用地的径流系数。表 2 项目用地情况及径流系数计算表汇水区域地面性质 面积 A(m2) 比例（） 径流系数 硬屋面，路面 19111.8 60.00% 0.8绿地 7963.25 25.00% 0.15水面 4777.95 15.00% 1总计 31853 100.00% 0.6675水量平衡按月份进行计算列入表 3。表 3 水量平衡计算表注：1 外排水量以溢流水位计算，额外补水量以满足常水位要求为准；2 有效调蓄高度取 0.5m。水位变化情况分析下面分析年内水体的水位变化情况，雨水回用于绿化
13、及道路浇洒，水体设计低水位同设计高水位之间有 0.5m 的调蓄高度。水体水位高于设计高水位时会发生溢流，水位认为等于设计高水位；当水体水位低于设计低水位时，可对水体进行补水到设计低水位，如果以 3 月份为起始月(月初为常水位)计，可以得到年内水体水位变化如下图所示。项目汇流雨水量（可利用量）补水量 蒸发量 用水量 渗漏量 水量差水体水深剩余调蓄高度 外排水量额外补水量单位 m3/月 m3/月 m3/月 m3/月 m3/月 m3/月 m m m3/月 m3/月编号 【1】 【2】 【3】 【4】 【5】 【6】 【7】 【8】 【9】 【10】1 月 1807.26 215.01 1277.80
14、 716.69 -402.24 1.12 0.58 402.242 月 1807.26 262.79 1277.80 716.69 -450.02 1.02 0.48 450.023 月 3189.28 334.46 1392.47 716.69 745.67 1.18 0.32 745.674 月 2870.35 477.80 1392.47 716.69 283.40 1.24 0.26 283.45 月 3082.97 716.69 1392.47 716.69 257.12 1.29 0.21 257.126 月 4677.61 668.91 1392.47 716.69 1899.5
15、4 1.69 -0.19 1899.547 月 3827.14 960.37 1392.47 716.69 757.61 1.70 -0.20 757.618 月 3827.14 860.03 1392.47 716.69 857.95 1.70 -0.20 857.959 月 2976.66 668.91 1392.47 716.69 198.59 1.70 -0.20 198.5910 月 1700.95 477.80 1392.47 716.69 -886.00 1.51 -0.01 88611 月 1700.95 382.24 1277.80 716.69 -675.77 1.37 0
16、.13 675.7712 月 1275.71 286.68 1277.80 716.69 -1005.45 1.16 0.34 1005.45合计 32743.29 6311.67 16250.91 8600.31 1580.40 4999.88 3419.48水 体 水 深0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.801 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12水 体 水 深图 9 水体水位变化示意图从图中可以看出由于汇水面积相对较小，考虑绿化与道路浇洒的消耗后，月末水位变化将会较大。由此考虑将景观水体收集的雨水（每月 800m）抽出用以洗车、绿化等
17、。3.3 高程控制及溢流排涝（1）防涝验算：小区内水体在雨季是排涝、蓄积雨水的主要设施，为了保证小区的防涝安全需要具有一定容蓄暴雨的能力。例如，根据景观设计要求，初步确定水体设计水位以上有 0.5m 的调蓄空间，为安全考虑，水体边岸与溢流水位之间应有0.2m 的安全超高，水体的防涝能力则可以根据 0.7m 调蓄高和水体面积确定，演算在不考虑溢流的极端情况下，一次可达到调蓄 157.3mm 的降雨，以此可判断满足防涝标准。按我国排水规范，小区排水设计重现期一般在 0.53.0。水体实际设计有溢流口来排除大暴雨，水体蓄满水后多余的雨水通过溢流排入河道或市政排水管道如图 10。具体排涝能力将由溢流口
18、和溢流管的尺寸决定。图 10 溢流堰排水示意如水体溢流堰宽设为 8m，可以计算出不同重现期下溢流堰的堰上水头 (见下表)。因此，只要河岸高于溢流堰 0.3 就可以确保在百年一遇的降雨下小区汇水区内无内涝发生。（2）高程控制五常巷河 50 年一遇水位为 4.20m，按排水防涝及景观要求合理设计小区内地面、水位和溢流堰高程（还需要考虑土方平衡、提升泵等） 。图 11 水体高程示意图4 水质保障4.1 源头和输送过程水质控制根据小区条件选择适当的源头和输送途中的雨水径流水质控制措施，并结合到图 6 中表示。4.2 末端控制4.2.1 水体生态系统（1）堤岸设计水体尽量采用生态设计方式，多采用自然坡堤
19、岸形式，增加水体内的植物重现期 1 2 3 5 10 20 50 100堰上水头/m 0.151 0.155 0.169 0.178 0.197 0.209 0.225 0.241量，形成类似湿地的水体环境。对水面窄不便采用自然坡堤岸的地方，可以采用石笼、磊石台阶等较生态化的堤岸形式，创造良好的水生物栖息环境，提高水体自然净化能力。选择设计的主要堤岸形式见图 12。图 12 堤岸设计示意图（2）水生动植物水体中可根据不同的水深种植不同种类的水生植物，构成植物群落，根据景观及净化要求确定的植物分布。芦竹、菖蒲、鸢尾等高植株水生植物，净化能力强，适合在水体死角处、边缘地带大面积种植，但应注意不阻挡
20、景观视野；荷花塘适合在水面开阔处营造景观，可靠水边也可靠近水面中心；睡莲等浮叶植物，浮于水面上，且景观效果好，适合种植、布置在各种水面；沉水植物如菹草、金鱼藻等，对水质维护效果好，适合于水体中心、水深较大处。水体各植物带应将几种植物搭配种植，避免单一。进行植物选择时也可根据当地情况选择一些具有地域特点的当地水生植物，进行合理搭配，一般使植物覆盖率（包括湿地中植物）达到 30%左右为宜，也可根据具体水质进行适当调整。表 4 不同水深水生植物种类分布植物类型 种植水深 植物名称岸边植物 水杨、水柳等湿生植物 00.3m 鸢尾（水边-水深 0.2m） 、千屈菜（水边水深 0.3m） 、菖蒲（水边水深
21、 0.5m）挺水植物 0.50.8m灯心草（水边） 、黑三棱（水边水深 0.3m） 、泽泻（水边0.3m） 、慈菇（水边水深 0.4m） 、小香蒲（水边水深 0.5m） 、水生美人蕉（水边 0.5m） 、芦苇（水边水深 1.0m） 、荷花（水边水深 1.5m）浮叶植物 1.01.3m 睡莲（水深 0.31.0m） 、菱（水深 0.5-2.0m） 、荇菜（水边-1.0m） 、莼菜（水深 1.02.0m）等浮游植物 1.51.8m 凤眼莲、浮萍等沉水植物 黑藻（水深 0.5-1.5m） 、苦草（水深 0.5-2.0m） 、伊乐藻、金鱼藻等湖中可放养蚌类、鱼类、螺蛳和青蛙等水生动物。蚌能不断滤水，将
22、水中悬浮藻类及有机碎屑滤食、转化；螺蛳主要摄食固着藻类，并能分泌絮凝物质，使湖水中的悬浮物絮凝，作为其食物，使水变清；投放少量的滤食性鱼类，它们可摄食浮游植物。鲢、鳙鱼均有食藻习性，具有很好的净水作用。草鱼在水草未充分生长时不宜放养，以免破坏水生植被，但在水草过密时，可适当投放草鱼，控制水草的过度繁殖；青蛙则可有效地控制蚊虫的生长。另外，也可根据当地特点选择放养具有本地特色的水生动物种类。4.2.2 循环曝气与水质净化设施在水体循环过程中，可以利用项目内设置的湿地以及土壤过滤设施净化水体。处理设施的规模通常不仅要考虑用于补水时净化水质的要求（略） ，同时需要满足水体循环净化的要求，计算结果见表 5（最终规模取两者中的较大者） 。图 13 水循环示意图表 5 水体循环所需湿地规模项目 A水面面积/m2 4777.95平均水深/m 1.39循环周期/d 7流量 /m3/d 819.08湿地负荷 /m/d 1湿地面积/m2 819,08
