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1、北京市市政工程設計研究總院北京市市政工程設計研究總院 現狀問題及分析 現狀問題及分析1 1 總體思路 總體思路2 2 典型橋區總體方案 典型橋區總體方案3 3 典型橋區設施設計 典型橋區設施設計4 4 監測評估 監測評估5 5 改造效果 改造效果6 6北京市市政工程設計研究總院 北京市四環內強制排水的下凹橋區泵站共52座，設計重現期P=5年的有4座，重現期P=3年的有13座，重現期P=2年的有32座，重現期P2年的有3座。2012年“7.21”，北京市域范圍內平均降雨量170mm，中心城區平均降雨量215mm，小時降雨量超過70mm觀測站數多達20個，城區最大降雨點石景山模式口達328mm，強2、降雨持續時間近16h；全市主要積水道路63處，積水30公分以上路段30處，積水點位置大部分在下凹式立交橋處。北京市四環內強制排水的下凹橋區泵站共52座，設計重現期P=5年的有4座，重現期P=3年的有13座，重現期P=2年的有32座，重現期P2年的有3座。2012年“7.21”，北京市域范圍內平均降雨量170mm，中心城區平均降雨量215mm，小時降雨量超過70mm觀測站數多達20個，城區最大降雨點石景山模式口達328mm，強降雨持續時間近16h；全市主要積水道路63處，積水30公分以上路段30處，積水點位置大部分在下凹式立交橋處。北京市市政工程設計研究總院 分析52座泵站存在的問題，其主要分為3、5種狀況：泵站匯水面積增 分析52座泵站存在的問題，其主要分為5種狀況：泵站匯水面積增加，綜合徑流系數增大；低水收水系統不完善；高水系統排水標準加，綜合徑流系數增大；低水收水系統不完善；高水系統排水標準偏低，高水系統不完善；河水位對排水管線的頂托；泵站供電系統偏低，高水系統不完善；河水位對排水管線的頂托；泵站供電系統為單路供電（非積水主要原因，是泵站的不安全因素）。前三種情況比為單路供電（非積水主要原因，是泵站的不安全因素）。前三種情況比較普遍。較普遍。北京市市政工程設計研究總院設計標準 設計標準 下凹橋區內澇防治標準可以通過對比分析法、風險分析法等方法綜 下凹橋區內澇防治標準可以通過對比分析4、法、風險分析法等方法綜合確定，在對國內外標準調研及總結分析的基礎上，從平衡下凹橋區內合確定，在對國內外標準調研及總結分析的基礎上，從平衡下凹橋區內澇防治系統修建投資和可能的積水損失角度確定最終標準。本次下凹橋澇防治系統修建投資和可能的積水損失角度確定最終標準。本次下凹橋區內澇防治標準確定首先綜合比較分析國內主要規范、標準和美國、日區內澇防治標準確定首先綜合比較分析國內主要規范、標準和美國、日本、歐洲等大城市采用的內澇防治標準，確定出北京市下凹橋區的內澇本、歐洲等大城市采用的內澇防治標準，確定出北京市下凹橋區的內澇防治標準范圍宜采用50100年一遇。按照下凹橋區的社會總投入最低考防治標準范圍宜采5、用50100年一遇。按照下凹橋區的社會總投入最低考慮，內澇防治標準在50年一遇以上時，內澇防治標準提高對社會總投入慮，內澇防治標準在50年一遇以上時，內澇防治標準提高對社會總投入減小和積水風險降低的效果已不顯著，合理的內澇防治標準應選擇50年減小和積水風險降低的效果已不顯著，合理的內澇防治標準應選擇50年一遇。綜合確定，北京市下凹橋區內澇防治標準確定為50年一遇。一遇。綜合確定，北京市下凹橋區內澇防治標準確定為50年一遇。北京市市政工程設計研究總院設施設計標準設施設計標準（1）下游河道的設計標準為20年一遇洪水設計，50年一遇洪水校核。（1）下游河道的設計標準為20年一遇洪水設計，50年一遇洪6、水校核。（2）高水區雨水管道按5年一遇標準設計，其中城市主干道、下凹橋（2）高水區雨水管道按5年一遇標準設計，其中城市主干道、下凹橋區四周及下游雨水管道按5年一遇標準設計。雨水泵站按510年一遇區四周及下游雨水管道按5年一遇標準設計。雨水泵站按510年一遇標準設計，低水管道按10年一遇標準設計。標準設計，低水管道按10年一遇標準設計。（3）下凹橋區防澇系統按50年一遇標準的設計暴雨校核（橋區積水深（3）下凹橋區防澇系統按50年一遇標準的設計暴雨校核（橋區積水深度超過27厘米的積水時間不超過30分鐘）。度超過27厘米的積水時間不超過30分鐘）。（4）客水區調蓄水池規劃設計標準為50年一遇。（4）7、客水區調蓄水池規劃設計標準為50年一遇。北京市市政工程設計研究總院技術路線技術路線（1）通出路：按規劃治理河道，提高河道的排水能力，以解決河道洪（1）通出路：按規劃治理河道，提高河道的排水能力，以解決河道洪水位頂托高水管道的問題。水位頂托高水管道的問題。（2）攔客水：針對客水匯入問題，考慮提高下凹橋區周邊地區雨水（2）攔客水：針對客水匯入問題，考慮提高下凹橋區周邊地區雨水（高水）管道的設計標準，同時對橋區周邊小區進行海綿城市改造，（高水）管道的設計標準，同時對橋區周邊小區進行海綿城市改造，減少客水流量并在高水區采取雨水攔蓄措施，盡量減少客水匯入橋區。減少客水流量并在高水區采取雨水攔蓄措施，盡量8、減少客水匯入橋區。（3）提標準：增加橋區低水區雨水口，改造雨水（低水）管道和泵站，（3）提標準：增加橋區低水區雨水口，改造雨水（低水）管道和泵站，提高低水區雨水收水和抽升能力。提高低水區雨水收水和抽升能力。（4）蓄澇水：以下凹橋區及周邊地區防澇系統規劃為基礎，按50年一（4）蓄澇水：以下凹橋區及周邊地區防澇系統規劃為基礎，按50年一遇設計暴雨核算蓄水池容積。遇設計暴雨核算蓄水池容積。北京市市政工程設計研究總院計算方法計算方法 為解決下凹橋區的內澇積水問題，雨水調蓄池是其中一項重要措 為解決下凹橋區的內澇積水問題，雨水調蓄池是其中一項重要措施，雨水調蓄池容積的合理計算關乎內澇安全和工程投資。脫過9、系數施，雨水調蓄池容積的合理計算關乎內澇安全和工程投資。脫過系數法可用于無客水匯入的低水區調蓄計算，對于存在客水匯入的橋區，法可用于無客水匯入的低水區調蓄計算，對于存在客水匯入的橋區，調蓄池容積分為客水部分和低水區部分，由于客水匯入時間與低水區調蓄池容積分為客水部分和低水區部分，由于客水匯入時間與低水區峰值時間不同，若用脫過系數法分別計算客水及低水區部分容積進行峰值時間不同，若用脫過系數法分別計算客水及低水區部分容積進行疊加，會造成調蓄池容積計算偏大，可采用等流時線法，通過逐時段疊加，會造成調蓄池容積計算偏大，可采用等流時線法，通過逐時段疊加分析，或采用數學模型，計算得到雨水調蓄池容積。疊加分10、析，或采用數學模型，計算得到雨水調蓄池容積。（1）脫過系數法（1）脫過系數法北京市市政工程設計研究總院（2）等流時線法（2）等流時線法北京市市政工程設計研究總院 下凹橋區總匯流量最 下凹橋區總匯流量最終通過雨水收水系統（包終通過雨水收水系統（包括雨水口和低水區雨水管括雨水口和低水區雨水管道）排入雨水泵站或調蓄道）排入雨水泵站或調蓄池；進入收水系統的收集池；進入收水系統的收集流量首先進入雨水泵站集流量首先進入雨水泵站集水池，當收集流量小于等水池，當收集流量小于等于泵站排水能力時，該時于泵站排水能力時，該時刻收集流量全部由泵站排刻收集流量全部由泵站排除；當收集流量大于泵站除；當收集流量大于泵站排水11、能力時，該時刻超出排水能力時，該時刻超出泵站排水能力的部分收集泵站排水能力的部分收集流量則應通過泵站集水池流量則應通過泵站集水池的溢流孔全部收集到調蓄的溢流孔全部收集到調蓄池，該部分超標水量的總池，該部分超標水量的總和即是調蓄池的容積。和即是調蓄池的容積。北京市市政工程設計研究總院（3）數學模型法（3）數學模型法 對于資料條件較好的地區，建議建立流域數學模型對下凹橋區積水情況進行分析 對于資料條件較好的地區，建議建立流域數學模型對下凹橋區積水情況進行分析并輔助方案制定和優化。模型構建流程如下：并輔助方案制定和優化。模型構建流程如下：首先，進行資料收集。資料收集的范圍應包括下凹橋區所在排水分區，12、具體收集 首先，進行資料收集。資料收集的范圍應包括下凹橋區所在排水分區，具體收集資料內容為：管線，檢查井信息；雨水口信息；雨水口水位流量關系；排水系統的流資料內容為：管線，檢查井信息；雨水口信息；雨水口水位流量關系；排水系統的流域范圍及其下墊面信息；地面高程信息；實測降雨數據和設計降雨數據；泵站數據；域范圍及其下墊面信息；地面高程信息；實測降雨數據和設計降雨數據；泵站數據；調蓄池數據，邊界條件數據。調蓄池數據，邊界條件數據。其次，建立數學模型并進行參數確定和優化。應以下凹橋區所在排水分區內的全 其次，建立數學模型并進行參數確定和優化。應以下凹橋區所在排水分區內的全部管網為基礎建立管網模型，包括13、高水管網和低水管網（含泵站等設施）；以地形圖部管網為基礎建立管網模型，包括高水管網和低水管網（含泵站等設施）；以地形圖為基礎建立DEM并根據建筑、道路、綠地情況進行地形處理，特別需要對下凹橋區周邊為基礎建立DEM并根據建筑、道路、綠地情況進行地形處理，特別需要對下凹橋區周邊道路駝峰以及鐵路、擋墻、圍墻和堤壩等對地面徑流有較大影響的要素進行特別處理，道路駝峰以及鐵路、擋墻、圍墻和堤壩等對地面徑流有較大影響的要素進行特別處理，以真實反應地形情況；模型構建完成后，應根據經驗和規范要求對參數進行設定，有以真實反應地形情況；模型構建完成后，應根據經驗和規范要求對參數進行設定，有監測數據的地區應根據監測數14、據進行校核；最終，將上游入流信息和下游河道水位信監測數據的地區應根據監測數據進行校核；最終，將上游入流信息和下游河道水位信息輸入模型，調試后確定最終模型。息輸入模型，調試后確定最終模型。最后，根據現狀評估和規劃方案的需求，確定具體的模擬情景（不同降雨條件、最后，根據現狀評估和規劃方案的需求，確定具體的模擬情景（不同降雨條件、不同邊界條件等），分析積水的核心原因、評估設施的運行效果。不同邊界條件等），分析積水的核心原因、評估設施的運行效果。北京市市政工程設計研究總院 以肖村橋橋區積水治理工 以肖村橋橋區積水治理工程（成壽寺雨水泵站升級改造程（成壽寺雨水泵站升級改造工程）為例，介紹下凹橋區總工程）15、為例，介紹下凹橋區總體方案設計。體方案設計。（1）泵站設計標準偏低（1）泵站設計標準偏低 雨水泵站匯水面積11.4ha，雨水泵站匯水面積11.4ha，設計重現期P=1年，根據最新設計重現期P=1年，根據最新的地形測量及現場踏勘分析，的地形測量及現場踏勘分析，最終確定泵站匯水面積為13ha。最終確定泵站匯水面積為13ha。（2）管網能力不足（2）管網能力不足橋區低水排除系統能力不足橋區低水排除系統能力不足橋區高水排除系統排水能力橋區高水排除系統排水能力不足，客水進入橋區不足，客水進入橋區（3）河道未按規劃實施（3）河道未按規劃實施（1）對涼水河干流進行治理，在現（1）對涼水河干流進行治理，在現狀16、河道斷面基礎上拓寬，實現城市狀河道斷面基礎上拓寬，實現城市防洪規劃斷面，改建現況7座阻水嚴防洪規劃斷面，改建現況7座阻水嚴重的鐵路、公路橋。重的鐵路、公路橋。（2）提高橋區周邊地區高水系統雨（2）提高橋區周邊地區高水系統雨水管道的排水能力，客水區雨水分水管道的排水能力，客水區雨水分區域進行攔截，采取工程措施盡量區域進行攔截，采取工程措施盡量將客水攔截在橋區外圍，避免超過將客水攔截在橋區外圍，避免超過雨水管道設計標準的客水進入橋區，雨水管道設計標準的客水進入橋區，盡量減少客水的匯入量。盡量減少客水的匯入量。（3）考慮到橋區周邊排水系統不可（3）考慮到橋區周邊排水系統不可能完全排出本區域內的雨水，17、仍會能完全排出本區域內的雨水，仍會有一部分雨水進入橋區，因此，需有一部分雨水進入橋區，因此，需要提高橋區內的排水和蓄水能力，要提高橋區內的排水和蓄水能力，包括改擴建雨水口、雨水管道、排包括改擴建雨水口、雨水管道、排水泵站和新建橋區調蓄池等。水泵站和新建橋區調蓄池等。北京市市政工程設計研究總院 下凹橋區雨水調蓄設施宜結合 下凹橋區雨水調蓄設施宜結合立交雨水泵站設置，無條件時可充立交雨水泵站設置，無條件時可充分利用立交范圍內綠地或相鄰區域分利用立交范圍內綠地或相鄰區域建設，調蓄設施可因地制宜，采用建設，調蓄設施可因地制宜，采用多種形式。多種形式。肖村橋橋區積水治理工程（成壽寺肖村橋橋區積水治理工程18、（成壽寺雨水泵站升級改造工程）雨水泵站升級改造工程）（1）完善現有低水區域收水系統，（1）完善現有低水區域收水系統，以達到10年重現期標準以達到10年重現期標準（2）新建P=5年雨水泵站及獨立退（2）新建P=5年雨水泵站及獨立退水，橋區高水管線分流水，橋區高水管線分流（3）新建初期雨水池及雨水調蓄（3）新建初期雨水池及雨水調蓄池池新建調蓄池與泵站合建，位于肖村新建調蓄池與泵站合建，位于肖村橋西南側綠地內。初期雨水池按照橋西南側綠地內。初期雨水池按照初期降雨厚度15mm計算；新建調蓄初期降雨厚度15mm計算；新建調蓄池，進行削峰調蓄；初期雨水儲存池，進行削峰調蓄；初期雨水儲存池1950m池19519、0m3 3，雨水調蓄池10450m，雨水調蓄池10450m3 3，總，總池容12400m池容12400m3 3。北京市市政工程設計研究總院 成壽寺的高低水系統的地理范圍 成壽寺的高低水系統的地理范圍包括交會于肖村橋的南北向的成壽寺包括交會于肖村橋的南北向的成壽寺路，三臺山路和東西向的南四環東路路，三臺山路和東西向的南四環東路以及周邊匯水區域。該雨水系統包括以及周邊匯水區域。該雨水系統包括沿道路鋪設的雨水口，檢查井和管道，沿道路鋪設的雨水口，檢查井和管道，以及用于抽排低水雨水的泵站，其排以及用于抽排低水雨水的泵站，其排水出路為涼水河。分別構建了成壽寺水出路為涼水河。分別構建了成壽寺流域改造前的現20、況模型及改造后模型。流域改造前的現況模型及改造后模型。實施排水改造項目后的肖村橋排 實施排水改造項目后的肖村橋排水系統，其排水條件得到極大改善。水系統，其排水條件得到極大改善。在設計降雨模擬中，即使在P=50的降在設計降雨模擬中，即使在P=50的降雨模擬中，橋區也未產生積水。雨模擬中，橋區也未產生積水。北京市市政工程設計研究總院五路居雨水泵站升級改造工程（1）五路居雨水泵站升級改造工程（1）完善現有低水區域收水系統，以達完善現有低水區域收水系統，以達到10年重現期標準到10年重現期標準（2）新建P=5年雨水泵站及獨立退（2）新建P=5年雨水泵站及獨立退水，橋區高水管線分流水，橋區高水管線分流（21、3）新建初期雨水池及雨水調蓄（3）新建初期雨水池及雨水調蓄池池 受改造用地限制，調蓄池無法與泵站合建，采用頂管管道作為調蓄池。受改造用地限制，調蓄池無法與泵站合建，采用頂管管道作為調蓄池。蓄水管管徑D=3000mm，有效容積2090m蓄水管管徑D=3000mm，有效容積2090m3 3。蓄水管采用頂管施工，坡度1，。蓄水管采用頂管施工，坡度1，坡向檢修井以利排泥。蓄水管末端設置DN600通風管排氣，保證池內正常壓坡向檢修井以利排泥。蓄水管末端設置DN600通風管排氣，保證池內正常壓力。泵井格柵間內別設置放空泵，負責排空儲水管內雨水。泵坑上方設置力。泵井格柵間內別設置放空泵，負責排空儲水管內雨水22、。泵坑上方設置檢修孔，方便水泵吊裝和維修。檢修孔，方便水泵吊裝和維修。北京市市政工程設計研究總院監測點布置監測點布置流量計的布置點的選擇應遵循：流量計的布置點的選擇應遵循：在橋區高低水系統的下游總管應分別布置流量計，以監測高低水排水系統的在橋區高低水系統的下游總管應分別布置流量計，以監測高低水排水系統的總流量，對整個排水流域進行整體把握。總流量，對整個排水流域進行整體把握。在高水系統的主要上游支管應布置流量計，以監測各個支路的流量情況。在高水系統的主要上游支管應布置流量計，以監測各個支路的流量情況。上下游流量計之間應能相互校核各自監測數據的質量。上下游流量計之間應能相互校核各自監測數據的質量。23、在上述重要管路的臨近位置布置備用流量計，在一個流量計故障的情況下，在上述重要管路的臨近位置布置備用流量計，在一個流量計故障的情況下，可從備用點的流量計獲得測流數據。可從備用點的流量計獲得測流數據。北京市市政工程設計研究總院 北京2016.7.20降雨，肖村橋橋區降雨時間約58h，總降雨量達到340.5mm 北京2016.7.20降雨，肖村橋橋區降雨時間約58h，總降雨量達到340.5mm橋區未產生積水。橋區未產生積水。橋區的高水排水系 橋區的高水排水系統、低水排水系統改造統、低水排水系統改造已經得以實現，提高了已經得以實現，提高了整個橋區的排水能力，整個橋區的排水能力，河道的疏挖治理，橋區河道的疏挖治理，橋區外高水系統改造還未實外高水系統改造還未實施，全部實施后，可降施，全部實施后，可降低河道洪水位，進一步低河道洪水位，進一步改善雨水管道的排水條改善雨水管道的排水條件，才能使流域整體達件，才能使流域整體達到50年一遇的內澇防治到50年一遇的內澇防治標準。標準。