李刚1 李梅2
（1奥意建筑工程设计有限公司 深圳 518031；2 深圳市深水宝安水务集团有限公司 深圳 518055）
摘要：本文通过对南方丘陵地区某下沉广场排水形式进行对比分析，理清了下沉广场区域重力排水和压力排水的边界条件。特别是采用重力排水时要详细考证上下游重现期、雨水量及下游排水管径对设计排放效果的影响。本文对这些因素进行了严致的分析，并提出了相应的解决方案。
关键词：下沉广场；压力排水；重力排水；边界条件
下沉广场在自然采光通风、人员疏散、货物运输等方面具有独特的优势，得到了广泛地采用。但由于该类型广场处于低洼地，暴雨期间容易聚集雨水，导致雨水倒灌室内，容易造成财产损失甚至人员伤亡。给排水设计人员在设计时已经进行了一些探索，并取得了相应的经验[1]。各地在加强雨水控制与利用措施的同时，提高了建设项目的雨水排水设计标准。按现行规范要求，计算下沉广场的雨水泵流量和集水泵坑有效容积，在实际工程中存在一些问题有待进一步研究。
下沉广场的排水通用做法为加压提升排出，而在实际的工程实践当中，特别是南方丘陵地区，建筑的层级设置尤为明显，下沉广场区域也多种多样，究竟是否采用加压提升排水，本文做了进一步的探究，本项目在参考原有下沉广场排水通用做法的基础上，结合实际情况，采用重力排水的方式。
本项目为深圳某剧场建筑，剧场地下一层的下沉广场所在排水分区东高西低，下沉广场的北面有一个入口坡道，西面及南面为一个消防车坡道，东面为退台式建筑本体（两级退台，一级为9.50m，二级为27.90m）。
1、下沉式广场设计雨水量计算
根据《室外排水设计规范》（GB50014—2006，2016年版）（以下简称《新排水规》）3.2.1条规定，雨水排水系统的设计雨水量Q 与该地暴雨强度q、汇水面积F 以及径流系数ψ有关[2]。
设计雨水流量的大小与雨水设计重现期P 的取值成正比。本项目所在城市深圳为超大城市的中心城区，室外场地雨水设计重现期P拟按规范规定上限取5a；下沉广场为剧场舞台设备入口，属于需要重点保护部位，下沉广场雨水设计重现期P拟按规范规定上限取50a。综合径流系数按地面种类加权平均计算，汇水面积简化计算，下沉广场平面面积857m2，从而得到最大设计雨水流量为41.34L/s。汇水面积内尽量不要汇入其他区域雨水，减轻下沉广场排水负荷。
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2、排水方案
2.1 压力排水
根据《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水2009》 技术措施规定[3]，本项目按水泵流量按5 min 降雨强度计算，集水池容积按最大一台泵的5 min 出水量确定；在下沉广场设有建筑入口时，下沉广场地面应比室内地面低，且高差应在15 c m 以上，否则，下沉广场雨水径流应按5 0年重现期计算。本项目下沉广场的入口方便舞台设备进出，仅0.05mm的高差，因此，下沉广场雨水径流也应按5 0年重现期计算。下沉广场设1个集水坑，集水坑设3台潜水泵，3用。下沉广场雨水设计流量为48.02 L/s（172.88 ｍ3/ｈ），则每台泵流量为16.01 L/s（57.63 ｍ3/ｈ）。参照国标图集《小型潜水排污泵选用及安装》（08S305）选择雨水泵，型号为JYWQ100-80-12-2000-5.5 Q=80 m3/h，H=12 m，P=5.5 kw 水泵，三用。假如运行中一台泵损坏，超重现期的高水位时只有2台泵正常运行，则会造成地面积水。地面积水厚度，用50a一遇暴雨校核，下沉广场每小时积水深度为0.015 ｍ，小于室内外高差0.05mm，满足设计要求。用100a一遇的情况下暴雨校核，下沉广场每小时积水深度为0.033 ｍ，亦小于室内外高差0.05mm，仍满足设计要求。
2.2 重力排水
2.2.1 地形标高影响
本项目的地形剖面标高从右到左依次为：右侧市政路20.30m（绝对标高）→市政绿化带20.20m→本项目园区道路（坡道22.50m~25.20m）→剧场下沉广场20.45m→剧场地下一层地面，即舞台标高20.50m。从标高上看，此下沉广场存在，重力排水的可能性。
2.2.2 汇水区域及重现期的影响
本项目的汇水区域，雨水汇水区域由上游C1区，上游C2区和下沉广场三个区域组成，雨水汇集后排入市政雨水管网。下沉广场位于整个汇水区域的末端，靠近室外市政预留接口的位置。因为整个项目室外的重现期为5a，下沉广场的重现期需要满足50a，因此管线汇合处室外管线的设计将会影响下沉广场的排水最大重现期。
不同重现期对下游设计管段的设计流量影响较大，本项目室外雨水管采用钢筋混凝土管道。不考虑下沉广场时，重现期按5a，交汇处总管道设计排水量为350.50 L/s，选择排水总管管径为DN500，坡度为0.1%，管道的设计排水量为350.5 L/s。在下沉广场设计重现期为50a时，上游汇水区域亦要达到饱和排水量，根据管道的排水能力一根DN400的坡度为0.5%管线和一根DN400的坡度为1%管线总排水能力为350.9 L/s< 449.58 L/s。此时，与下沉广场交汇处排水总管的排水量为398.92 L/s，根据钢筋混凝土雨水管最大排水能力选择DN500，排水坡度为1.3 %，管道的排水能力为399.57 L/s或者选择DN600，排水坡度为0.5 %，管道的排水能力为403.0 L/s。下沉广场自身排水管的选择为DN300，排水坡度为0.4%，管道的设计排水量为56.8 L/s，满足下沉广场100a的排水流量。结合本项目的市政条件和地形条件，市政预留接口为DN600，允许管道的坡度为0.5%。
2.3方案对比分析
压力排水方案仅需要考虑下沉广场自身的排水条件即可；重力排水不仅要考虑下沉广场的排水条件，亦需要考虑上游排水影响，也要考虑下游管线的排水能力。重力排水需要满足如下条件：在正常情况下，C1区和C2区设计重现期是3~5a，A区下沉广场是按在50a重现期设计，在遇到50a重现期雨水降雨时，C1区和C2区末端雨水管道的最大排水量为管道在各自设计坡度下相应管道的最大排水能力，因此，OB段管道的排水能力需要≥Oc1段管道在坡度ic1时的最大排水能力Qc1+Oc2段管道在坡度ic2时的最大排水能力Qc2+下沉广场设计排水量Qa。
3、结语
压力排水需要增加集水坑、水泵等，因此需要考虑下雨时及时供电，设备及电力的故障均会对下沉广场的排水产生较大影响，进而影响对应室内区域的安全。重力排水则仅为管线，无设备故障及供电问题，维护管理简单。在条件允许时，宜优先选择重力排水，同时注意协调好上下游排水管道排水能力及重现期对下沉广场排水的影响。
本文通过对比分析理清了重力排水和压力排水的边界条件，解决了两区域设计重现期不同时管道的衔接问题并给出判断依据，为以后的设计提供参考。
参考文献：
[1]马敏. 下沉广场雨水泵设计流量及集水泵坑调节容积设计探讨[J].给水排水，2014（9）：65-68.
[2] GB 50014-2006（2016年版）室外排水设计规范 [S].
[3]全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水[S].中国计划出版社2009.
论文作者:李刚1,李梅2
论文发表刊物:《河南电力》2018年7期
论文发表时间:2018/9/13
标签：广场论文; 雨水论文; 汇水论文; 管道论文; 重力论文; 坡度论文; 区域论文; 《河南电力》2018年7期论文;