導語：地鐵車(che)輛覆蓋土層滲水(shui)排水(shui)技術研(yan)究一文(wen)來源于網友(you)上傳，不代表本站觀點(dian)，若需(xu)要原創文(wen)章可咨詢客(ke)服老師，歡(huan)迎參考(kao)。

摘要:對地鐵車輛段上蓋開(kai)發項目(mu)覆(fu)(fu)土層(ceng)滲(shen)水(shui)(shui)排水(shui)(shui)簡要介紹(shao),并采(cai)用HYDRUS-1D模擬(ni)分析(xi)了降雨(yu)重現(xian)期和降雨(yu)時間對頂板覆(fu)(fu)土層(ceng)滲(shen)水(shui)(shui)排水(shui)(shui)的(de)影響,據此提出了地鐵車輛段上蓋開(kai)發項目(mu)覆(fu)(fu)土層(ceng)滲(shen)水(shui)(shui)排水(shui)(shui)技術方案。

關鍵詞:地鐵車輛段上(shang)蓋(gai)開發;HYDRUS-1D模(mo)擬;覆土層(ceng)滲(shen)水(shui)

0引言

地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段上(shang)蓋(gai)(gai)綜合(he)物(wu)業開(kai)(kai)發是近(jin)年興起的(de)(de)TOD(Transit-orienteddevelopment)以(yi)公共交通為導向(xiang)的(de)(de)開(kai)(kai)發新模式的(de)(de)重要組成(cheng)(cheng)部分(fen),物(wu)業綜合(he)開(kai)(kai)發小(xiao)區(qu)地面即地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段的(de)(de)屋面,相比市政路面高(gao)8.5m以(yi)上(shang),且國(guo)內地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段的(de)(de)規模多(duo)在20~30hm2,形成(cheng)(cheng)一個獨(du)立的(de)(de)雨(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)排水(shui)(shui)(shui)街(jie)區(qu),地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段上(shang)蓋(gai)(gai)小(xiao)區(qu)降雨(yu)(yu)轉化過(guo)程如(ru)圖(tu)1所示。目前(qian)針對(dui)地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段上(shang)蓋(gai)(gai)的(de)(de)覆(fu)土層滲(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)排水(shui)(shui)(shui)尚無(wu)相關規范對(dui)設計(ji)形成(cheng)(cheng)有效(xiao)的(de)(de)指導,以(yi)廣(guang)州某地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段上(shang)蓋(gai)(gai)開(kai)(kai)發項(xiang)目為例(li),運用HYDRUS-1D軟件(jian)模擬降雨(yu)(yu)過(guo)程中(zhong),不同(tong)重現(xian)期及(ji)降雨(yu)(yu)時間對(dui)土壤雨(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)入滲(shen)(shen)的(de)(de)影響分(fen)析,并據此提(ti)出地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段上(shang)蓋(gai)(gai)物(wu)業開(kai)(kai)發地面覆(fu)土層滲(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)排水(shui)(shui)(shui)技(ji)術解決方案,供(gong)后續地鐵(tie)車(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)(liang)段上(shang)蓋(gai)(gai)物(wu)業綜合(he)開(kai)(kai)發參考(kao)。

1研究概況

HYDRUS-1D是美國農業部鹽漬土實驗室開發的模擬非飽和土壤中的水、熱、溶質運移的軟件,它在模擬土壤中水分運動、鹽分、污染物(如農藥)和養分(如土壤氮素)運移方面得到廣泛應用。HYDRUS-1D模型采用修正的Richards方程描述非飽和多孔介質中一維土壤水分運動。影響土壤雨水入滲的限制因子包括降雨強度、降雨歷時、草地類型和植被覆蓋度等。采用芝(zhi)加(jia)哥降雨(yu)(yu)過(guo)程線模(mo)(mo)型用來模(mo)(mo)擬不同重現期的(de)暴(bao)雨(yu)(yu)過(guo)程[1],暴(bao)雨(yu)(yu)強度計(ji)(ji)算公式按(an)(an)照廣州地區暴(bao)雨(yu)(yu)流量總計(ji)(ji)算公式確定(ding)(ding)。根(gen)據《種(zhong)植(zhi)(zhi)屋面(mian)工程技術規(gui)范》4.5.1條規(gui)定(ding)(ding)[2]:種(zhong)植(zhi)(zhi)土(tu)壤(rang)的(de)主要性(xing)能應(ying)符合(he)表(biao)1的(de)規(gui)定(ding)(ding)。本次(ci)研究(jiu)中選取常(chang)見的(de)田園土(tu)作(zuo)為上蓋覆(fu)(fu)土(tu)。覆(fu)(fu)土(tu)總厚度按(an)(an)照150cm考慮,土(tu)壤(rang)特性(xing)按(an)(an)均值壤(rang)土(tu),不分層(ceng)考慮。

2模擬分析

對于常規雨水排水設計,主要的影響因素是暴雨強度,根據廣州城區暴雨強度公式結合芝加哥降雨過程線模型,推求降雨歷時為3h的廣州城區降雨強度。將此降雨邊界條件代入HYDRUS-1D土壤入滲模型,得到不同重現期和不同降雨時間時,上蓋土壤雨水入滲深度如圖2所示。根據圖2可知,降雨重現期為1~100年時,在降雨歷時為3h時,降雨在土壤中的入滲深度基本穩定在45cm左右,表明降雨歷時一定時,不同重現期的暴雨對雨水的土壤入滲深度基本沒有影響。雨水入滲深度隨著降雨時間的增加的增加,說明雨水入滲具有滯后效應,土壤入滲過程和降雨過程不同步。土壤入滲是雨水轉化過程中的重要環節,依據水分所受作用力和運動特性,可將降雨土壤入滲過程分成3個階段,①滲潤階段,入滲雨水主要受分子力作用,雨水被土壤顆粒吸附,成為薄膜水;②滲漏階段,入滲雨水主要在毛細管力和重力作用下,在土壤孔隙中不穩定流動,并逐步填充土壤孔隙,直至全部孔隙被雨水充滿達到飽和狀態;③滲透階段,當土壤孔隙飽和后,雨水在重力作用下呈穩定流動。若土壤中滲水長期積累不能排出時,會造成植物根部腐爛,由于荷載限制,車輛段上蓋覆土厚度有限,地鐵車輛段上蓋開發項目的車輛段覆土厚度一般在2m以內,土壤中的滲水除部分被地表蒸發,根系吸水等作用被消納外,其余覆土層中滲水均需要通過覆土層設置的滲水排水系統(tong)(tong)排(pai)(pai)至(zhi)室(shi)外(wai)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)(tong),以防植(zhi)物爛根等現象出現。通(tong)常(chang)一(yi)場降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)可能(neng)持續一(yi)天甚至(zhi)幾天時(shi)(shi)(shi)間,或者(zhe)一(yi)天內(nei)可能(neng)包含兩次及(ji)兩次以上(shang)的(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu),根據林小鵑(juan)[3]的(de)(de)研究(jiu)報告,廣州(zhou)市(shi)降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)歷(li)時(shi)(shi)(shi)在72h內(nei)的(de)(de)累計降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)頻(pin)(pin)率(lv)接近100%,表明72h的(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)歷(li)時(shi)(shi)(shi)基(ji)本(ben)囊括(kuo)了(le)廣州(zhou)各場降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)時(shi)(shi)(shi)長。本(ben)節以72h的(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)歷(li)時(shi)(shi)(shi)為上(shang)限,分(fen)別研究(jiu)0~72h的(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)時(shi)(shi)(shi)間段內(nei)覆(fu)(fu)(fu)土(tu)層(ceng)滲(shen)(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)情況(kuang)。72h降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)時(shi)(shi)(shi)間內(nei)覆(fu)(fu)(fu)土(tu)底部(bu)(bu)(bu)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)滲(shen)(shen)(shen)(shen)出流(liu)速(su)變化曲(qu)線(xian)如圖3所示。由(you)(you)圖3可知,T=24h時(shi)(shi)(shi),上(shang)蓋覆(fu)(fu)(fu)土(tu)底部(bu)(bu)(bu)開始有雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透水(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)出,且(qie)滲(shen)(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)速(su)率(lv)逐漸增(zeng)大(da),到T=28h時(shi)(shi)(shi),達到穩定滲(shen)(shen)(shen)(shen)透速(su)率(lv)1.04cm/h保持不變。以10000m2覆(fu)(fu)(fu)土(tu)區域為例,則(ze)底部(bu)(bu)(bu)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)最大(da)滲(shen)(shen)(shen)(shen)出流(liu)量Q=10000×1.04/100/3.6=28.88(L/s),土(tu)壤(rang)入滲(shen)(shen)(shen)(shen)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)除蒸發作用、根系吸收等被消納外(wai),大(da)部(bu)(bu)(bu)分(fen)覆(fu)(fu)(fu)土(tu)層(ceng)滲(shen)(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)需(xu)通(tong)過設(she)置覆(fu)(fu)(fu)土(tu)層(ceng)滲(shen)(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)(tong)排(pai)(pai)至(zhi)室(shi)外(wai)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)(tong)。由(you)(you)于(yu)地鐵車(che)輛段上(shang)蓋項目面積巨大(da),且(qie)廣州(zhou)等南方(fang)地區降(jiang)(jiang)(jiang)雨(yu)(yu)(yu)具有頻(pin)(pin)率(lv)高,歷(li)時(shi)(shi)(shi)長等特(te)點,覆(fu)(fu)(fu)土(tu)層(ceng)中滲(shen)(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)應考慮有組(zu)織,重力(li)式的(de)(de)排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)(tong)排(pai)(pai)至(zhi)室(shi)外(wai),應盡(jin)量避免壓力(li)提(ti)升(sheng)。確需(xu)壓力(li)提(ti)升(sheng)覆(fu)(fu)(fu)土(tu)層(ceng)滲(shen)(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)區域,應盡(jin)量避免設(she)置下凹綠地、雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)花園(yuan)等增(zeng)加(jia)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)土(tu)壤(rang)入滲(shen)(shen)(shen)(shen)措(cuo)施的(de)(de)設(she)施,避免增(zeng)加(jia)能(neng)耗,或者(zhe)對(dui)下部(bu)(bu)(bu)車(che)輛段運(yun)營安全(quan)造成影(ying)響(xiang)。

3土壤滲水(shui)排水(shui)方(fang)案

前述(shu)對地(di)(di)鐵(tie)車(che)(che)輛段(duan)上(shang)蓋(gai)(gai)開(kai)(kai)發小區降雨(yu)過程(cheng)中土壤入(ru)滲(shen)(shen)(shen)過程(cheng)的模擬結果表(biao)明,在進行(xing)地(di)(di)鐵(tie)車(che)(che)輛段(duan)上(shang)蓋(gai)(gai)開(kai)(kai)發項(xiang)目(mu)(mu)給排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)設(she)(she)計(ji)時(shi)(shi),必(bi)須充分(fen)考慮頂(ding)板(ban)覆土層(ceng)滲(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)的路由及設(she)(she)計(ji)方案,應(ying)編制有組織,重力式的覆土層(ceng)雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)滲(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方案,結合廣州某地(di)(di)鐵(tie)車(che)(che)輛段(duan)上(shang)蓋(gai)(gai)開(kai)(kai)發項(xiang)目(mu)(mu),頂(ding)板(ban)覆土層(ceng)雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)滲(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方案如(ru)圖4所(suo)(suo)示(shi)。地(di)(di)鐵(tie)車(che)(che)輛段(duan)或(huo)(huo)物(wu)業(ye)開(kai)(kai)發車(che)(che)庫頂(ding)板(ban)防水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)層(ceng)上(shang)設(she)(she)置(zhi)塑(su)料排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)板(ban)或(huo)(huo)滲(shen)(shen)(shen)透排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan),坡(po)度按(an)2‰~5‰坡(po)向(xiang)滲(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)暗溝(gou)(gou),緊貼(tie)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)暗溝(gou)(gou)附近采用(yong)50cm厚卵石填(tian)充,滲(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)暗溝(gou)(gou)結合結構變形縫(feng)或(huo)(huo)物(wu)業(ye)開(kai)(kai)發分(fen)期邊界等(deng)設(she)(she)置(zhi),排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)暗溝(gou)(gou)凈(jing)尺寸可(ke)按(an)照300~400mm寬,300mm高(gao)考慮,滲(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)暗溝(gou)(gou)側壁設(she)(she)置(zhi)?100過水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)孔(kong),孔(kong)底緊貼(tie)溝(gou)(gou)底,排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)暗溝(gou)(gou)內每隔(ge)40~50m距離設(she)(she)置(zhi)DN100雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)斗一(yi)個,設(she)(she)置(zhi)雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)斗處應(ying)設(she)(she)置(zhi)?700磚砌密閉雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)檢(jian)(jian)查井(jing)以便后期檢(jian)(jian)修維護。雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)斗通過車(che)(che)庫內設(she)(she)置(zhi)的橫向(xiang)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)接至蓋(gai)(gai)板(ban)邊室外雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong),由于該(gai)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)僅為(wei)覆土層(ceng)雨(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)滲(shen)(shen)(shen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)所(suo)(suo)用(yong),為(wei)盡(jin)量(liang)減少重力排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)線(xian)對車(che)(che)庫凈(jing)高(gao)的影響(xiang),建議該(gai)部分(fen)排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)橫管(guan)(guan)坡(po)度控制在3‰~5‰,必(bi)要時(shi)(shi)可(ke)考慮平坡(po),日常(chang)增(zeng)加沖洗等(deng)措施(shi)。

4結論

(1)不同重現期的(de)暴雨(yu)(yu)(yu)對雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)的(de)土壤(rang)入(ru)(ru)滲(shen)深度基本沒有(you)影響,雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)入(ru)(ru)滲(shen)深度隨著降(jiang)雨(yu)(yu)(yu)時(shi)間的(de)增加的(de)增加,土壤(rang)入(ru)(ru)滲(shen)過(guo)程相(xiang)對降(jiang)雨(yu)(yu)(yu)是滯(zhi)后(hou)的(de)。(2)長時(shi)間降(jiang)雨(yu)(yu)(yu)達(da)到(dao)土壤(rang)穩定滲(shen)透速率時(shi),滲(shen)水(shui)(shui)排(pai)水(shui)(shui)量較大,地鐵車輛(liang)段(duan)上蓋開發項(xiang)目覆(fu)土層排(pai)水(shui)(shui)設(she)計(ji)時(shi)應采用(yong)有(you)組織,重力(li)式的(de)滲(shen)水(shui)(shui)排(pai)水(shui)(shui)方案。(3)建議地鐵車輛(liang)段(duan)或車庫覆(fu)土層頂(ding)板(ban)設(she)置(zhi)滲(shen)水(shui)(shui)排(pai)水(shui)(shui)暗溝(gou)(gou),覆(fu)土層滲(shen)水(shui)(shui)通過(guo)塑料排(pai)水(shui)(shui)板(ban)或滲(shen)透水(shui)(shui)管收集至排(pai)水(shui)(shui)暗溝(gou)(gou)后(hou),設(she)置(zhi)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)斗系統排(pai)至室外。

作者:王召(zhao)喚 梅(mei)沈斌 單位:廣州地鐵設計研究院(yuan)股份有限(xian)公司