CN112443024A - 一种城市水网的隐形改造与重构方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市水网的隐形改造与重构方法，根据城市实际情况，对其水网进行隐形的改造与重构，通过建设城市地下连通管道的方式，把现有河流之间以及河流与城市排水系统之间在允许的情况下适度连通，且尽可能利用河道与排水系统之间的水位差和高程差，来实现自然的泄水和分流，提高排水效率，并且不对现有的城市基础设施做较大改变，因此可以收到经济和生态的双重效益。
Description
技术领域
本发明属于城市水网管理技术领域，涉及一种城市水网的隐形改造与重构方法。
背景技术
很多城市的内涝问题较为突出，这在很多情况下是由于城市排水系统不畅导致的。很多城市在建设过程中，缺少科学规划，盲目填埋一些较小的自然河道或者对一些原有的自然河道盲目进行截弯取直，导致城市所在区域长期以来自然形成的水网体系被严重破坏，进而导致排水不畅。同时，在市政建设过程中，排水系统的设计标准较低也可导致排水量较小，难以满足城市排水的实际需求。
另一方面，由于长期缺乏海绵城市的理念，造成城市地面不透水率过高，也可导致雨水自然下渗减少，进而加重内涝发生的频率和程度。
要想根本性解决日益严重的城市内涝问题，显然需要对现有的城市水网进行改造和重构。但在城市建设已经初具规模的情况下，实施大规模的城市水网改造与重构，实际上也勉为其难。
发明内容
为克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提出一种城市水网的隐形改造与重构方法，根据城市实际情况，把现有城市河流之间以及河流与城市排水系统之间在允许的情况下(所述允许的情况是指现有城市河流之间以及河流与城市排水系统之间不仅在空间上没有物理阻隔或危险因素，存在连通的可能性，同时，一旦实施连通也不违反城市规划布局的要求和安全防护的要求)适度连通(所述适度连通是指连通后能够满足但不超过实际需要)，且尽可能利用河道与排水系统之间的水位差和高程差，来实现自然的泄水和分流，提高排水效率，并且不对现有的城市基础设置做较大改变，以此对城市水网进行隐形的改造与重构，并且可以收到经济和生态的双重效益。
本发明提出了一种城市水网的隐形改造与重构方法，其包括以下步骤：
步骤1、详细考察以下信息：
a)目标城市的水网现状，以及在经历大、中、小降雨量的情况下，目标城市内涝发生的严重程度以及发生内涝的重点区域(重点区域位置可根据发生中雨以上降雨时，城市内涝发生的频度、持续时间以及积水面积和水深等指标，通过组织专家科学调研加以确定)；
b)目标城市内涝严重区域的地下设施现有布局情况和未来建设规划情况；
c)目标城市内涝严重区域的河道(1)水位情况及不同区段的河床高程情况；
d)城市排水系统的布局情况和高程情况、排水通畅程度。
步骤2、根据信息a、b、c、d，以不干扰和影响现有的和未来规划的城市地下设施为基本原则，规划、设计和建设能够把现有河流之间，以及河流和城市排水系统(3)之间进行适度有效连通、且确保排水效果最佳的若干地下管道(2)，从而加密、改造与重构城市水网，促进城市排水系统的通畅性。
所述适度有效，是以满足实际需要为前提和根据，不必超出实际需要，全部实施连通。
所述排水效果最佳，是指在有多种可能的连通方式、且每种连通方式的排水效果不一样的情况下，尽可能选择其中排水效果最好的一种(在可能的情况下，通过预实验加以确定，在预实验难以实施的情况下，根据可信服的理论推演结果来确定)。
所述地下连通管道本身的材质以耐腐蚀、耐潮湿、耐低温、耐热、且能忍耐和承受其他不利环境条件的不锈钢、铝合金、新型塑料等材质组成。
所述地下连通管道的尺寸根据具体地点和实际需要来确定，没有统一规定(在可能的情况下，通过预实验确定连通管道的尺寸，在预实验难以实施的情况下，根据可信服的理论推演结果来确定)。
所述地下连通管道的铺设方式尽可能稳固和安全，必要时需加持固定设施(如固定桩)和防护设施(如防护栏)。
所述地下连通管道的铺设地点，宜选择地下设置密度较低(地下设施密度较低是指两个地下设施之间的空隙中间，允许设置新的所述连通管道、同时也不妨碍必要数量人员和机械的施工作业)、高程差和水位差较大(高程差和水位差相对较大的位置是指在所有可以设置所述连通管道的位置与所述城市河道水位和/或城市排水系统的高程差和水位差相对较大，选择这样的位置是为了提高排水效率)、且连通后排水功能强的位置，进行施工，连接方式尽量直接，以尽可能提高排水效率。
所述地下连通管道，在管道入口处，设置多层次、多孔径的滤网，滤网的孔径大小以阻止碎石、泥沙、枯枝落叶、碎屑和垃圾淤塞管道为目的选择，对滤网孔径大小的设置需在预实验的基础上进行(预实验的具体步骤是：a确定预期的实验目标；b分析影响实验目标的相关因素；c根据a和b，设计影响因素组合实验，并分别测定相应的实验结果；d找到影响因素组合与实验结果之间的基本变化趋势。)，之后通过正式实验，最终找到最适宜的滤网参数。确定滤网时，还需在过滤效果和排水效率之间取得恰当平衡(滤网的过滤效果一般以能够过滤出最多的水中杂质为首选，但水流通过滤网后，水流速度一般会降低。参照某地需要排水的总量，可以确定适宜的排水效率，然后可以选择适宜的滤网参数，从而实现过滤效果和排水效率之间的恰当平衡。因此过滤效果和排水效率之间的平衡点需根据具体情况来具体确定，很难一概而论，也无统一数值。)管道中间为中空设置。
在满足基本需求的基础上，为了节省造价，首选性价比高的材质和施工方式。以此方式，把现有城市河流之间以及河流与城市排水系统之间在允许的情况下适度连通，从而能够起到加密、改造与重构城市水网、促进城市排水系统通畅性的作用。
在此基础上，还要定期巡视，一旦发现管道淤塞现象，需及时清理。根据地下连通管道材质的一般损耗周期、地下环境的变化情况，以及其他有害事件发生的频率等因素，确定对连通管道巡视的频率。
本发明的有益效果在于：在城市地面以上基础设施建设已初具规模、地下排水系统建设也随地面以上基础设施建设同步完工、城市河流的前期改造基本定型的情况下，难以实施大规模的城市水网改造与重构，因此，在城市内涝较为严重的情况下，本发明通过建设城市地下连通管道的方式，把现有城市河流之间以及河流与城市排水系统之间以不暴露在地面以上、而暗含于地面以下的隐形方式适度连通，且尽可能利用河道与排水系统之间的水位差和高程差，来实现自然的泄水和分流，提高排水效率，并且不对现有的城市基础设置做较大改变，是既尊重现实、又注重效率、且着眼未来的可取的解决方案，因此可以收到经济和生态的双重效益，这构成了本发明的技术核心。
附图说明
图1是城市水网的隐形改造与重构方法示意图。
图1中：(1)河道；(2)连通管道；(3)城市排水系统。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
图1：(1)河道；(2)连通管道；(3)城市排水系统。
一种城市水网的隐形改造与重构方法，包括以下步骤：
步骤1、详细考察以下信息：
e)目标城市的水网现状，以及在经历大、中、小降雨量的情况下，目标城市内涝发生的严重程度以及发生内涝的重点区域；
f)目标城市内涝严重区域的地下设施现有布局情况和未来建设规划情况；
g)目标城市内涝严重区域的河道(1)水位情况及不同区段的河床高程情况；
h)城市排水系统的布局情况和高程情况、排水通畅程度；
步骤2、根据信息a、b、c、d，以不干扰和影响现有的和未来规划的城市地下设施为基本原则，规划、设计和建设能够把现有河流之间，以及河流和城市排水系统(3)之间进行适度有效连通、且确保排水效果最佳的若干地下管道(2)，从而加密、改造与重构城市水网。
所述重点区域位置根据发生中雨以上降雨时，城市内涝发生的频度、持续时间以及积水面积和水深指标确定。
在建设河流之间和/或河流与城市排水系统之间的连通性地下管道时，在管道入口处，设置多层次、多孔径的滤网。
滤网的孔径大小以阻止碎石、泥沙、枯枝落叶、碎屑和垃圾淤塞管道为目的选择。
在预实验的基础上确定滤网，之后通过正式实验，最终找到最适宜的滤网参数；
所述预实验的具体步骤为：a.确定预期的实验目标；b.分析影响实验目标的相关因素；c.根据a和b，设计影响因素组合实验，并分别测定相应的实验结果；d.找到影响因素组合与实验结果之间的基本变化趋势。
在城市河道之间及其与城市排水系统之间设置连通管道时，选择地下设施密度较低、高程差和水位差相对较大的位置进行施工，以便于在连通后提高排水效率，连通方式尽量直接，助于提高排水效率；
所述地下设施密度较低是指两个地下设施之间的空隙中间，允许设置新的所述连通管道、同时不妨碍必要数量人员和机械的施工作业；
所述高程差和水位差相对较大的位置是指在所有可以设置所述连通管道的位置与所述城市河道水位和/或城市排水系统的高程差和水位差相对较大，选择这样的位置是为了提高排水效率。
实施例
申市滨河区城市水网的隐形改造与重构方案：
步骤1、详细考察a申市滨河区水网现状，以及在经历大、中、小降雨量的情况下，申市滨河区内涝发生的严重程度以及发生内涝的重点区域(该重点区域可根据发生中雨以上降雨时，城市内涝发生的频度、持续时间以及积水面积和水深等指标，通过组织专家科学调研加以确定)；b申市滨河区内涝严重区域的地下设施现有布局情况和未来建设规划情况；c申市滨河区内涝严重区域的河道(1)水位情况及不同区段的河床高程情况；d申市滨河区城市排水系统的布局情况和高程情况、排水通畅程度。
步骤2、根据申市滨河区内涝发生的严重区域的现有地下设施布局情况和未来建设规划情况、内涝严重区域的河道水位情况及河床高程情况，以及城市排水系统的布局情况和高程情况，以不干扰和影响现有的和未来规划的城市地下设施为基本原则，规划、设计和建设能够把现有河流之间，以及河流和城市排水系统(3)之间进行适度有效连通(所述适度有效，是以满足实际需要为前提和根据，不必超出实际需要，全部实施连通。)、且确保排水效果最佳(所述排水效果最佳，是指在有多种可能的连通方式、且每种连通方式的排水效果不一样的情况下，尽可能选择其中排水效果最好的一种。)的若干地下管道(2)，从而加密、改造与重构城市水网，促进城市排水系统的通畅性。
所述地下连通管道本身的材质以耐腐蚀、耐潮湿、耐低温、耐热、且能忍耐和承受其他不利环境条件的不锈钢、铝合金、新型塑料等材质组成。
所述地下连通管道的尺寸根据具体地点和实际需要来确定，没有统一规定。
所述地下连通管道的铺设方式尽可能稳固和安全，必要时需加持固定设施(如固定桩)和防护设施(如防护栏)。
所述地下连通管道的铺设地点，宜选择地下设置密度较低(地下设施密度较低是指两个地下设施之间的空隙中间，允许设置新的所述连通管道、同时也不妨碍必要数量人员和机械的施工作业)、高程差和水位差较大(高程差和水位差相对较大的位置是指在所有可以设置所述连通管道的位置与所述城市河道水位和/或城市排水系统的高程差和水位差相对较大，选择这样的位置是为了提高排水效率)、且连通后排水功能强的位置，进行施工，连接方式尽量直接，以尽可能提高排水效率。
所述地下连通管道，在管道入口处，设置多层次、多孔径的滤网，滤网的孔径大小以阻止碎石、泥沙、枯枝落叶、碎屑和垃圾淤塞管道为目的选择，对滤网孔径大小的设置需在预实验的基础上进行(预实验的具体步骤是：a确定预期的实验目标；b分析影响实验目标的相关因素；c根据a和b，设计影响因素组合实验，并分别测定相应的实验结果；d找到影响因素组合与实验结果之间的基本变化趋势。)，之后通过正式实验，最终找到最适宜的滤网参数。确定滤网时，还需在过滤效果和排水效率之间取得恰当平衡(滤网的过滤效果一般以能够过滤出最多的水中杂质为首选，但水流通过滤网后，水流速度一般会降低。参照某地需要排水的总量，可以确定适宜的排水效率，然后可以选择适宜的滤网参数，从而实现过滤效果和排水效率之间的恰当平衡。因此过滤效果和排水效率之间的平衡点需根据具体情况来具体确定，很难一概而论，也无统一数值。)管道中间为中空设置。
在满足基本需求的基础上，为了节省造价，首选性价比高的材质和施工方式。以此方式，把现有城市河流之间以及河流与城市排水系统之间在允许的情况下适度连通，从而能够起到加密、改造与重构城市水网、促进城市排水系统通畅性的作用。
在此基础上，还要定期巡视，一旦发现管道淤塞现象，需及时清理。根据地下连通管道材质的一般损耗周期、地下环境的变化情况，以及其他有害事件发生的频率等因素，确定对连通管道巡视的频率。
该设计旨在通过建设城市地下连通管道的方式，把现有河流之间以及河流与城市排水系统之间适度连通，且尽可能利用河道与排水系统之间的水位差和高程差，来实现自然的泄水和分流，提高排水效率。
在城市河道之间及其与城市排水系统之间设置连通管道时，宜选择地下设置相对简单、高程差和水位差较大、且连通后排水功能强的位置，进行施工，连接方式尽量直接，以尽可能提高排水效率。
进一步地，在建设河流之间以及河流与城市排水系统之间的连通性地下管道时，需要在管道入口处，设置多层次、多孔径的滤网，以阻止碎石、泥沙、枯枝落叶、碎屑和其他类型的垃圾淤塞管道，对滤网孔径大小的设置需在预实验的基础上进行，且需在过滤效果和排水效率之间取得恰当平衡。
在此基础上，还要定期巡视，一旦发现管道淤塞现象，需及时清理。在条件允许的情况下，在所述连通管道的入口处和出口处，安装长期定位监测的仪器，以便于工作人员实时监控连通管道的淤堵情况。一旦发现所述连通管道出现淤堵，则迅速调集抢修人员前往事故现场实施人工清淤，或者在条件允许的情况下，派出清淤机器人实施机械清淤。
本发明通过建设城市地下连通管道的方式，把申市滨河区现有城市河流之间以及河流与城市排水系统之间适度连通，且尽可能利用河道与排水系统之间的水位差和高程差，来实现自然的泄水和分流，提高排水效率，并且不对现有的城市基础设置做较大改变，因此可以收到经济和生态的双重效益。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (6)
1.一种城市水网的隐形改造与重构方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、详细考察以下信息：
a)目标城市的水网现状，以及在经历大、中、小降雨量的情况下，目标城市内涝发生的严重程度以及发生内涝的重点区域；
b)目标城市内涝严重区域的地下设施现有布局情况和未来建设规划情况；
c)目标城市内涝严重区域的河道(1)水位情况及不同区段的河床高程情况；
d)城市排水系统的布局情况和高程情况、排水通畅程度；
步骤2、根据信息a、b、c、d，以不干扰和影响现有的和未来规划的城市地下设施为基本原则，规划、设计和建设能够把现有河流之间，以及河流和城市排水系统(3)之间进行适度有效连通、且确保排水效果最佳的若干地下管道(2)，从而加密、改造与重构城市水网。
2.如权利要求1所述的城市水网的隐形改造与重构方法，其特征在于，所述重点区域位置根据发生中雨以上降雨时，城市内涝发生的频度、持续时间以及积水面积和水深指标确定。
3.如权利要求1所述的城市水网的隐形改造与重构方法，其特征在于，在建设河流之间和/或河流与城市排水系统之间的连通性地下管道时，在管道入口处，设置多层次、多孔径的滤网。
4.如权利要求3所述的城市水网的隐形改造与重构方法，其特征在于，滤网的孔径大小以阻止碎石、泥沙、枯枝落叶、碎屑和垃圾淤塞管道为目的选择。
5.如权利要求3所述的城市水网的隐形改造与重构方法，其特征在于，在预实验的基础上确定滤网，之后通过正式实验，最终找到最适宜的滤网参数；
所述预实验的具体步骤为：a.确定预期的实验目标；b.分析影响实验目标的相关因素；c.根据a和b，设计影响因素组合实验，并分别测定相应的实验结果；d.找到影响因素组合与实验结果之间的基本变化趋势。
6.如权利要求1所述的城市水网的隐形改造与重构方法，其特征在于，在城市河道之间及其与城市排水系统之间设置连通管道时，选择地下设施密度较低、高程差和水位差相对较大的位置进行施工，以便于在连通后提高排水效率，连通方式尽量直接，助于提高排水效率；
所述地下设施密度较低是指两个地下设施之间的空隙中间，允许设置新的所述连通管道、同时不妨碍必要数量人员和机械的施工作业；
所述高程差和水位差相对较大的位置是指在所有可以设置所述连通管道的位置与所述城市河道水位和/或城市排水系统的高程差和水位差相对较大。
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2020
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