1 基礎(chǔ)資料

擬在昆山某地建設(shè)一處河濱表面流人工濕地處理附近城市道路路面雨水徑流，道路長度為2km，匯水面積為8ha，路面雨水徑流經(jīng)由雨水管網(wǎng)輸送至濕地處理系統(tǒng)，雨水管網(wǎng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，要求濕地建成后該段道路年徑流總量控制率達(dá)到80%。

2 參數(shù)計算

2.1設(shè)計流量

一般降雨事件徑流量Q1：降雨重現(xiàn)期P取10年，降雨歷時t取15min。

徑流系數(shù)α根據(jù)下表取得0.9。

極端降雨事件徑流量Q2：降雨重現(xiàn)期P取100年，降雨歷時t取10min。

徑流系數(shù)α取得0.9，

2.2進(jìn)水區(qū)設(shè)計

進(jìn)水區(qū)設(shè)計包括沉淀池尺寸確定、沉淀池入口設(shè)計、沉淀池出口設(shè)計、植物選配。其中，沉淀池出口設(shè)計包括沉淀池至濕地處理區(qū)出口設(shè)計和沉淀池至溢洪道出口設(shè)計。

進(jìn)水區(qū)主要結(jié)構(gòu)如圖1。

(1)沉淀池入口：

沉淀池入口設(shè)置100mm粒徑礫石消能。入口示意圖如圖2所示。

(2)沉淀池尺寸：

沉淀池面積A：

沉淀池深度H取2m。

沉淀池最小長度Lmin：

Lmin=2.55m明顯不滿足沉淀池長寬比應(yīng)不小于4的要求，結(jié)合場地實際情況，沉淀池長寬比取5:1，即沉淀池實際長度B定為34m，實際寬度B定為7m，深度H為2m。

(3)沉淀池出口（至濕地處理區(qū)）：

沉淀池出口（至濕地處理區(qū)）采用混凝土溢流坑，置于沉淀池末端，溢流坑上設(shè)置格柵。

溢流坑周長P：

溢流坑表面積：

綜上，溢流坑選用圓形混凝土溢流井，直徑為6.2m。

排水管出口設(shè)計在濕地處理區(qū)水面以下，進(jìn)出水口高度差h取0.6m，由式3-6可得，

排水管斷面面積

因此選取DN1200混凝土管。

(4)沉淀池出口（至溢洪道）：

溢流堰周長L：

結(jié)合沉淀池實際尺寸，溢流堰采取增設(shè)出水支渠的方式設(shè)置于沉淀池最末端，具體樣式及實際尺寸如下圖所示，溢流堰頂高度高出濕地處理區(qū)正常水位0.6m。

2.3濕地處理區(qū)設(shè)計

(1)處理區(qū)尺寸：

對于表面流人工濕地，濕地處理區(qū)面積可采用匯水區(qū)面積百分比法（WWAR）確定。根據(jù)各污染物目標(biāo)去除率，按表2可查得濕地處理區(qū)與集水區(qū)面積比R，一般取0.5％~5％。

由于高速公路路面雨水徑流較高的的污染程度以及路面較高的不透水性，濕地面積與匯水區(qū)面積比取5%，匯水區(qū)面積為8ha，因此濕地處理區(qū)面積a= a=Rx×A =80000×5%=4000m2。濕地處理區(qū)進(jìn)水采用單點進(jìn)水，長寬比取6:1，則濕地處理區(qū)尺寸為155m×26m。

(2)處理區(qū)水深設(shè)計：

濕地處理區(qū)水深設(shè)計包括正常水深設(shè)計和調(diào)蓄水深計算。

正常水深：

正常水深設(shè)計見下表，具體如圖4所示。

調(diào)蓄水深：

根據(jù)年徑流總量控制率85%的要求，查得設(shè)計降雨量為27.5mm，則處理區(qū)儲存容積V=10HφF=10*27.5*0.9*8=1980m³，則調(diào)蓄水深至少應(yīng)為V/a=1980/4000=0.495m，因此濕地調(diào)蓄水深取0.5m。

(3)濕地植物選擇：

不同沼澤區(qū)植物類型及栽植密度見下表：

(4)濕地出水口設(shè)計：

a.豎管出口設(shè)計：

濕地水力停留時間取72h，最大滯留深度為0.5m。

豎管分4層布置，分別高于濕地正常水深0m、0.125m、0.25m、0.375m。分別計算各層所需孔口面積，以最底層孔口為例，當(dāng)滯留深度為0.12m時，濕地滯留體積

V=4000×0.125=500m3，

為達(dá)到72h的水力停留時間，所需流量

Q=500×1000/（72×3600）=1.93L/

則最底層孔口所需孔口面積

可采用2個孔口設(shè)計，單個孔口直徑取38mm，實際面積為0.002036m2，實際流量為1.96L/s，實際水力停留時間為

T=500/（1.96×3.6）=70.86h。

對于其余三層孔口布置，列下表進(jìn)行計算：

豎管孔口具體布置如下表：

．放空管設(shè)計：

根據(jù)曼寧公式，

其中，設(shè)計流量Q采用濕地放空管12小時排出濕地處理區(qū)內(nèi)水的平均流量，

（濕地平均水深取0.5m），計算可得，放空管半徑r≈340mm，實際選取DN800混凝土管。

c．出水排水管設(shè)計

濕地出水排水管設(shè)計流量取濕地出水最大流量與放空管流量中的最大值，因此，本案例中，出水排水管同樣選取DN800混凝土管。

濕地處理區(qū)出水口實際樣式及尺寸如下圖所示。

2.4溢洪道設(shè)計

溢洪道設(shè)計具體方法參考植草溝設(shè)計方法，設(shè)計流量取極端降雨事件徑流量Q=4.26 m3/s。

3 設(shè)計校核

Qmax=7.72L/s=0.00772m3，最小橫截面積A=8.3×0.1=0.83m2（橫截面深度取淺沼澤區(qū)深度，取0.1m）。

滿足要求。

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