奉賢區雨水管網設計參數探討

樊 勇

（上海市奉賢區水資源管理所 上海 201400）

1 背景

目前奉賢區正積極推進全區的污水管網建設，依照相關規劃已建設完成了東西部污水處理廠。污水管網建設是一項系統工程，有利于提高奉賢區的水環境質量、減少水環境污染及提高奉賢區的經濟軟實力。

由于建設理念和社會環境的不同，前期雨水管網建設并沒有得到足夠的重視，單獨建設的雨水管網較少，多為污水雨水管網合流的形式。

“雨污合流”管網雖然可以在一定程度上解決排水問題，但還是應該從長期規劃發展著眼。同時，考慮到污水處理廠運行的經濟性，奉賢區還需進行雨水管網的建設，切實做到“雨污分流”。

本文主要從技術分析和實際運用兩方面對奉賢區的雨水管網具體參數進行了討論，目的主要是通過以上兩方面對奉賢區的雨水管網建設提供一些參考。

2 技前術分析和實際運用

2.1 雨水管道流量

雨水管道收集是城市排水的重要組成部分，需要對城市中的各種情況進行充分的考慮。雨水管道收集的設計流量是以相同管徑的污水設計流量作為參考依據的，不同的是污水管道的設計包含有充滿度的概念，而雨水管道的設計則多以滿管作為計算依據。

目前，奉賢地區排水設計為雨污分流的方式。雨污分流的情況下，雨水管道收集可以參考相同管徑的污水管道的滿管流，其具體數值可參考《圓管滿流水利計算圖》中的相關參數。

雨水管道流量的計算公式如下：

式中，Ψ——設計徑流系數；

q——設計降雨強度；

F——設計匯水面積。

已知管徑的極限流量，Ψ、q和F三個參數是對流量影響比較大的因素。

2.2 設計徑流系數

設計徑流系數Ψ是以降雨后地面的排水和下滲情況為參考的。不透水面積越多，雨水的排水和下滲越困難，則Ψ會相對較高；反之，則Ψ會相對比較低。

依照相關手冊，設計徑流系數Ψ的取值范圍為0～1之間。以奉賢地區的實際情況來看，奉賢區域內的雨水收集區域大致可以分為以下四類。

（1）大面積的工業區。如上海綜合工業開發區，海港綜合經濟開發區，這些地區現代化程度高，缺乏排水河道，雨水的排放有一定困難。故設計徑流系數Ψ一般采取比較高的數值，以0.8取值(Ⅰ類)。

（2）南橋新城、奉城中心鎮等地區居住人口密集，構筑物建筑較多，地面不透水面積偏多。故設計徑流系數Ψ需要充分考慮，一般取0.6(Ⅱ類 )。

（3）奉賢地區西部地勢較低的部分集鎮。相對較低的高程對雨水管道的敷設有一定的影響，需要考慮不受淹、不積水的情況。設計徑流系數Ψ也以0.6取(Ⅲ類)。

（4）其他各鎮集鎮范圍，相對排水要求不高，同時不透水面積也相對稀疏，設計系數Ψ只需要考慮0.5即可(Ⅳ類)。

以上四類地區是以具體位置表示，考慮到規劃要先行于發展，所以相關參數都選取的比較保守。為了保證簡明扼要，下文提到這四類地區的時候暫且以Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類具體表述。

2.3 設計降雨強度

設計降雨強度q也稱為暴雨強度，是反映地區降雨強度的一個參數。各個地區的設計降雨強度都有所不同，它是根據各地的實際情況統計而成的。

這里還需要提一下重現期（P）和匯流時間（t）的概念。重現期是一個統計學的概念，代表出現情況的概率；而匯流時間是指雨水由雨水口收集到雨水收集管道的時間。根據參考和計算，取Ⅰ類地區的t1=5，t2=10；取Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類地區的 t1=10 ，t2=5。

上海的設計暴雨強度公式為：

計算得出：

P=1時，Ⅰ類的q值為174；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類的q值為194；

P=5時，Ⅰ類的q值為270；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類的q值為303；

P=100時，Ⅰ類的q值為470；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類的q值為522。

城市雨水管網標準一般取值為P=1，即要求應付“一年一遇”的標準即可，所以取Ⅰ類的q值為174；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類的q值為194。

2.4 設計匯水面積

根據以上討論，公式中的Q、Ψ和q都已經基本確定，則F就可以根據以上的參數來確定，具體見表1。

以上表格的相關數據可以作為參考，但是有一定的局限性，計算結果只能作為實際情況的一種參考。作為區域的整體規劃，較大管徑的雨水管道還是發揮著比較重要的作用。但從整體區域考慮，只能作為部分的參考依據。

2.5 實例

以奉賢區西部的莊行鎮老鎮區為例，依照設計徑流系數的分類確定該地區為Ⅲ類，選擇該地區Ψ為0.60，然后計算其降水強度為194L/s·104m2。在選取以上參數后，依照老鎮區的面積和周邊的水系情況計算雨水管道敷設情況。

老鎮區基本為一個長方形，長寬分別約為3.5km和2.5km，面積約為8.75km2,北側和東側分別為區級河道浦南運河和鎮級河道冷涇。雖然該范圍內有部分村級河道，但是考慮到村級河道最終匯入浦南運河和冷涇，所以雨水排水口還應考慮設置于浦南運河和冷涇。

表1 常用管徑設計匯水面積參照表

依照表1中的相關參數，選取相應的雨水管網匯水面積。老鎮區總體的匯水面積滿足1200mm的雨水管道，但考慮到奉賢區西部地勢很低，高程往往只有3.9m，河道常水位僅為2.5m～2.8m，以及覆土等其他因素，無法滿足1200mm雨水管道的敷設條件，所以依照實際情況，需要將匯水面積進行劃分。

將老鎮區劃分為3個區域，西部和東北部匯入浦南運河，東南部匯入冷涇。依照匯水面積可以計算出3個區域：西部大小為1.44×2.5=3.6km2，查詢表1中的參數，采用800mm的雨水管道匯入浦南運河；東北部大小為2.06×1.75=3.6km2，查詢表1中的參數，采用800mm的雨水管道匯入浦南運河；東南部大小為2.06×0.75=1.54km2，查詢表1中的參數，采用600mm的雨水管道匯入冷涇。

實際工程中還可以依照具體情況再予以拆分，但是這還需要充分考慮到各方面的因素。除考慮開挖面的大小，周圍修復情況，主要還需要考慮建設資金的追加問題。

3 存在問題以及解決方法

雨水管網建設的參數依照計算已經得出，但管網建設還有許多的制約因素，以下是兩個急需解決的問題及具體的解決方法。

（1）奉賢地區水面率不高。雨水管道收集最終的目的是排放到河道，理論上的設計匯水面積可以作為參考依據，但是它還受到河網的制約。河道密集，則雨水管徑偏小，有利于排放；河道缺乏，則雨水管道偏大，不利于排放。

解決方法是加強與河道部門的相互協調，增加奉賢地區的水面率，減少填堵河道的情況，并且適當開挖部分人工排水渠道。

（2）奉賢地區常水位高程較低。該區平均的高程為4.5m左右，奉賢地區西部往往只有3.9m左右，但是河道常水位為2.5m～2.8m左右。雨水管道和污水管道都是采取重力流的方式。口徑600mm的雨水管道如果敷設在奉賢地區西部，排放斷面往往有一半是在常水位以下。

解決方法是大管徑雨水管道排水口應盡可能的放置在綠化帶內，并且適當加固，盡量不要放置在道路下面，這樣可以減少覆土面積，達到節約高程的效果。如果依然無法解決以上問題，則只能依靠設置雨水泵站來進行強排。但是其相對費用就會上升，而且對夏季防汛也會造成一定的隱患。

4 總結以及展望

奉賢區雨水管網建設是奉賢區城市排水系統中的重要一環，雨水管網的各項參數選取都要滿足當地的實際需要。參數的確定有利于奉賢區雨水管網建設的前期工作，可為工程的具體實施提供一定的指導意見。

雨水管網建設是一項系統工程，工程施工中可能還會出現諸多問題。但是通過相關職能部門和水務工程建設者的努力，該項工程一定可以在滿足工程要求的前提下順利實施。陜西水利