工廠雨水排除歐洲標準、美國標準、中國標準設計方法的對比

郭麗榮，李悅，崔峰

工廠雨水排除歐洲標準、美國標準、中國標準設計方法的對比

Contrastof European Standard,American Standard,and Chinese Standard for Factory Rain DisposalDesign Methods thods

郭麗榮，李悅，崔峰

雨水排除設計在工廠設計中占有極為重要的地位，對于保證廠區不積水、建構筑物的安全、生產的正常進行起著至關重要的作用。如若忽視雨水排除工程，會造成嚴重的經濟損失和不良的社會影響，故必須周密地研究當地的降水資料和降水特性，從而考慮排水對策。

在雨水資料收集時，業主提供給我們的往往是當地降雨量，而對于當地的暴雨強度計算公式概念模糊。氣候要素的降水量指標一般有三種，即平均年降水總量、日最大降水量和小時最大降水量。一般廠區的排水面積比較小，僅為幾十公頃，所以應該考慮短歷時降水量。有的地區平均年降水總量雖然不大，但主要集中在某些月份降水，且暴雨多，易造成危害。有的地區平均年降水總量雖然較大，但降水在全年比較平均，很少有暴雨，不易造成危害。

廠區排水設計一般不以降水量為設計指標，而是以暴雨強度為設計指標。在設計降雨歷時內單位分鐘的降雨量叫做暴雨強度，以mm/min計。暴雨強度是單位時間內的平均降雨量(mm/min)，在進行雨水管渠設計時常采用5/10/15/20/30/45/60/90/ 120等降雨歷時所對應的暴雨強度。我國氣象上規定，24h降水量為50mm及以上的雨稱為“暴雨”。按其降水強度大小又分為三個等級，即24h降水量為50～99.9mm稱“暴雨”；100～200mm以下為“大暴雨”；200mm以上稱“特大暴雨”。

不同時段的暴雨強度不同，暴雨強度的值隨時間而變化，可以認為是瞬時值，但為了方便計算，暴雨強度公式中的值實際為最大平均暴雨強度。而降雨量不是工程的概念，是氣象觀測值，指的是單位面積的降雨高度。

不能簡單地把暴雨強度乘以24得到日降雨量，暴雨強度是觀測站最大的1h降雨量，日降雨量是累積24h的雨量，二者均是觀測值，不能進行換算。

在雨水資料收集時，我們往往建議業主到當地氣象部門收集當地的暴雨強度計算公式或IDF曲線圖（Rainfall Intensity-Duration）。中國大陸地區通常是利用各地區的暴雨強度計算公式，而美國和歐洲則采用IDF曲線圖來計算暴雨強度。

工廠場地排水一般采用明渠，有利于地表水的迅速匯集。除非業主特殊要求，一般采用造價低、施工快、維修簡便的漿砌片石（水泥砂漿抹面）雨水溝。材料應根據當地情況酌情選用，如當地缺少石材，可選用鋼筋混凝土雨水溝。磚砌、水泥砂漿抹面的雨水溝強度達不到要求，使用一段時間后就會塌陷，不建議采用。

表1 工廠雨水排除（歐洲標準、美國標準、中國標準）三種規范標準設計方法對比—設計流量QDES

續表1

隨著國際合作項目的增多，很多國外企業要求雨水排除設計采用歐洲標準或美國標準，因此，我們對歐洲標準、美國標準、中國標準三種規范標準設計方法進行了詳細研究，列舉出它們之間的差異供大家參考。

由表1、2可以看出，雨水排除設計中國標準和歐洲標準比較接近，雖采用的公式有所差異，但總的計算方法相近，雖采用的單位也一致。美國標準與中國標準、歐洲標準差異較大，匯流時間計算較為麻煩，單位為英制，計算時需要特別注意單位之間的換算。

表2 工廠雨水排除（歐洲標準、美國標準、中國標準）三種規范標準設計方法對比—實際流量Q

表3 歐洲標準、美國標準、中國標準-設計流量QDES和實際流量Q對比，m3/s

現就雨水排除項目，選用同一地區并統一基礎標準，分別采用歐洲標準、美國標準、中國標準計算，對比其工程量的差異。

首先，選定雨水溝材料，采用漿砌片石（水泥砂漿抹面）雨水溝。

越南順化地區的一家水泥廠，當地暴雨強度計算公式為：

q=[（20+b）n×q20（1+c×lg p]/（t+b）n

t——匯流時間，min

p——重現期，年，業主要求p=10年

其中b=4.07；c=0.2603；n=0.543；q20=239.3。

∴q=[（20+4.07）0.543×239.3×（1+0.2603×lg10）] /（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

選用一條雨水溝對比計算，溝坡長100m，坡度JE= 1%=0.01。

（1）中國標準

對于矩形溝水力半徑：Rh=（B×h）/（B+2h），其中，B是設計溝寬，假設B=0.6m，H是設計溝深，h是水深，h= H-0.2m，假設H=1m，h=0.8m。則：

Rh=（B×h）/（B+2h）

=（0.6×0.8）/（0.6+2×0.8）=0.22

V=（1/n）×Rh2/3JE1/2

=（1/0.013）×0.222/3×0.011/2

=2.80m/s

其中，漿砌片石、水泥內襯和密封涂層n=0.013

∴t=L/（60V）=100/（2.80×60）=0.60min

業主設定取t0=7min，則tz=t0+t=7+0.60=7.60min

∴q=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（7.60+4.07）0.543

=446.83（L/s·hm2）

所以，設計流量：

QDES=C·q·A=0.7×446.83×2L/s

=625.56L/s=0.63m3/s

C——徑流系數，業主設定C=0.7

q——設計降雨強度，L/s·hm2

A——匯水面積，取A=2hm2

而實際流量:

Q=w×V=0.6×0.8×1.46=0.70m3/s

其中，w=B×h；V=（1/n）×Rh2/3JE1/2

比較QDES和Q，QDES

（2）歐洲標準

對于矩形溝水力半徑：Rh=（B×h）/（B+2h），其中，B是設計溝寬，假設B=0.6m，H是設計溝深，h是水深，h= H-0.2m，假設H=1m，h=0.8m。則：

Rh=（B×h）/（B+2h）

=（0.6×0.8）/（0.6+2×0.8）=0.22

V=KRh2/3JE1/2（K=90m1/3/s）

=90×0.222/3×0.011/2=3.28m/s

∴t=L/（60V）=100/（3.28×60）=0.51min

業主設定取t0=7min，則tz=t0+t=7+0.51=7.51min

∴q=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（7.51+4.07）0.543

=448.71（L/s·hm2）

所以，設計流量：

QDES=C·q·A

=0.7×448.71×2

=628.19L/s=0.63m3/s

QDES——設計流量，L/s

C——徑流系數，業主設定C=0.7

q——設計降雨強度，L/s·hm2

A——匯水面積，取A=2hm2

而實際流量：

其中，p=B+2h，K=90m1/3/s，S是過流面積，S=B×h，單位為m2。

比較QDES和Q，QDES

（3）美國標準

對于矩形溝水力半徑：Rh=（B×h）/（B+2h），其中，B是設計溝寬，假設B=0.6m=1.97ft，H是設計溝深，h是水深，h=H-0.5ft，1ft英尺=0.3048，假設H=1m=3.28ft，h= 2.78ft。則：

Rh=（B×h）/（B+2h）

=（1.97×2.78）/（1.97+2×2.78）

=0.73ft

V=（1.49Rh2/3JE1/2）/n

=（1.49×0.732/3×0.011/2）/0.015

=4.83ft/s

n為粗糙系數，水泥內襯和密封涂層n=0.015

∴t=L/（60V）=100/（0.3048×4.83×60）=1.13min

業主設定取t0=7min，則tz=t0+t=7+1.13=8.13min

∴q=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（8.13+4.07）0.543

=436.18（L/s·hm2）

所以，設計流量：

QDES=C·q·A

=0.7×436.18×2

=610.65L/s=0.61m3/s

QDES——設計流量，L/s

C——徑流系數，業主設定C=0.7

q——設計降雨強度，L/s·hm2

A——匯水面積，取A=2hm2

而實際流量：

S——橫截面的通流面積，ft2

Rh——水力半徑，對于矩形溝,Rh=B×h/（B+2h）,ft

n——粗糙系數，水泥內襯和密封涂層n=0.015

S=B×h=1.97×2.78=5.48

比較QDES和Q，QDES

由上述計算可以看出，同一項目的雨水排除設計，采用不同標準所得結果也有所不同，中國標準與歐洲標準所得結果相近。在國際項目中，選擇執行標準非常重要，不同的標準，費用也存在差異。

[1]BS EN 752-2008.Drain and sewersystems outside buildings[S].

[2]UFC 3-230-01_AC 150_5320_5C.Surface drainage design[S].

[3]GB 50014-2006.室外排水設計規范[S].■

中鋼邢機與中材裝備將合資推廣超級耐磨復合輥套

日前，中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司（下稱中鋼邢機）與中材裝備集團有限公司（下稱中材裝備）在河北邢臺簽署了《復合輥套推廣應用合作框架協議》。根據協議，雙方將聯合推廣由雙方此前共同研發的具有國際領先技術的超級耐磨復合輥套產品。

復合輥套是水泥、礦山、建材等領域生產企業關鍵生產裝備上的核心、消耗性部件，其性能直接決定生產線的工效。一直以來，輥套更耐磨、壽命更長久都是眾多水泥、礦山、建材生產企業關注和追求的目標。中鋼邢機和中材裝備2008年開始合作，集雙方技術優勢圍繞輥套的耐磨性開展科研攻關。2010年研制成功具有自主知識產權的輥壓機超級耐磨輥套等系列高等級耐磨產品。隨后幾年時間，其共研產品先后在中聯水泥、金隅集團、天山水泥等國內知名水泥、礦山企業推廣應用。使用效果表明,產品的耐磨性優于傳統工藝產品3倍以上,達到國際領先水平，產品還實現了高效節能和花紋再造，免去了傳統的堆焊修復，為用戶帶來了可觀的經濟和社會效益。

此次簽約后，中鋼邢機和中材裝備的合作將進入一個新高度，兩家企業除合力推廣已研發的超耐磨產品外，還將進一步加大對超級耐磨技術、產品的研發，并開展相應產品、技術的推廣、應用及市場服務。

（李云芳王海洋供稿）

TQ172.8

A

1001-6171（2014）04-0102-04

天津水泥工業設計研究院有限公司，天津300400；

2014-04-13；編輯：呂光