淺析城鎮雨水管道設計參數的確定

黎 君，周 明，劉 霄，司亞楠，李佳佳

（昆明理工大學，云南 昆明 650000）

近一個世紀以來，城市化和工業化進程加速，工業消耗的燃料排放出CO2等多種溫室氣體導致全球氣溫變暖。研究證明當溫室氣體排放量增加時，氣溫和降雨量均有明顯上升。因此，全國各地區頻頻出現特大暴雨，北京“7·21”特大暴雨造成78人遇難，全市經濟損失近百億元；四川“7·9”特大暴雨造成14個市州的64個縣不同程度受災，受災人口145.3萬人，死亡9人，失蹤62人，直接經濟損失53.7億元。造成洪澇災害的主要原因是之前設計的城市排水系統的安全系數較低已不能及時排走暴雨徑流流量。為了創造一個良好的城市人居環境，提高城市雨水管網系統的排水能力是防洪抗災的有效途徑。

1 雨水管網系統合理設計的重要性

1.1 防止洪澇災害

當雨水管網系統的設計標準較低時，凡遇較大降雨，往往積雨成災，形成澇區及環境污染。雨水管網系統的任務就是及時匯集城鎮或工業區匯水面積內的暴雨徑流流量，并使雨水暢通地從城鎮和工業區內排出，使生產工作和人民生活不受影響［1］。只有科學合理的雨水系統的設計標準和排水設施的改善，才能杜絕城市內澇現象，保護城區生態環境，消除洪澇災害。

1.2 雨水蓄存

由于城市人口快速增長，用水需求量也急劇增加，而干旱、地下水地表水的污染等問題造成了水資源短缺。暴雨時期往往發生城市內澇，雨水管網系統規劃設計的不合理造成了水資源的浪費。合理的設計雨水管網系統能夠在雨季時充分收集雨水，從而將雨水作為一種可用水源去緩解水資源短缺的現象［2，3］。

2 室外雨水管網系統主要設計參數

在進行雨水管網系統的設計時，首先要確定設計雨水流量，它是確定雨水管網斷面尺寸的重要依據。我國目前對小流域排水面積上的雨水最大流量的計算，通常采用的推理公式法(也稱極限強度法)如下。

其中Qs為雨水設計流量，L/s；

q為設計暴雨強度，s·hm2/L；

Ψ為徑流系數；

F為匯水面積，hm2。

2.1 徑流系數

降雨條件、地面覆蓋情況、地面坡度和地下水位等因素都會影響徑流系數?！妒彝馀潘O計規范》規定，采用單一覆蓋徑流系數加權平均計算整個匯水面積上的平均徑流系數Ψav。在實際工程設計中，計算平均徑流系數Ψav的工作量較大且各類地面覆蓋的面積準確數據不易獲得。因此，在工程設計中采用的是城市區域綜合徑流系數Ψ代替平均徑流系數，根據規劃地區的類別確定綜合徑流系數的大小，一般市區的綜合徑流系數取值為0.5～0.8，郊區為0.4～0.6。

2.2 設計暴雨強度

我國《室外排水設計規范》(GB 50014—2006)中規定采用的暴雨強度公式如下。

其中q為設計暴雨強度；

t為降雨歷時；

P為設計重現期；

經濟因素對于會計準則的發展起著決定性的因素，在發達的資本主義國家(美國，英國，)中，經濟體系與市場規則完善，會計職能較為健全，市場自身的需求對會計職能和方法提出了更多要求，不斷使其會計準則朝著縱向發展，更加容易和國際會計準則契合，但反觀發展中國家(中國，印度)，市場規則有待健全，經濟體系并不完善，企業經營有著較多的不規范，因而對會計準則的職能要求并不像資本主義國家那樣高，因此對于國際會計準則的運用有著較大難度。

A1、C、n、b為地方參數。

在具有十年以上的自動雨量記錄的地區，其暴雨強度公式在《給水排水設計手冊》中查閱選用。在自動雨量記錄不足10年的地區，則選用附近氣候條件相似地區的暴雨強度公式。

2.3 設計重現期

設計重現期的確定需要考慮匯水面積的地區性質、地形條件和氣象特點等因素。雨水管網設計重現期選用范圍是根據我國各地目前實際采用的數據，一般選用0.5～3年，對于重要地區或短期積水即能引起較嚴重損失的地區則采用2～5年，對于特別重要的地區設計重現期還可酌情增加。為保證雨水管網系統的安全性，宜采用較高的設計重現期。在實際工程設計中，使用較高的設計重現期，雨水管網系統的設計規模相應增大，造成雨水管網系統的投資較高，所以對于同一排水系統根據地域條件的不同選用不同的設計重現期是可行合理的方法。

3 工程案例

本次工程設計為雙江自治縣城區排水(雨水)管網一期工程。雙江拉祜族佤族布朗族傣族自治縣，位于云南省西南部，屬臨滄市。

3.1 設計思路

根據批準的可研報告，結合城市規劃及現狀排水(雨水)設施存在的問題，認真分析地形條件，形成本次城區排水(雨水)管網一期工程的總體設計思路。依托四大天然水體作為縣城區的雨水接納水體，服從于城市建設的規劃要求，以規劃路網為主要載體，按“長遠規劃、就近敷設”以及“先干后次”的原則，在城市新區首先建設完成雨水主干管、干管系統，使之成為新區城市雨水排水體系的主干架，將來(二期工程)再以該主干架為主，順應地形，排水支管網向各排水區域內部延伸。老城區首先解決現狀雨澇嚴重、排水設施破損嚴重及具備實施條件區域的雨水管網建設，為遠期再逐步實現雨、污完全分流改造打下基礎。

3.2 城市防洪標準

雙江縣城是雙江縣政府所在地，是全縣政治、經濟、文化中心。根據《雙江縣城總體規劃》，2030年雙江縣城鎮人口小于20萬。根據《防洪標準》(GB 50201—94)，第2.0.1條城市的等級和防洪標準的規定，結合雙江縣社會經濟和非農業人口數，雙江縣城市為中等城市，城市等級為Ⅳ等［5］，非農業人口≤20萬人，防洪標準(重現期)為20～50年，綜合考慮雙江縣社會經濟和城鎮人數，雙江縣城市防洪標準采用50年一遇(P=2%)洪水設計。

3.3 雨水管網設計及計算主要設計參數選取

3.3.1 雨水排水方案

雙江縣整體地勢北高南低，東西高中間低，屬云南典型的壩子地形。城區中部有勐勐河自北向南穿過，城區中還有小沙河、忙襪河、南擺河等支流自城區穿過，城區中眾多的河道水系為城市防洪做出了巨大貢獻，為城市雨水排水設施的建設創造了有利條件。雨水干管以最短的距離沿與接納水體勐勐河、南勐河垂直相交的方向布置。正交布置的干管長度短、管徑相對較小，較經濟，雨水排出也迅速。

3.3.2 設計暴雨強度公式

3.3.3 設計降雨重現期

根據《室外排水設計規范》要求，重現期一般采用1～3年。本次設計在北回歸大道、環城北路等城市主干道及規劃中的商業金融中心、行政辦公用地等處重現期采用2年，其他的城市道路及地區重現期采用1年，一期雨水管網系統概述總投資為3582.2萬元。重現期取2的設計暴雨強度是重現期1時的1.1505倍，這意味著重現期值越大設計雨水量就越大，成本會大大增加。若該地區重現期均取2，管網總投資將增加上百萬；若該地區重現區均取1，管網總投資雖減小但主干道、商業中心等重要地區安全性較低，其他城市道路管道規模過大引起資源浪費。綜合考慮不同地區采取不同的重現期較為經濟合理。

3.3.4 徑流系數

雨水在地面匯流過程中由于地面材質不同，滲水率不同，因此應取不同的徑流系數預測雨水流量。考慮目前城市中老城區普遍建設缺乏規劃，土地硬化嚴重，綜合徑流系數應取較大值，新區城市規劃控制到位，綜合徑流系數可取較小值。根據雙江縣城市規劃及實際情況，本工程中河西及河東新區的ψ取0.65，老城區的ψ取0.7。

3.3.5 雨水管設計基本參數控制

雨水管道除30 m以上寬度的主干道采用雙側布置外，其余均沿道路單側布置，管道設置于慢車道下，間隔50～100 m設置雨水支管至道路紅線外側2 m，以便道路兩側服務地塊內雨水的接入。參考昆明等地的市政養護經驗，雨水管最小管徑d為400mm(雨水口連接管除外)，最大設計流速為5.0 m/s，局部不超過10.0 m/s，最小設計流速不低于0.75 m/s。最小設計坡度0.25%，管道銜接方式采用管頂平接，管道最小覆土厚度0.70 m，管道豎向標高控制以滿足沿線雨水接入且能重力自流排入排放水體為原則，為便于街坊內雨水管及雨水支管的接入，雨水管起點埋深不低于1.0～1.2 m，管道埋深控制在2 m以內。為減小埋深，與污水等其他市政管道高程無法避讓處，設置交匯井處理。

4 結語

在雨水管網設計過程中，重現期和徑流系數影響著整個雨水管網系統的安全性和造價。本研究提出:

(1)重現期取值的合理性相對容易掌握，設計師在計算時應按規劃要求的不同選取合適的年限，這樣才能保證雨水管網的安全性又能降低管網總投資。

(2)設計計算雨水量時多數情況下因缺乏資料選用綜合徑流系數而非平均徑流系數，綜合徑流系數盡量取較大值，以確保規劃年限內遇到特大暴雨時雨水管網也可以排水流暢。若能采用GIS地理信息系統和衛星遙感等先進技術準確地確定地面覆蓋種類及面積，那么采用平均徑流系數較綜合徑流系數更為科學合理。

［1］汪翙.給水排水管網工程［M］.北京:化學工業出版社，2006.

［2］王方，孫杰，李波.天津市平原地區小城鎮排水模式的應用與探討［J］.供水技術，2010，4(5):46－48.

［3］聶俊英.城市軌道交通系統排水工程設計探究［J］.凈水技術，2013，32(5):82－84.

［4］GB 50014—2006，室外排水設計規范［S］.

［5］GB 50201—94，防洪標準［S］.

［6］于爾捷，張杰.給水排水工程快速設計手冊2:排水工程［M］.北京:中國建筑工業出版社，2000.