黎 君，周 明，劉 霄，司亞楠，李佳佳

（昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650000）

近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，城市化和工業(yè)化進(jìn)程加速，工業(yè)消耗的燃料排放出CO2等多種溫室氣體導(dǎo)致全球氣溫變暖。研究證明當(dāng)溫室氣體排放量增加時(shí)，氣溫和降雨量均有明顯上升。因此，全國(guó)各地區(qū)頻頻出現(xiàn)特大暴雨，北京“7·21”特大暴雨造成78人遇難，全市經(jīng)濟(jì)損失近百億元；四川“7·9”特大暴雨造成14個(gè)市州的64個(gè)縣不同程度受災(zāi)，受災(zāi)人口145.3萬(wàn)人，死亡9人，失蹤62人，直接經(jīng)濟(jì)損失53.7億元。造成洪澇災(zāi)害的主要原因是之前設(shè)計(jì)的城市排水系統(tǒng)的安全系數(shù)較低已不能及時(shí)排走暴雨徑流流量。為了創(chuàng)造一個(gè)良好的城市人居環(huán)境，提高城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的排水能力是防洪抗災(zāi)的有效途徑。

1 雨水管網(wǎng)系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)的重要性

1.1 防止洪澇災(zāi)害

當(dāng)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低時(shí)，凡遇較大降雨，往往積雨成災(zāi)，形成澇區(qū)及環(huán)境污染。雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的任務(wù)就是及時(shí)匯集城鎮(zhèn)或工業(yè)區(qū)匯水面積內(nèi)的暴雨徑流流量，并使雨水暢通地從城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)內(nèi)排出，使生產(chǎn)工作和人民生活不受影響［1］。只有科學(xué)合理的雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和排水設(shè)施的改善，才能杜絕城市內(nèi)澇現(xiàn)象，保護(hù)城區(qū)生態(tài)環(huán)境，消除洪澇災(zāi)害。

1.2 雨水蓄存

由于城市人口快速增長(zhǎng)，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(shí)期往往發(fā)生城市內(nèi)澇，雨水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的不合理造成了水資源的浪費(fèi)。合理的設(shè)計(jì)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)能夠在雨季時(shí)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(xiàn)象［2，3］。

2 室外雨水管網(wǎng)系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

在進(jìn)行雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定設(shè)計(jì)雨水流量，它是確定雨水管網(wǎng)斷面尺寸的重要依據(jù)。我國(guó)目前對(duì)小流域排水面積上的雨水最大流量的計(jì)算，通常采用的推理公式法(也稱極限強(qiáng)度法)如下。

其中Qs為雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；

q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，s·hm2/L；

Ψ為徑流系數(shù)；

F為匯水面積，hm2。

2.1 徑流系數(shù)

降雨條件、地面覆蓋情況、地面坡度和地下水位等因素都會(huì)影響徑流系數(shù)?！妒彝馀潘O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，采用單一覆蓋徑流系數(shù)加權(quán)平均計(jì)算整個(gè)匯水面積上的平均徑流系數(shù)Ψav。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，計(jì)算平均徑流系數(shù)Ψav的工作量較大且各類地面覆蓋的面積準(zhǔn)確數(shù)據(jù)不易獲得。因此，在工程設(shè)計(jì)中采用的是城市區(qū)域綜合徑流系數(shù)Ψ代替平均徑流系數(shù)，根據(jù)規(guī)劃地區(qū)的類別確定綜合徑流系數(shù)的大小，一般市區(qū)的綜合徑流系數(shù)取值為0.5～0.8，郊區(qū)為0.4～0.6。

2.2 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度

我國(guó)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2006)中規(guī)定采用的暴雨強(qiáng)度公式如下。

其中q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度；

t為降雨歷時(shí)；

P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期；

經(jīng)濟(jì)因素對(duì)于會(huì)計(jì)準(zhǔn)則的發(fā)展起著決定性的因素，在發(fā)達(dá)的資本主義國(guó)家(美國(guó)，英國(guó)，)中，經(jīng)濟(jì)體系與市場(chǎng)規(guī)則完善，會(huì)計(jì)職能較為健全，市場(chǎng)自身的需求對(duì)會(huì)計(jì)職能和方法提出了更多要求，不斷使其會(huì)計(jì)準(zhǔn)則朝著縱向發(fā)展，更加容易和國(guó)際會(huì)計(jì)準(zhǔn)則契合，但反觀發(fā)展中國(guó)家(中國(guó)，印度)，市場(chǎng)規(guī)則有待健全，經(jīng)濟(jì)體系并不完善，企業(yè)經(jīng)營(yíng)有著較多的不規(guī)范，因而對(duì)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則的職能要求并不像資本主義國(guó)家那樣高，因此對(duì)于國(guó)際會(huì)計(jì)準(zhǔn)則的運(yùn)用有著較大難度。

A1、C、n、b為地方參數(shù)。

在具有十年以上的自動(dòng)雨量記錄的地區(qū)，其暴雨強(qiáng)度公式在《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查閱選用。在自動(dòng)雨量記錄不足10年的地區(qū)，則選用附近氣候條件相似地區(qū)的暴雨強(qiáng)度公式。

2.3 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期

設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的確定需要考慮匯水面積的地區(qū)性質(zhì)、地形條件和氣象特點(diǎn)等因素。雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期選用范圍是根據(jù)我國(guó)各地目前實(shí)際采用的數(shù)據(jù)，一般選用0.5～3年，對(duì)于重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重?fù)p失的地區(qū)則采用2～5年，對(duì)于特別重要的地區(qū)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期還可酌情增加。為保證雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，宜采用較高的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，使用較高的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模相應(yīng)增大，造成雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的投資較高，所以對(duì)于同一排水系統(tǒng)根據(jù)地域條件的不同選用不同的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期是可行合理的方法。

3 工程案例

本次工程設(shè)計(jì)為雙江自治縣城區(qū)排水(雨水)管網(wǎng)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(shè)計(jì)思路

根據(jù)批準(zhǔn)的可研報(bào)告，結(jié)合城市規(guī)劃及現(xiàn)狀排水(雨水)設(shè)施存在的問題，認(rèn)真分析地形條件，形成本次城區(qū)排水(雨水)管網(wǎng)一期工程的總體設(shè)計(jì)思路。依托四大天然水體作為縣城區(qū)的雨水接納水體，服從于城市建設(shè)的規(guī)劃要求，以規(guī)劃路網(wǎng)為主要載體，按“長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、就近敷設(shè)”以及“先干后次”的原則，在城市新區(qū)首先建設(shè)完成雨水主干管、干管系統(tǒng)，使之成為新區(qū)城市雨水排水體系的主干架，將來(lái)(二期工程)再以該主干架為主，順應(yīng)地形，排水支管網(wǎng)向各排水區(qū)域內(nèi)部延伸。老城區(qū)首先解決現(xiàn)狀雨澇嚴(yán)重、排水設(shè)施破損嚴(yán)重及具備實(shí)施條件區(qū)域的雨水管網(wǎng)建設(shè)，為遠(yuǎn)期再逐步實(shí)現(xiàn)雨、污完全分流改造打下基礎(chǔ)。

3.2 城市防洪標(biāo)準(zhǔn)

雙江縣城是雙江縣政府所在地，是全縣政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。根據(jù)《雙江縣城總體規(guī)劃》，2030年雙江縣城鎮(zhèn)人口小于20萬(wàn)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—94)，第2.0.1條城市的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，結(jié)合雙江縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)和非農(nóng)業(yè)人口數(shù)，雙江縣城市為中等城市，城市等級(jí)為Ⅳ等［5］，非農(nóng)業(yè)人口≤20萬(wàn)人，防洪標(biāo)準(zhǔn)(重現(xiàn)期)為20～50年，綜合考慮雙江縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)人數(shù)，雙江縣城市防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇(P=2%)洪水設(shè)計(jì)。

3.3 雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)及計(jì)算主要設(shè)計(jì)參數(shù)選取

3.3.1 雨水排水方案

雙江縣整體地勢(shì)北高南低，東西高中間低，屬云南典型的壩子地形。城區(qū)中部有勐勐河自北向南穿過，城區(qū)中還有小沙河、忙襪河、南擺河等支流自城區(qū)穿過，城區(qū)中眾多的河道水系為城市防洪做出了巨大貢獻(xiàn)，為城市雨水排水設(shè)施的建設(shè)創(chuàng)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(zhǎng)度短、管徑相對(duì)較小，較經(jīng)濟(jì)，雨水排出也迅速。

3.3.2 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式

3.3.3 設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，重現(xiàn)期一般采用1～3年。本次設(shè)計(jì)在北回歸大道、環(huán)城北路等城市主干道及規(guī)劃中的商業(yè)金融中心、行政辦公用地等處重現(xiàn)期采用2年，其他的城市道路及地區(qū)重現(xiàn)期采用1年，一期雨水管網(wǎng)系統(tǒng)概述總投資為3582.2萬(wàn)元。重現(xiàn)期取2的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度是重現(xiàn)期1時(shí)的1.1505倍，這意味著重現(xiàn)期值越大設(shè)計(jì)雨水量就越大，成本會(huì)大大增加。若該地區(qū)重現(xiàn)期均取2，管網(wǎng)總投資將增加上百萬(wàn)；若該地區(qū)重現(xiàn)區(qū)均取1，管網(wǎng)總投資雖減小但主干道、商業(yè)中心等重要地區(qū)安全性較低，其他城市道路管道規(guī)模過大引起資源浪費(fèi)。綜合考慮不同地區(qū)采取不同的重現(xiàn)期較為經(jīng)濟(jì)合理。

3.3.4 徑流系數(shù)

雨水在地面匯流過程中由于地面材質(zhì)不同，滲水率不同，因此應(yīng)取不同的徑流系數(shù)預(yù)測(cè)雨水流量?？紤]目前城市中老城區(qū)普遍建設(shè)缺乏規(guī)劃，土地硬化嚴(yán)重，綜合徑流系數(shù)應(yīng)取較大值，新區(qū)城市規(guī)劃控制到位，綜合徑流系數(shù)可取較小值。根據(jù)雙江縣城市規(guī)劃及實(shí)際情況，本工程中河西及河?xùn)|新區(qū)的ψ取0.65，老城區(qū)的ψ取0.7。

3.3.5 雨水管設(shè)計(jì)基本參數(shù)控制

雨水管道除30 m以上寬度的主干道采用雙側(cè)布置外，其余均沿道路單側(cè)布置，管道設(shè)置于慢車道下，間隔50～100 m設(shè)置雨水支管至道路紅線外側(cè)2 m，以便道路兩側(cè)服務(wù)地塊內(nèi)雨水的接入。參考昆明等地的市政養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)，雨水管最小管徑d為400mm(雨水口連接管除外)，最大設(shè)計(jì)流速為5.0 m/s，局部不超過10.0 m/s，最小設(shè)計(jì)流速不低于0.75 m/s。最小設(shè)計(jì)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(biāo)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(nèi)雨水管及雨水支管的接入，雨水管起點(diǎn)埋深不低于1.0～1.2 m，管道埋深控制在2 m以內(nèi)。為減小埋深，與污水等其他市政管道高程無(wú)法避讓處，設(shè)置交匯井處理。

4 結(jié)語(yǔ)

在雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，重現(xiàn)期和徑流系數(shù)影響著整個(gè)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和造價(jià)。本研究提出:

(1)重現(xiàn)期取值的合理性相對(duì)容易掌握，設(shè)計(jì)師在計(jì)算時(shí)應(yīng)按規(guī)劃要求的不同選取合適的年限，這樣才能保證雨水管網(wǎng)的安全性又能降低管網(wǎng)總投資。

(2)設(shè)計(jì)計(jì)算雨水量時(shí)多數(shù)情況下因缺乏資料選用綜合徑流系數(shù)而非平均徑流系數(shù)，綜合徑流系數(shù)盡量取較大值，以確保規(guī)劃年限內(nèi)遇到特大暴雨時(shí)雨水管網(wǎng)也可以排水流暢。若能采用GIS地理信息系統(tǒng)和衛(wèi)星遙感等先進(jìn)技術(shù)準(zhǔn)確地確定地面覆蓋種類及面積，那么采用平均徑流系數(shù)較綜合徑流系數(shù)更為科學(xué)合理。

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

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［4］GB 50014—2006，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］GB 50201—94，防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］.

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