張慧琴
深圳市西倫土木結(jié)構(gòu)有限公司 廣東 深圳 518000
正文:
我國雨水管道設計重現(xiàn)期,多以規(guī)劃為依據(jù)。而規(guī)劃多依托于《室外排水設計規(guī)范》。由于近些年來,我國多地方遭受暴雨襲擊,《室外排水設計規(guī)范》(GB50014)2006年后至今進行了三次修訂,2011版、2014版和2016年版。其主要對雨水管渠設計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設計重現(xiàn)期的標準進行了提高。
《室外排水設計規(guī)范》(2016年版)雨水管渠設計重現(xiàn)期(年)
以深圳為例,按照《室外排水設計規(guī)范》(GB50014-2006)一般地區(qū)的雨水管渠設計重現(xiàn)期為0.5年~3年,而2016年版深圳屬于超大城市,一般區(qū)域重現(xiàn)期提升為2年~3年,最小重現(xiàn)期由0.5年提升至2年?!渡钲谑信潘ㄓ晁┓罎尘C合規(guī)劃》(2015)雨水管渠、泵站及附屬設施設計標準如下。
《深圳市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》(2015)雨水管渠、泵站及附屬設施設計標準
根據(jù)《深圳市水務局排水行政許可技術(shù)審查指引》(2016)規(guī)定排水管渠重現(xiàn)期不小于5年。
那么是不是不小于5年重現(xiàn)期就夠了呢?深圳相鄰城市香港對暴雨重現(xiàn)期的規(guī)定則為:高度利用的農(nóng)業(yè)用地重現(xiàn)期2年~5年;農(nóng)業(yè)排水,包括開拓地項目的內(nèi)部排水系統(tǒng)10年;城市排水支線系統(tǒng)為50年。
深圳全市面積1997.47平方公里,1979年1月深圳建市后人口增長迅速,截至2017年末,常住人口1252.83萬人,比上年末增加55.08萬人,增長4.6%。2017年GDP(全市生產(chǎn)總值)22438.39億元,比上年增長(下同)8.8% 。香港全市面積1106.34平方公里,2017年約有739萬人口,2017年GDP香港23034.97億人民幣(GDP 26610億港元,按照2017年人民幣兌港幣平均匯率1.1552折算),比上年增長3.8%。
2017年深圳GDP雖未超過香港,但深港GDP差距進一步縮小,且近年來深圳經(jīng)濟增速遠大于香港,深圳有經(jīng)濟條件且有需求參考鄰市香港的雨水管渠設計重現(xiàn)期標準。
深圳暴雨強度公式一覽表
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相同降雨歷時不同重現(xiàn)期與5年重現(xiàn)期暴雨強度對比表
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相同歷時,10年重現(xiàn)期、20年重現(xiàn)期、50年重現(xiàn)期、100年重現(xiàn)期下的暴雨強度與5年重現(xiàn)期下的暴雨強度進行了比較。比較發(fā)現(xiàn)50年重現(xiàn)期較5年重現(xiàn)期雨水量增加最大僅35.87%(60分鐘歷時)。市政雨水工程新建項目通常是道路工程的子工程,道路工程中,雨水工程投資行比例較小,通常僅僅占5~10%,如雨水提高重現(xiàn)期,增加管道斷面,對整個道路工程投資增加比例僅僅增加1~5%,反觀由于早期建設道路時,雨水重現(xiàn)期取值較小,而后做提高雨水重現(xiàn)期標準,改造雨水工程時,由于多數(shù)市政雨水管道在2~4m埋深,在機動車道下的雨水管道改造涉及到機動車道路面的破除與恢復,交通疏解,施工圍擋,管道支護等投資費用,同時還需考慮施工期間對道路交通的影響。雨水管道改造施工周期均遠大于道路工程的路面修復,因此建議在投資允許的情況下,下列幾種地點建議取較大重現(xiàn)期:(1)特別重要地區(qū),主要指政治、經(jīng)濟重要地位的區(qū)域,人口密度大的區(qū)域;(2)雨水管道設置在機動車道下的主干路;(3)相對于給水、電力、通訊的環(huán)狀管網(wǎng),雨水管網(wǎng)為樹枝狀,雨水排水通常的單向性的,因此整個雨水系統(tǒng)中,下游雨水管道,特別是其上游有易撈點、或特別重要地區(qū)的下游雨水管道應取較大暴雨重現(xiàn)期。
隨著城市路網(wǎng)日趨完善,市政雨水管道系統(tǒng)也多數(shù)建設完成。在下游管道已經(jīng)建設完成的情況下,如僅僅提高設計范圍內(nèi)雨水管道斷面,在遇到強降雨時,會使得下游雨水管道超負荷,出現(xiàn)溢流現(xiàn)象,我們知道考驗雨水系統(tǒng)的通常是暴雨峰值時的雨水量,而雨水在雨水管道中是有流水時間的,在強降雨來臨時,應避免上游雨水與下游雨水集中在下游雨水管道中過流,其中減緩上游雨水的流速,是一種降低下游管道雨量峰值的方法。流量一定時,減小坡度,增大管徑,可以減緩流速,有效延長雨水過流時間,較大斷面的雨水管道本身也是一個很好的蓄流容積,降低暴雨峰值對下游雨水管道的影響,設計道路坡度過大的路段,可采用設計小坡度雨水管道,分段跌水以起到減緩流速的作用,此外設計道路坡度起伏明顯的的路段,應避免管徑不變的情況下大坡度突變?yōu)樾∑露?,而造成下游的涌水,可通過跌水消能平復上下游的坡度。
雨水口、排水路緣石是的雨水進入雨水系統(tǒng)的常見第一道收水設施,其雖小,但是對整個雨水系統(tǒng)的收集也是至關(guān)重要的。常見的雨水口有平箅式雨水口,立箅式雨水口,聯(lián)合箅式雨水口,根據(jù)《室外排水設計規(guī)范》(GB50014-2006)(2016版)4.7.1A條“雨水口和雨水連接管流量應為雨水管渠設計重現(xiàn)期計算流量的 1.5 倍~3 倍?!睏l文說明平箅雨水口在設計中應考慮 50%被堵塞,立箅式雨水口應考慮10%被堵塞。以深圳一路幅寬30m城市次干道(A號路)為例,雙向四車道,機動車道總寬15m,徑流系數(shù)取0.9,人行道及自行車道總寬12m,采用透水鋪裝,徑流系數(shù)取0.3,綠化帶總寬3m,徑流系數(shù)取0.15,按照重現(xiàn)期:5年;路面集流時間:5min計算,100m道路長度設計雨量計算為78L/s,雨水口間距采用40m,沿道路兩側(cè)道牙布置平箅式雙雨水口(過水能力35 L/s),100m過水能力為175 L/s,平箅雨水口在設計中考慮 50%被堵塞,過水能力折減后為87.5 L/s,仍滿足設計雨水量要求,考慮到對初期雨水的處理,海綿城市建設的需要,可采用國標圖集《15MR105 城市道路與開放空間低影響開發(fā)雨水設施》中環(huán)保型雨水口(雙箅)。但是如果路幅較寬的道路則無法選擇適當?shù)沫h(huán)保型雨水口。以深圳一路幅寬60m城市主干道(B號路)為例,雙向八車道,機動車道總寬31.5m,人行道及自行車道總寬15m,綠化帶總寬13.5m(兩側(cè)各兩條綠化帶(2 m + 3m)×2,中分帶3.5m),徑流系數(shù)與A號路一致,按照重現(xiàn)期:5年;路面集流時間:5min計算,100m道路長度設計雨量計算為155L/s,雨水口間距采用30m,如沿道路兩側(cè)道牙布置平箅式雙雨水口,100m過水能力為233.33L/s,過水能力折減后為116.67L/s,不滿足設計雨量,如改用聯(lián)合式雙箅雨水口,100m過水能力為333.33L/s,過水能力折減后為166.67L/s,可滿足設計。然而聯(lián)合式雙箅雨水口無對應國標環(huán)保型雨水口可選擇,僅可用國標圖集《16S518雨水口》常規(guī)聯(lián)合式雙箅雨水口。近年來海綿城市設計的全面推廣下,在機動車道側(cè)綠化帶寬度2m以上的道路,通常采用排水路緣石加綠化帶內(nèi)雨水口的方式收集路面雨水,排水路緣石相較雨水口在收水方面的優(yōu)勢是可以沿著立道牙密集設置,使雨水盡快流出機動車道,其間距不受檢查井距離的限制。但是當?shù)缆房v坡大于橫坡(通常為1.5%)時,其收水能力有限,建議補充設計平箅雨水口,避免過多雨水路面徑流至下游。所以雨水口、排水路緣石雖小,每條道路都應根據(jù)其道路特征,做相應的計算,雨水系統(tǒng)才能有效的收集雨水。
綜上所述,設計重現(xiàn)期、管道坡度選擇、第一道收水設施布置是市政設計要點,不僅僅關(guān)系著設計范圍內(nèi)的雨水排放,對上下游雨水排水也有著一定的影響,只有做好這幾點設計,才能使市政雨水設計更加合理。