浅析城镇雨水管道设计参数的确定

黎 君，周 明，刘 霄，司亚楠，李佳佳

（昆明理工大学，云南 昆明 650000）

近一个世纪以来，城市化和工业化进程加速，工业消耗的燃料排放出CO2等多种温室气体导致全球气温变暖。研究证明当温室气体排放量增加时，气温和降雨量均有明显上升。因此，全国各地区频频出现特大暴雨，北京“7·21”特大暴雨造成78人遇难，全市经济损失近百亿元；四川“7·9”特大暴雨造成14个市州的64个县不同程度受灾，受灾人口145.3万人，死亡9人，失踪62人，直接经济损失53.7亿元。造成洪涝灾害的主要原因是之前设计的城市排水系统的安全系数较低已不能及时排走暴雨径流流量。为了创造一个良好的城市人居环境，提高城市雨水管网系统的排水能力是防洪抗灾的有效途径。

1 雨水管网系统合理设计的重要性

1.1 防止洪涝灾害

当雨水管网系统的设计标准较低时，凡遇较大降雨，往往积雨成灾，形成涝区及环境污染。雨水管网系统的任务就是及时汇集城镇或工业区汇水面积内的暴雨径流流量，并使雨水畅通地从城镇和工业区内排出，使生产工作和人民生活不受影响［1］。只有科学合理的雨水系统的设计标准和排水设施的改善，才能杜绝城市内涝现象，保护城区生态环境，消除洪涝灾害。

1.2 雨水蓄存

由于城市人口快速增长，用水需求量也急剧增加，而干旱、地下水地表水的污染等问题造成了水资源短缺。暴雨时期往往发生城市内涝，雨水管网系统规划设计的不合理造成了水资源的浪费。合理的设计雨水管网系统能够在雨季时充分收集雨水，从而将雨水作为一种可用水源去缓解水资源短缺的现象［2，3］。

2 室外雨水管网系统主要设计参数

在进行雨水管网系统的设计时，首先要确定设计雨水流量，它是确定雨水管网断面尺寸的重要依据。我国目前对小流域排水面积上的雨水最大流量的计算，通常采用的推理公式法(也称极限强度法)如下。

其中Qs为雨水设计流量，L/s；

q为设计暴雨强度，s·hm2/L；

Ψ为径流系数；

F为汇水面积，hm2。

2.1 径流系数

降雨条件、地面覆盖情况、地面坡度和地下水位等因素都会影响径流系数。《室外排水设计规范》规定，采用单一覆盖径流系数加权平均计算整个汇水面积上的平均径流系数Ψav。在实际工程设计中，计算平均径流系数Ψav的工作量较大且各类地面覆盖的面积准确数据不易获得。因此，在工程设计中采用的是城市区域综合径流系数Ψ代替平均径流系数，根据规划地区的类别确定综合径流系数的大小，一般市区的综合径流系数取值为0.5～0.8，郊区为0.4～0.6。

2.2 设计暴雨强度

我国《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)中规定采用的暴雨强度公式如下。

其中q为设计暴雨强度；

t为降雨历时；

P为设计重现期；

经济因素对于会计准则的发展起着决定性的因素，在发达的资本主义国家(美国，英国，)中，经济体系与市场规则完善，会计职能较为健全，市场自身的需求对会计职能和方法提出了更多要求，不断使其会计准则朝着纵向发展，更加容易和国际会计准则契合，但反观发展中国家(中国，印度)，市场规则有待健全，经济体系并不完善，企业经营有着较多的不规范，因而对会计准则的职能要求并不像资本主义国家那样高，因此对于国际会计准则的运用有着较大难度。

A1、C、n、b为地方参数。

在具有十年以上的自动雨量记录的地区，其暴雨强度公式在《给水排水设计手册》中查阅选用。在自动雨量记录不足10年的地区，则选用附近气候条件相似地区的暴雨强度公式。

2.3 设计重现期

设计重现期的确定需要考虑汇水面积的地区性质、地形条件和气象特点等因素。雨水管网设计重现期选用范围是根据我国各地目前实际采用的数据，一般选用0.5～3年，对于重要地区或短期积水即能引起较严重损失的地区则采用2～5年，对于特别重要的地区设计重现期还可酌情增加。为保证雨水管网系统的安全性，宜采用较高的设计重现期。在实际工程设计中，使用较高的设计重现期，雨水管网系统的设计规模相应增大，造成雨水管网系统的投资较高，所以对于同一排水系统根据地域条件的不同选用不同的设计重现期是可行合理的方法。

3 工程案例

本次工程设计为双江自治县城区排水(雨水)管网一期工程。双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县，位于云南省西南部，属临沧市。

3.1 设计思路

根据批准的可研报告，结合城市规划及现状排水(雨水)设施存在的问题，认真分析地形条件，形成本次城区排水(雨水)管网一期工程的总体设计思路。依托四大天然水体作为县城区的雨水接纳水体，服从于城市建设的规划要求，以规划路网为主要载体，按“长远规划、就近敷设”以及“先干后次”的原则，在城市新区首先建设完成雨水主干管、干管系统，使之成为新区城市雨水排水体系的主干架，将来(二期工程)再以该主干架为主，顺应地形，排水支管网向各排水区域内部延伸。老城区首先解决现状雨涝严重、排水设施破损严重及具备实施条件区域的雨水管网建设，为远期再逐步实现雨、污完全分流改造打下基础。

3.2 城市防洪标准

双江县城是双江县政府所在地，是全县政治、经济、文化中心。根据《双江县城总体规划》，2030年双江县城镇人口小于20万。根据《防洪标准》(GB 50201—94)，第2.0.1条城市的等级和防洪标准的规定，结合双江县社会经济和非农业人口数，双江县城市为中等城市，城市等级为Ⅳ等［5］，非农业人口≤20万人，防洪标准(重现期)为20～50年，综合考虑双江县社会经济和城镇人数，双江县城市防洪标准采用50年一遇(P=2%)洪水设计。

3.3 雨水管网设计及计算主要设计参数选取

3.3.1 雨水排水方案

双江县整体地势北高南低，东西高中间低，属云南典型的坝子地形。城区中部有勐勐河自北向南穿过，城区中还有小沙河、忙袜河、南摆河等支流自城区穿过，城区中众多的河道水系为城市防洪做出了巨大贡献，为城市雨水排水设施的建设创造了有利条件。雨水干管以最短的距离沿与接纳水体勐勐河、南勐河垂直相交的方向布置。正交布置的干管长度短、管径相对较小，较经济，雨水排出也迅速。

3.3.2 设计暴雨强度公式

3.3.3 设计降雨重现期

根据《室外排水设计规范》要求，重现期一般采用1～3年。本次设计在北回归大道、环城北路等城市主干道及规划中的商业金融中心、行政办公用地等处重现期采用2年，其他的城市道路及地区重现期采用1年，一期雨水管网系统概述总投资为3582.2万元。重现期取2的设计暴雨强度是重现期1时的1.1505倍，这意味着重现期值越大设计雨水量就越大，成本会大大增加。若该地区重现期均取2，管网总投资将增加上百万；若该地区重现区均取1，管网总投资虽减小但主干道、商业中心等重要地区安全性较低，其他城市道路管道规模过大引起资源浪费。综合考虑不同地区采取不同的重现期较为经济合理。

3.3.4 径流系数

雨水在地面汇流过程中由于地面材质不同，渗水率不同，因此应取不同的径流系数预测雨水流量。考虑目前城市中老城区普遍建设缺乏规划，土地硬化严重，综合径流系数应取较大值，新区城市规划控制到位，综合径流系数可取较小值。根据双江县城市规划及实际情况，本工程中河西及河东新区的ψ取0.65，老城区的ψ取0.7。

3.3.5 雨水管设计基本参数控制

雨水管道除30 m以上宽度的主干道采用双侧布置外，其余均沿道路单侧布置，管道设置于慢车道下，间隔50～100 m设置雨水支管至道路红线外侧2 m，以便道路两侧服务地块内雨水的接入。参考昆明等地的市政养护经验，雨水管最小管径d为400mm(雨水口连接管除外)，最大设计流速为5.0 m/s，局部不超过10.0 m/s，最小设计流速不低于0.75 m/s。最小设计坡度0.25%，管道衔接方式采用管顶平接，管道最小覆土厚度0.70 m，管道竖向标高控制以满足沿线雨水接入且能重力自流排入排放水体为原则，为便于街坊内雨水管及雨水支管的接入，雨水管起点埋深不低于1.0～1.2 m，管道埋深控制在2 m以内。为减小埋深，与污水等其他市政管道高程无法避让处，设置交汇井处理。

4 结语

在雨水管网设计过程中，重现期和径流系数影响着整个雨水管网系统的安全性和造价。本研究提出:

(1)重现期取值的合理性相对容易掌握，设计师在计算时应按规划要求的不同选取合适的年限，这样才能保证雨水管网的安全性又能降低管网总投资。

(2)设计计算雨水量时多数情况下因缺乏资料选用综合径流系数而非平均径流系数，综合径流系数尽量取较大值，以确保规划年限内遇到特大暴雨时雨水管网也可以排水流畅。若能采用GIS地理信息系统和卫星遥感等先进技术准确地确定地面覆盖种类及面积，那么采用平均径流系数较综合径流系数更为科学合理。

［1］汪翙.给水排水管网工程［M］.北京:化学工业出版社，2006.

［2］王方，孙杰，李波.天津市平原地区小城镇排水模式的应用与探讨［J］.供水技术，2010，4(5):46－48.

［3］聂俊英.城市轨道交通系统排水工程设计探究［J］.净水技术，2013，32(5):82－84.

［4］GB 50014—2006，室外排水设计规范［S］.

［5］GB 50201—94，防洪标准［S］.

［6］于尔捷，张杰.给水排水工程快速设计手册2:排水工程［M］.北京:中国建筑工业出版社，2000.