浅谈雨排水管网设计的若干优化方式及建议

随着我国经济的不断发展，建设标准的逐步提高，对其相关的基础配套设施提出了更高的要求。而在项目建设过程中，为保证场地雨水在规定时间内有组织的排出，设置安全、可靠、完善的室外雨水管网系统成为了项目安全运行的基本条件。笔者根据多年从业经验，针对在场地雨排水设计过程中易出现的参数选取不合理、校核方法不正确、排水分区及管网系统布置不合理等共性问题，提出若干优化方式及建议。

优化方式

合理选择设计参数

目前，国内场地雨排水设计中，雨水设计流量一般采用推理公式法计算[1]

式中

Q—雨水设计流量（L/s）

q—暴雨强度[ L/(s·hm2）]

Ψ—径流系数

F—汇水面积（hm2）

从推理公式可以看出，雨水的设计流量Q与暴雨强度q、径流系数Ψ、汇水面积F的取值成正比关系。

式中

q—暴雨强度[ L/（s·hm2）]

t—降雨历时（m in）

P—设计重现期（年）

其中，暴雨重现期P的选择对暴雨强度q影响最大，重现期合理选择对整体系统设计至关重要。选取较大暴雨重现期能够提高管网的排水安全性，但会增加工程投资和施工难度，而选用较小暴雨重现期虽然节约了工程投资，但也有可能出现系统排水量不足的情况。一般可根据GB50014《室外排水设计规范》和《给排水设计手册》中的要求选取，但需要注意的是，也应结合项目实际情况，对于防水淹要求严格及特别重要区域，可酌情提高重现期选取标准。

径流系数Ψ需根据规范并结合现场地表情况合理选择，对于复杂区域，应按照GB 50014《室外排水设计规范》中给定各类地面径流系数加权求得。

汇水面积F的划分一般按照项目用地范围进行考虑，但若建筑物或建筑组团修筑于低洼处或周边环绕山体，则汇水面积应考虑周边汇水区域，同时设计雨水流量也应考虑有区外汇入水量。

综上，P、q、Ψ、F中任何一个变量都影响着整个系统的设计，因此，合理选择参数尤为重要，也是雨排水系统设计的基础。

合理划定排水分区

在大范围场地雨排水系统设计过程中，由于不合理的雨排水分区，特别是单个分区汇水面积过大时，极有可能导致以下问题：

（1）系统母管长度过长；

（2）出水口附近管径过大及管道敷设过深；

（3）投资过大；

（4）施工和维运不便。

根据以往工程经验，在雨排水系统中，母管长度越长，则系统出现破损、堵塞的概率越大；而管道管径以及敷设深度的加大，不仅会导致整个系统投资明显增加，而且施工难度加大，对于后期维护和整个系统的安全运行也产生不利影响。

为便于直观比较，以下选用具体研究案例予以说明：

假设场地为理想状况，即不考虑场内其他管线，场地为平地，并且场地四周方向均有向外排水条件前提下，以某地区汇水面积1000m×500m场地为例，设计重现期10年，降雨历时20m in，地面径流系数0.65，管道坡度为2‰～3‰，雨水母管采用钢筋混凝土管。

具体设计思路如下：

方案一：共划分1个汇水分区，设置1套室外雨排水管网，向厂区单侧排水，如图1所示；

图1 方案一示意图

方案二：共划分2个汇水分区，设置2套室外雨排水管网，向厂区两侧排水；如图2所示；

图2 方案二示意图

方案三：共划分4个汇水分区，设置4套室外雨排水管网，向厂区四周排水。如图3所示；

图3 方案三示意图

笔者通过主要经济技术指标，即母管管径、开挖土方量以及投资估算几方面对3种方案进行综合比选，结果如下表所示：

表1 经济技术指标比选表

通过类比分析，场地雨水在有条件情况下，在合理范围内尽可能增加雨水分区，降低母管的管径和敷设深度，对于整体项目投资的节约有较大优势。而且随着管径和敷设深度要求的降低，对于实际工程建设，例如，管沟开挖和支护、管道敷设、后期运维均有不同程度的提高。

但需注意的是，在实际工程中，也要结合现场情况，并通过经济比选确定最优方案。

合理布置管网系统

雨水管网系统布置对排水影响巨大， 而采取合理顺畅的管道布置不仅能够使系统排水效果提高，更能降低造价，减少与其他管线碰撞并利于现场施工。

系统布线受区域地形影响较大，坡度过大，将导致管道的埋深增大，坡度过小，则导致管道管径增加。建议在满足坡度要求的前提下，可依照小管径管道适当选取稍大坡度，大管径管道选取稍小坡度的组合方式。一般要随坡就势布置，尽量采取重力流形式，尽可能避免机械提升。雨水母管宜在汇水区域中心布置，尽可能使管线顺直，提高管网中排水水利条件；管网敷设不宜设在交通繁忙和狭窄区域，并在满足敷设深度和在冰冻线以下要求的前提下，不宜过深，也要尽可能的减少与其他重力流管线交叉碰撞。

雨排水系统的收水口应布置在场地道路低点，为提高收水效果，应优先选用平立篦结合的联合式雨水口，且道路两侧的路平石（路缘石的一种）应向外有3cm坡度，以形成边沟[2]。

管材选择应综合考虑管道的承载能力、粗糙系数、造价和现场施工等因素，在较小管径下使用塑料管优势较大，而在大管径情况下使用钢筋混凝土管情况居多。工程中可根据实际情况，进行综合比选确定。

正确的校核方法

正确的校核方法是验证雨排水系统排水能力可靠性的保障。

在进行雨排水系统校核时，需注意当雨水管道出口淹没在水面下，属淹没出流的特殊情况。此时，系统会受到河水顶托作用的影响，管道实际排水能力有可能小于设计排水能力，进行校核是非常必要的。

在校核计算中，建议采取相比于原设计重现期增加一级的方式进行，即为校核重现期。

具体方法是假设管道排水量按设计流量计算、汇水区域封闭、降雨一定时间后管道开始排水、降雨均匀分布，在以上假设前提下，采用校核重现期计算。

合理的雨排水系统校核结果应满足场地积水高度不应超过建筑物室内地坪标高，防止室外雨水进入室内的要求。

当校核结果不能满足时，应考虑通过加大管径、增大坡度等措施，对于防水淹要求严格及特别重要区域，必要时可考虑建设提升泵站。

结语

场地雨排水管网是各项目所必须的配套设施，其设计合理与否直接影响到项目总体投资、施工时间和项目未来运行的安全可靠性。因此，优化场地雨排水管网系统的研究意义重大。在设计过程中要综合考虑项目的实际需求和现场情况，在设计参数的选择、排水分区的划定、管网系统的布置等方面，需注重合理性、实用性及安全性原则，并最终通过经济比选方式确定。