李妙伶
塔里木大学(843300)
降落到地面上的雨水,除植物截留、渗入土壤和填充洼地之外,其余部分沿地面流动进入雨水沟渠和水体,这部分雨水称为地面径流[1]。暴雨径流因常集中在极短的时间内,来势猛烈,若不能及时排除,便会造成极大的危害。为了防止暴雨径流的危害,保证城市居住区和工业企业不被洪水淹没,保障城市生活、生产和人民生命财产的安全,需要修建城市雨水排除系统,及时排除暴雨形成的地面径流。然而,随着城市化进程的加快,很多城市出现路面积水严重、排水不畅的现象,甚至出现洪涝灾害,对人们的生命财产安全造成了很大的伤害和威胁。
雨水工程规划同污水一样,通常采用重力流排除。若要使降水能够迅速排除,采用的坡度不应小于规范规定的最小坡度。生活中很多道路的纵横坡太小,有些路面高低起伏,虽整体中间高两边低,但高低不平的路面加上不足的纵向坡度,使得降雨不能迅速流入雨水口排走,严重影响行人和车辆通行。因此,《室外排水设计规范》(GB 50014—2014)(后简称规范)规定,道路横坡坡度不应小于1.5%。雨水管内的最小坡度,街区内一般不小于4‰,街道下一般不宜小于2.5‰,雨水口连接管的最小坡度不小于10‰[2]。
为了保障雨水快速顺畅排出,道路两侧通常每隔一定距离处设置雨水口。雨水口的型式、数量和布置应按汇水面积产生的流量、雨水口的泄水能力及道路型式确定。很多地方雨水口位置过高、过低,或数量过少,雨水很难快速顺利进入雨水沟渠。
规范规定,雨水口的间距主要取决于街道纵坡、路面积水情况及雨水口的进水量,宜为25~50 m,且连接管长度不宜超过25 m,串联雨水口个数不宜超过3个。平箅式雨水口的箅面标高应比周围路面标高低3~5 cm,立箅式雨水口进水处路面标高应比周围路面标高低5 cm。当设置于下凹式绿地中时,雨水口的箅面标高应根据雨水调蓄设计要求确定,且应高于周围绿地平面标高。雨水口及其连接管设计时,其流量应为雨水管渠设计重现期计算流量的1.5~3倍。另外,进水箅条的方向与进水能力也有很大关系,箅条与水流方向平行比垂直的进水效果好,因此有些地方将进水箅设计成纵横交错的形式,以便排泄路面上从不同方向流来的雨水。
现在很多老城市,未建雨水排水系统,雨水沿天然地面、街道边沟、水渠等排泄,采用不完全分流制排水系统,路面易积水。可选择具有污水和雨水两套系统的完全分流制,也可以建造海绵城市,修建渗水路面,以便达到雨水资源综合利用的目的,而且不增加径流量。
出于经济性考虑,很多地方在雨水工程规划设计时,采用较小的设计重现期。而在雨水量的计算公式中,雨水量与lgP成正比,据此设计的雨水管径较小。美国、日本等国城镇的雨水管渠设计重现期是5~10年,而我国的城市重现期取值为1~2年。重现期可以分区域分别取值设计,如有条件形成独立的排水系统,可采用暴雨重现期。
越来越多硬质路面导致径流系数降低,多余的降水过载了原有的雨水管渠。如何有效降低进入雨水管渠的水量,平衡地上地下径流,使地表径流能够遵循“管线最短、埋深最小、最大区域、自流排除”的16字准则,成为市政设计师们应重点关注的问题。