工廠雨水排除歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法的對(duì)比

郭麗榮，李悅，崔峰

工廠雨水排除歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法的對(duì)比

Contrastof European Standard,American Standard,and Chinese Standard for Factory Rain DisposalDesign Methods thods

郭麗榮，李悅，崔峰

雨水排除設(shè)計(jì)在工廠設(shè)計(jì)中占有極為重要的地位，對(duì)于保證廠區(qū)不積水、建構(gòu)筑物的安全、生產(chǎn)的正常進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。如若忽視雨水排除工程，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響，故必須周密地研究當(dāng)?shù)氐慕邓Y料和降水特性，從而考慮排水對(duì)策。

在雨水資料收集時(shí)，業(yè)主提供給我們的往往是當(dāng)?shù)亟涤炅浚鴮?duì)于當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度計(jì)算公式概念模糊。氣候要素的降水量指標(biāo)一般有三種，即平均年降水總量、日最大降水量和小時(shí)最大降水量。一般廠區(qū)的排水面積比較小，僅為幾十公頃，所以應(yīng)該考慮短歷時(shí)降水量。有的地區(qū)平均年降水總量雖然不大，但主要集中在某些月份降水，且暴雨多，易造成危害。有的地區(qū)平均年降水總量雖然較大，但降水在全年比較平均，很少有暴雨，不易造成危害。

廠區(qū)排水設(shè)計(jì)一般不以降水量為設(shè)計(jì)指標(biāo)，而是以暴雨強(qiáng)度為設(shè)計(jì)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)內(nèi)單位分鐘的降雨量叫做暴雨強(qiáng)度，以mm/min計(jì)。暴雨強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)的平均降雨量(mm/min)，在進(jìn)行雨水管渠設(shè)計(jì)時(shí)常采用5/10/15/20/30/45/60/90/ 120等降雨歷時(shí)所對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。我國氣象上規(guī)定，24h降水量為50mm及以上的雨稱為“暴雨”。按其降水強(qiáng)度大小又分為三個(gè)等級(jí)，即24h降水量為50～99.9mm稱“暴雨”；100～200mm以下為“大暴雨”；200mm以上稱“特大暴雨”。

不同時(shí)段的暴雨強(qiáng)度不同，暴雨強(qiáng)度的值隨時(shí)間而變化，可以認(rèn)為是瞬時(shí)值，但為了方便計(jì)算，暴雨強(qiáng)度公式中的值實(shí)際為最大平均暴雨強(qiáng)度。而降雨量不是工程的概念，是氣象觀測(cè)值，指的是單位面積的降雨高度。

不能簡(jiǎn)單地把暴雨強(qiáng)度乘以24得到日降雨量，暴雨強(qiáng)度是觀測(cè)站最大的1h降雨量，日降雨量是累積24h的雨量，二者均是觀測(cè)值，不能進(jìn)行換算。

在雨水資料收集時(shí)，我們往往建議業(yè)主到當(dāng)?shù)貧庀蟛块T收集當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度計(jì)算公式或IDF曲線圖（Rainfall Intensity-Duration）。中國大陸地區(qū)通常是利用各地區(qū)的暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式，而美國和歐洲則采用IDF曲線圖來計(jì)算暴雨強(qiáng)度。

工廠場(chǎng)地排水一般采用明渠，有利于地表水的迅速匯集。除非業(yè)主特殊要求，一般采用造價(jià)低、施工快、維修簡(jiǎn)便的漿砌片石（水泥砂漿抹面）雨水溝。材料應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r酌情選用，如當(dāng)?shù)厝鄙偈模蛇x用鋼筋混凝土雨水溝。磚砌、水泥砂漿抹面的雨水溝強(qiáng)度達(dá)不到要求，使用一段時(shí)間后就會(huì)塌陷，不建議采用。

表1 工廠雨水排除（歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)）三種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法對(duì)比—設(shè)計(jì)流量QDES

續(xù)表1

隨著國際合作項(xiàng)目的增多，很多國外企業(yè)要求雨水排除設(shè)計(jì)采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)或美國標(biāo)準(zhǔn)，因此，我們對(duì)歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)三種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，列舉出它們之間的差異供大家參考。

由表1、2可以看出，雨水排除設(shè)計(jì)中國標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)比較接近，雖采用的公式有所差異，但總的計(jì)算方法相近，雖采用的單位也一致。美國標(biāo)準(zhǔn)與中國標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)差異較大，匯流時(shí)間計(jì)算較為麻煩，單位為英制，計(jì)算時(shí)需要特別注意單位之間的換算。

表2 工廠雨水排除（歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)）三種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法對(duì)比—實(shí)際流量Q

表3 歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)-設(shè)計(jì)流量QDES和實(shí)際流量Q對(duì)比，m3/s

現(xiàn)就雨水排除項(xiàng)目，選用同一地區(qū)并統(tǒng)一基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，分別采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，對(duì)比其工程量的差異。

首先，選定雨水溝材料，采用漿砌片石（水泥砂漿抹面）雨水溝。

越南順化地區(qū)的一家水泥廠，當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度計(jì)算公式為：

q=[（20+b）n×q20（1+c×lg p]/（t+b）n

t——匯流時(shí)間，min

p——重現(xiàn)期，年，業(yè)主要求p=10年

其中b=4.07；c=0.2603；n=0.543；q20=239.3。

∴q=[（20+4.07）0.543×239.3×（1+0.2603×lg10）] /（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

選用一條雨水溝對(duì)比計(jì)算，溝坡長(zhǎng)100m，坡度JE= 1%=0.01。

（1）中國標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于矩形溝水力半徑：Rh=（B×h）/（B+2h），其中，B是設(shè)計(jì)溝寬，假設(shè)B=0.6m，H是設(shè)計(jì)溝深，h是水深，h= H-0.2m，假設(shè)H=1m，h=0.8m。則：

Rh=（B×h）/（B+2h）

=（0.6×0.8）/（0.6+2×0.8）=0.22

V=（1/n）×Rh2/3JE1/2

=（1/0.013）×0.222/3×0.011/2

=2.80m/s

其中，漿砌片石、水泥內(nèi)襯和密封涂層n=0.013

∴t=L/（60V）=100/（2.80×60）=0.60min

業(yè)主設(shè)定取t0=7min，則tz=t0+t=7+0.60=7.60min

∴q=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（7.60+4.07）0.543

=446.83（L/s·hm2）

所以，設(shè)計(jì)流量：

QDES=C·q·A=0.7×446.83×2L/s

=625.56L/s=0.63m3/s

C——徑流系數(shù)，業(yè)主設(shè)定C=0.7

q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，L/s·hm2

A——匯水面積，取A=2hm2

而實(shí)際流量:

Q=w×V=0.6×0.8×1.46=0.70m3/s

其中，w=B×h；V=（1/n）×Rh2/3JE1/2

比較QDES和Q，QDES

（2）歐洲標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于矩形溝水力半徑：Rh=（B×h）/（B+2h），其中，B是設(shè)計(jì)溝寬，假設(shè)B=0.6m，H是設(shè)計(jì)溝深，h是水深，h= H-0.2m，假設(shè)H=1m，h=0.8m。則：

Rh=（B×h）/（B+2h）

=（0.6×0.8）/（0.6+2×0.8）=0.22

V=KRh2/3JE1/2（K=90m1/3/s）

=90×0.222/3×0.011/2=3.28m/s

∴t=L/（60V）=100/（3.28×60）=0.51min

業(yè)主設(shè)定取t0=7min，則tz=t0+t=7+0.51=7.51min

∴q=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（7.51+4.07）0.543

=448.71（L/s·hm2）

所以，設(shè)計(jì)流量：

QDES=C·q·A

=0.7×448.71×2

=628.19L/s=0.63m3/s

QDES——設(shè)計(jì)流量，L/s

C——徑流系數(shù)，業(yè)主設(shè)定C=0.7

q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，L/s·hm2

A——匯水面積，取A=2hm2

而實(shí)際流量：

其中，p=B+2h，K=90m1/3/s，S是過流面積，S=B×h，單位為m2。

比較QDES和Q，QDES

（3）美國標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于矩形溝水力半徑：Rh=（B×h）/（B+2h），其中，B是設(shè)計(jì)溝寬，假設(shè)B=0.6m=1.97ft，H是設(shè)計(jì)溝深，h是水深，h=H-0.5ft，1ft英尺=0.3048，假設(shè)H=1m=3.28ft，h= 2.78ft。則：

Rh=（B×h）/（B+2h）

=（1.97×2.78）/（1.97+2×2.78）

=0.73ft

V=（1.49Rh2/3JE1/2）/n

=（1.49×0.732/3×0.011/2）/0.015

=4.83ft/s

n為粗糙系數(shù)，水泥內(nèi)襯和密封涂層n=0.015

∴t=L/（60V）=100/（0.3048×4.83×60）=1.13min

業(yè)主設(shè)定取t0=7min，則tz=t0+t=7+1.13=8.13min

∴q=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（t+4.07）0.543

=[（24.07）0.543×239.3×1.2603]/（8.13+4.07）0.543

=436.18（L/s·hm2）

所以，設(shè)計(jì)流量：

QDES=C·q·A

=0.7×436.18×2

=610.65L/s=0.61m3/s

QDES——設(shè)計(jì)流量，L/s

C——徑流系數(shù)，業(yè)主設(shè)定C=0.7

q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，L/s·hm2

A——匯水面積，取A=2hm2

而實(shí)際流量：

S——橫截面的通流面積，ft2

Rh——水力半徑，對(duì)于矩形溝,Rh=B×h/（B+2h）,ft

n——粗糙系數(shù)，水泥內(nèi)襯和密封涂層n=0.015

S=B×h=1.97×2.78=5.48

比較QDES和Q，QDES

由上述計(jì)算可以看出，同一項(xiàng)目的雨水排除設(shè)計(jì)，采用不同標(biāo)準(zhǔn)所得結(jié)果也有所不同，中國標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)所得結(jié)果相近。在國際項(xiàng)目中，選擇執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)非常重要，不同的標(biāo)準(zhǔn)，費(fèi)用也存在差異。

[1]BS EN 752-2008.Drain and sewersystems outside buildings[S].

[2]UFC 3-230-01_AC 150_5320_5C.Surface drainage design[S].

[3]GB 50014-2006.室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].■

中鋼邢機(jī)與中材裝備將合資推廣超級(jí)耐磨復(fù)合輥套

日前，中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司（下稱中鋼邢機(jī)）與中材裝備集團(tuán)有限公司（下稱中材裝備）在河北邢臺(tái)簽署了《復(fù)合輥套推廣應(yīng)用合作框架協(xié)議》。根據(jù)協(xié)議，雙方將聯(lián)合推廣由雙方此前共同研發(fā)的具有國際領(lǐng)先技術(shù)的超級(jí)耐磨復(fù)合輥套產(chǎn)品。

復(fù)合輥套是水泥、礦山、建材等領(lǐng)域生產(chǎn)企業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)裝備上的核心、消耗性部件，其性能直接決定生產(chǎn)線的工效。一直以來，輥套更耐磨、壽命更長(zhǎng)久都是眾多水泥、礦山、建材生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注和追求的目標(biāo)。中鋼邢機(jī)和中材裝備2008年開始合作，集雙方技術(shù)優(yōu)勢(shì)圍繞輥套的耐磨性開展科研攻關(guān)。2010年研制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的輥壓機(jī)超級(jí)耐磨輥套等系列高等級(jí)耐磨產(chǎn)品。隨后幾年時(shí)間，其共研產(chǎn)品先后在中聯(lián)水泥、金隅集團(tuán)、天山水泥等國內(nèi)知名水泥、礦山企業(yè)推廣應(yīng)用。使用效果表明,產(chǎn)品的耐磨性優(yōu)于傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品3倍以上,達(dá)到國際領(lǐng)先水平，產(chǎn)品還實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能和花紋再造，免去了傳統(tǒng)的堆焊修復(fù)，為用戶帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

此次簽約后，中鋼邢機(jī)和中材裝備的合作將進(jìn)入一個(gè)新高度，兩家企業(yè)除合力推廣已研發(fā)的超耐磨產(chǎn)品外，還將進(jìn)一步加大對(duì)超級(jí)耐磨技術(shù)、產(chǎn)品的研發(fā)，并開展相應(yīng)產(chǎn)品、技術(shù)的推廣、應(yīng)用及市場(chǎng)服務(wù)。

（李云芳王海洋供稿）

TQ172.8

A

1001-6171（2014）04-0102-04

天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300400；

2014-04-13；編輯：呂光