不同重現期下雨水系統工程投資影響研究

吳 歡，景袁媛，龍 熙，李在鐘

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶市401121）

1 背景

在城市排水規劃設計中，重現期是暴雨強度計算公式中的一個重要標準和參數。重現期選擇過大，增加管道系統造價，可能造成浪費；而過小，則增加地面積水和城市洪澇災害的風險?！妒彝馀潘O計規范》(GB50014-2006＜2014年版 ＞)第 3.2.4條中規定：雨水管渠設計重現期，應根據匯水地區性質、地形特點和氣候特征等因素確定；重現期應采用1 a～3 a，重要干道、重要地區或短期積水即能引起較嚴重后果的地區，應采用3 a～5 a，并應與道路設計協調，經濟條件較好或有特殊要求的地區宜采用規定的上限；特別重要地區可采用10 a或以上。重慶市的暴雨重現期一直取用1～3 a的標準，部分重要干道采用5 a。隨著經濟和城市化進程的飛速發展、氣候環境的改變、人們對生活質量和通行要求的提高，城市的降雨、徑流和排水系統狀態也隨之發生了巨大變化，而作為該系統設計關鍵的暴雨重現期，根據新的發展形勢，對其在不同的取值參數下對工程投資的影響水平進行量化分析是非常必要和有價值的。

該項研究選取重慶市兩個差異較大的區域，一個是地形相對平坦且區域內無保留水體的西永組團L標準分區，另一個是起伏坡度較大且區域內水體豐富的北碚組團I標準分區，采用不同重現期(P=3 a、5 a、10 a、20 a)進行區域內雨水主干管系統的設計計算，以摸清不同重現期下各區域雨水系統的變化規律,以及由此帶來的工程造價影響。

2 區域情況

2.1 西永組團L標準分區

2.1.1 研究范圍

該研究對象為西永L標準分區部分地塊，具體為橫二路、縱二路、一縱線及學城大道所圍成的塊狀區域，研究范圍占地面積429.23 hm2，規劃用地性質基本為商住用地。

2.1.2 地形地勢

該分區主要為平壩淺丘地形，坡緩溝淺，整個地貌西南部、中部較高，西北、東部較低。研究范圍內平場后的道路和地塊地面坡度相對較小，坡度在0.4%～3%之間，大部分路段小于1%。

2.1.3 流域分析

該分區位于虎溪河、梁灘河兩個流域，屬于沿河岸低洼地帶，區域內沖溝發育較少，無原始自然溪溝?；⑾?、梁灘河分別從片區西側、東側蜿蜒穿過，在片區北側外圍交匯，在河流兩側形成低緩的淺“V”形河谷地貌?；⑾佣嗄昶骄髁考s1.5m3/s，常年水位線為275.34 m。

2.1.4 規劃水系

虎溪河、梁灘河均系區域防洪通道，為規劃絕對保留水系，片區內無自然水系需要進行保留。

2.1.5 雨水出口

研究范圍內的雨水按分水線劃分，分別排入虎溪河和梁灘河。

2.2 北碚組團I標準分區

2.2.1 研究范圍

該研究對象為北碚I標準分區橫三路以南范圍，研究范圍占地159.5 hm2，規劃用地性質基本為商住用地。

2.2.2 地形地勢

該分區位于重慶市北碚區歇馬鎮行政轄區范圍內。規劃區地形總體趨勢為四周低、中間高，大部分地區地形起伏小，中部地區地形起伏較大，為典型山地城市區域，道路坡度相對較大，在0.4%～7%之間，大部分路段坡度大于2%。

2.2.3 流域分析

該分區水系發達，屬于龍鳳溪(梁灘河)及其支流流域，按照自然地形可細分為6個小流域：分別為北側的三元溪流域、堰河流域，西側的雙鳳溪流域，以及片區中部的張家溝流域(高坪水庫泄洪通道)、嚴家溝流域，南側的唐家河流域。

2.2.4 規劃水系

規劃保留高坪水庫、后灣水庫及北側的三元溪水體；保留及改造高坪水庫泄洪通道張家溝；保留碚青路東側雙鳳溪(回龍橋水庫泄洪通道)，并對其走向進行局部調整。

2.2.5 雨水出口

研究范圍內雨水排往位于雙鳳溪、高坪水庫的泄洪通道和唐家河。

3 雨水量計算

3.1 計算公式

（1）暴雨強度計算公式采用重慶市建委發布的重慶市沙坪壩暴雨強度修訂公式：

（2）同時采用《全國民用建筑工程設計技術措施(2009)-給水排水》中重慶市暴雨強度公式進行校核：

（3）暴雨重現期：對以下4個不同重現期分別進行了計算。

a.道路雨水管道P=3 a，永久排水涵洞P=10 a；

b.道路雨水管道P=5 a，永久排水涵洞P=10 a；

c.道路雨水管道P=10 a，永久排水涵洞P=20 a；

d.道路雨水管道P=20 a，永久排水涵洞P=20 a。

（4）設計降雨歷時：t=t1+t2(min)；其中，地面集水時間t1=5(min)；管渠內雨水流行時間：t2(min)按計算確定。

（5）綜合徑流系數：ψ=0.4～0.7(防護綠地取下限，建設用地取上限)。

（6）匯水面積(F)分地塊計算(hm2)。

3.2 計算結果

3.2.1 不同重現期下的雨水系統

區域雨水系統布置及各重現期下主干管涵斷面尺寸詳見圖1和圖2所示。

3.2.2 設計流量與管道過流能力

相同條件下，P=5 a雨水流量較P=3 a雨水流量增加約10%，P=10 a雨水流量較P=3 a雨水流量增加20%，P=20 a雨水流量較P=3 a雨水流量增加27%。

當管徑d≤800時，相同坡度下，管徑每增大一級，過流能力增加約45%；當管徑d≥1000時，相同坡度下，管道過流能力增加比例隨著管徑的增大而減小，例如：d1200過流能力較d1000過流能力增加38%，d1600過流能力較d1400過流能力增加30%，d2000過流能力較d1800過流能力增加24.5%，d2400過流能力較d2200過流能力增加20%，d2800過流能力較 d2600過流能力增加18%。

3.2.3 工程量與造價

兩個分區的雨水系統工程量與造價見表1、表2所列。

4 結論與建議

（1）對于地勢平坦、道路坡度較小且區域內無保留水體的平坦區域，重現期由P=3 a提升至P=5 a時，管徑變化小，投資變化?。坏斨噩F期由P=3 a提升至P=20 a時，管徑變化較大，大部分管道管徑需增大二級，每增大一級工程造價增加幅度超過50%。

（2）對于地形起伏大、道路坡度較大且區域內有保留水體的山地城市區域，重現期的提高對管徑的影響并不大，即使當重現期由P=3 a提升至P=20 a時，也僅有部分管道管徑需增大一級，工程造價增加幅度小于10%。

（3）在做區域規劃時，應盡量保留區域內的現有水體，以起到防洪調蓄作用，同時減輕雨水管道的過流負荷，減小區域內雨水管道的管徑，保證暴雨時的行洪安全。

（4）雨水系統的設計暴雨重現期應在結合區域經濟能力的同時，針對地形地貌和水系條件加以區別選取，平坦地區取相對小值，而山地城市可適當取大值。

圖1 西永組團L標準分區不同重現期雨水系統圖

圖2 北碚組團I標準分區不同重現期雨水系統圖

表1 西永組團L標準分區不同重現期雨水系統工程量及造價匯總表

表2 北碚組團I標準分區不同重現期雨水系統工程量及造價匯總表