淺析參數設置對暴雨強度及工程設計的影響

張曉燕

寧夏銀川市規(guī)劃建筑設計研究院有限公司

受資金、時代發(fā)展特點等影響，雨水系統(tǒng)作為地下設施在建設初期往往沒有引起重視，雖然經歷了無序排放到管網配套的迅速發(fā)展過程，但是從規(guī)模以及環(huán)保的角度近年才被重視，所在的區(qū)域地處西北，是典型的大陸型氣候，為中溫帶干旱和半干旱區(qū)，全區(qū)年均降水183.3-676mm，南向北遞減，銀川平原約200mm，北部引黃灌區(qū)不足200mm，全區(qū)多年平均降水量約288mm，蒸發(fā)量大，在雨水工程發(fā)展方面滯后于南方，但是因干旱地區(qū)的特殊性對雨水工程設計面臨新的考驗，本文主要結合地區(qū)的排水設計經驗，淺析參數設置對暴雨強度及設計的影響。

一、地區(qū)雨水量情況概述

目前設計使用的雨水量計算公式已超30年，為區(qū)內專家在城市發(fā)展初期根據有限的資料結合氣象部門推算，以北地區(qū)普遍采用該公式，固原地區(qū)沒有獨立的公式(參考甘肅平涼)，通過參與編制銀川排水專項規(guī)劃和所在單位的工程經驗積累，該公式是基本適用和滿足城市建設的，但是經歷了2006年和2016年的銀川暴雨，隨著氣候的逐漸變暖，怎么樣去考慮新的設計參數，根據氣象資料的不斷完善，怎樣去修正和合理適用的應運于實際工程當中，是對同行業(yè)的一個新考驗。

二、災害簡要分析

逢雨季，在“城市看海”的調侃背后，雨水工程的設計面臨質疑，是配套不完善？是極端氣候？是雨量計算誤差？是設計指標過低？作為從事這個行業(yè)的同行們來說，面臨更多的是壓力以及怎么去解決這種現(xiàn)象的焦灼。一次暴雨造成的直接經濟損失也是城市建設者的心痛。簡單說暴雨造成的就是洪水淹沒災害和次生災害，局部地區(qū)泥石流災害，在一次氣象部門會議中，專家指出25mm的降雨量對于山區(qū)即可造成泥石流災害，甚者淹沒一個小鎮(zhèn)，可見暴雨災害不分大小，不僅是指南方降雨頻繁地區(qū)，對于干旱地區(qū)也是一個值得研究的課題。

三、常用參數考慮

目前設計常用銀川地區(qū)的暴雨強度公式如下：

其中：參數選用

(1)設計重現(xiàn)期：用于進行雨水管渠設計的暴雨重現(xiàn)期，P=2年(現(xiàn)階段起步參數)

(2)地面集水時間：t1=10min(常用，根據系統(tǒng)適當調整)

(3)地面徑流系數：ψ=0.4-0.5(城區(qū)根據地塊核算，普遍采用0.4-0.5)

根據城市室外排水設計規(guī)范(2016版)，大幅修訂和增加了雨水設計內容，主要的變化為，原折減系數改為1，銀川被列入大城市范圍，重現(xiàn)期以2年起步，增加雨水綜合利用和調蓄規(guī)范性要求，提出當匯水面積超過2平方公里時，雨水設計流量宜采用數學模型最終確定。對模型和氣象資料以及應用方法和原則予以明確，以寧夏為例，自2003年已經有氣象站點的電子數據資料，建設部門正經積極推進雨水量核算這項工作。

四、參數演變對于設計的影響

銀川地區(qū)現(xiàn)狀普遍為合流制系統(tǒng)，新建系統(tǒng)逐步開展了分流但業(yè)界對此有爭議，這是干旱地區(qū)的一個矛盾點所在，經常是短暫的幾天集中了全年的降雨量，雨水工程設計怎么去平衡這個矛盾，通常反應在參數的選取和計算的雨水規(guī)模。現(xiàn)狀城市系統(tǒng)的參數是基于重現(xiàn)期0.5年、1年，其中折減系數為2，城區(qū)內最大的排水管道管徑規(guī)格在D2000左右。雨水管道配套雨水泵站，雨水泵站的規(guī)模在設計之初取值為1，也是綜合考慮了暴雨的應急措施，個人認為前輩在做此類設計時也歷經了長時間的摸索和統(tǒng)籌考慮，最大程度的為城市暴雨災害保駕護航。隨著極端氣象條件的發(fā)生以及發(fā)生間隔的縮短，現(xiàn)在面臨同樣的問題，管徑過大則建設成本增加，同時城市管網也不能作為預防的唯一措施，上游源頭有無控制，城市泄洪通道在哪里，多部門能否同步共同去考慮城市大系統(tǒng)的建設，都是設計人員工程實際中需要考慮的因素。簡單的從參數上考慮，同公式，參數的提升已然使得城市管網規(guī)格增加了大概2-5級(以50mm為一級)。

五、雨水管網與雨水設施

一味放大雨水管徑能并不能解決城市內澇，怎樣經濟合理設計雨水系統(tǒng)是設計人員新的考驗，增加雨水上游區(qū)域綜合利用，海綿系統(tǒng)的應運，多重消減，與雨水系統(tǒng)配套的雨水泵站快速有效的將收集的雨水迅速的導流進入泄洪通道，然而雨水系統(tǒng)作為城市基礎設施的一個小子項，通常并不是優(yōu)先的，雨水下游出路被建設用地隔斷，新的通道沒有建立使得雨水系統(tǒng)順暢不起來，怎么協(xié)調，怎么優(yōu)化，需要時間和各部門的通力合作。設計人員應盡最大努力完善和優(yōu)化設計成果。

六、雨水污染控制

目前大部分地區(qū)的雨水進水系是通過簡易格柵和小規(guī)模沉淀簡單處理后直排，規(guī)范引入和強調了雨水調蓄池，雨水污染主要指初期雨水災害和突發(fā)污染源，規(guī)范建議初期雨水徑流污染控制為4mm-8mm，查閱資料顯示屋面、路面分別控制2mm以及6mm-8mm的徑流量可以控制約60-80%的污染量，國外采用約12mm的降雨量認為包含90%以上的污染物。如何有效調蓄，在設計初期需收集大量的資料，雨水的出路，水系環(huán)境的設置，都是雨水管網系統(tǒng)設計中重新需要考慮的問題，不影響環(huán)境又合理經濟有效，建議小范圍試點開展工作。

七、設計工程實例

對調整后的參數試算，試算匯流時間90min以內，認為參數調整后對管徑D1500以上雨水管徑的選取影響較小，匯水面積平方公里增長量約10%-20%，匯流長度以3公里為界，超過3公里影響較小，雨水配套設施規(guī)模增加50%-60%。

結束語：

目前銀川市新的公式建設部門正在積極推進，利用新的氣象資料和現(xiàn)代先進的電子信息處理方法，結合實際工程經驗應運新的參數期待設計人員去學習和驗證，希望能跟進時代發(fā)展的要求不斷更新知識儲備，使設計成果科學合理。

[1]城市節(jié)水新技術與節(jié)水政策法規(guī)及標準規(guī)范實務全書，北方工業(yè)出版社

[2]施萍.平原河網城市—靖江海綿城市規(guī)劃方法探索.中國給水排水2017第8期

[3]《室外排水設計規(guī)范》GB50014-2006(2016版)

[4]給排水設計手冊 第5冊