暴雨來襲,如何對城市雨水排水系統(tǒng)的優(yōu)化設計？

1、暴雨來襲，如何對城市雨水排水系統(tǒng)的優(yōu)化 設計？20XX年5月以來，廣州連續(xù)暴雨帶來的災害讓人歷歷在 目，更給工業(yè)生產(chǎn)和人們生活帶來了嚴重的影響和巨大的經(jīng) 濟損失。城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的任務是及時可靠地匯集排除暴 雨形成的地面徑流，防止城市居住區(qū)與工業(yè)區(qū)受淹，保障城市人民的生命財產(chǎn)和生產(chǎn)、生活的正常運行。為了保證任務 的順利實現(xiàn)，必須對城市雨水排水系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。1.集流時間、降雨歷時的確定通常設計中，集流時間一般由雨水從匯水面積上最遠點的房屋屋面流到最近雨水口的集流時間和管道中的流行時間組成。多數(shù)設計中采用的集水距離不超過150ml t1取值為1015min,而市政雨水管網(wǎng)系統(tǒng)往往以此為基礎進行

2、計算，并不合理。原因如下：道路雨水起點，并不是計算雨水系統(tǒng) 的集流起點，真正的集流起點應是廠、礦、企業(yè)、居住區(qū)內雨水系統(tǒng)的起點，因此集流時間t1需考慮雨水在廠、礦、企業(yè)、居住區(qū)內雨水系統(tǒng)的集流時間及管道內的流行時間。市政雨水系統(tǒng)設計時，所用暴雨強度公式是以極限強度法 計算的雨水最大流量的基本原理為基礎。免費論文網(wǎng)。但由 于該原理是以假設暴雨強度和面積增長速度均為常數(shù)為前 提，沒有考慮實際的暴雨雨型與徑流面積隨暴雨歷時增長的水文形態(tài)對計算流量的影響。對此分析如下：t2=匯 L/60V (1)式中L各管段的長度；V各管段滿流時的水流速度。免費論文網(wǎng)。考慮到由于管道的調蓄作用，引入折減系數(shù)mi由此得

3、由暴雨公式中降雨歷時的計算公式：t= r =t1+mx t2但在中小城市，因為整個城區(qū)匯水面積較小，對于局部的雨 水系統(tǒng)而言，它的匯水面積就更小，可以認為在匯水面積內 雨型是相同的；而在特大、大型城市中，雨水系統(tǒng)的匯水面 積較大，雨型在匯水面積內會有所差異，計算的雨量結果與 實際偏離相對較大。實踐表明：當設計區(qū)域的地表滲水性較 好、集流時間較長，產(chǎn)生區(qū)域最大徑流的造峰歷時tmax,往往會小于區(qū)域的集流時間。t o取m=2算由的時間已經(jīng)不是真實的集流時間，即不是全 面積徑流所產(chǎn)生最大流量，而是部分面積徑流所產(chǎn)生最大流 量。止匕外，畸形流域的最大流量也往往來自部分面積的徑流。部分徑流的最大流量公式

4、：Q=B x I x W x F式甲B 產(chǎn)生最大流量的徑流面積完全度系數(shù)。B =f/F W1, f為相應造峰歷時tmax的最大徑流面積，當徑流面積隨歷時不均勻增長時割除的面積應是流域的尖角部 分。造峰歷時t max的推理公式：tmax=WXb/(n- ¥)式中b與n為暴雨強度公式中的參數(shù)。根據(jù)以上分析，市政雨水系統(tǒng)計算時，雨水集流時間應增加 雨水在廠、礦、企業(yè)、事業(yè)、居住小區(qū)內部雨水系統(tǒng)流行的 時間；在計算匯水面積較大的雨水系統(tǒng)時，計算得由的集流 時間較大，應與造峰歷時進行比較， 集流時間大于造峰歷時, 仍按計算所得集流時間正常計算，超過造峰歷時集流時間按 造峰歷時計算。2 .匯水面

5、積的確定較大的市政雨水系統(tǒng)設計時，主要管道的定線非常關鍵，原 則上使匯水面積內的雨水盡快收集進入管渠排走；匯水面積 劃分需考慮多方面因素影響，盡可能的平均劃分，使面積增 長速度接近于常數(shù)。而通常設計中，往往將各個街區(qū)平均地劃分由匯水范圍，雨 水平均排入四周街道雨水管網(wǎng)，但在地勢非常平坦并且街區(qū) 規(guī)劃不完善的區(qū)域，這樣劃分是比較合理的。若街區(qū)地勢有 一定的坡度或該街區(qū)內部有較詳細的規(guī)劃，匯水面積就不能 簡單的平均劃分，應根據(jù)該區(qū)域內詳細規(guī)劃和地勢坡度來劃 分雨水的匯水面積。匯水面積確定后，影響雨水設計流量的另一重要因素就是徑 流系數(shù)。雨水降落到地面形成徑流，因匯水面積內的地面覆 蓋情況不同而不同

6、。免費論文網(wǎng)。此外影響徑流系數(shù)的因素 還有地面坡度、降雨歷時、暴雨強度以及暴雨雨型。在其他 條件相同的情況下，地面坡度大的區(qū)域，雨水流動較快，徑 流系數(shù)必然要大。降雨歷時長的暴雨雨水在地面滲透損失減 少，隨著時間的推移，徑流系數(shù)也就相對大些。暴雨強度越 大和暴雨強度發(fā)生在前期的雨型徑流系數(shù)也大。但在平常設計中，在計算莫區(qū)域雨水量時，往往采用區(qū)域綜 合徑流系數(shù)，這樣會造成設計的每段雨水管線的流量、管徑、坡度準確性不夠。在城市雨水流量計算過程中，若區(qū)域控制 性規(guī)劃已設計完成，徑流系數(shù)應根據(jù)控制性規(guī)劃的用地比例 來計算由綠地的面積， 瀝青路面、混凝土路面、屋面的面積、 非鋪砌土路面的面積以及干砌便道

7、的面積，按照室外排水 設計規(guī)范(GB50014-20XX)中給定的各種地面種類的徑流系 數(shù)加權平均計算而得。3 .暴雨重現(xiàn)期的確定暴雨強度重現(xiàn)期的選擇，直接關系著雨水設計流量的大小。 設計重現(xiàn)期選高了，雨量正常年份地面積水的可能性降低， 雨水管網(wǎng)系統(tǒng)安全性增高，同時雨水管渠斷面增大，投資增 大；如果重現(xiàn)期選低了，雨水管渠斷面降低，投資節(jié)省，但 加大了地面積水的可能，嚴重的會給人們的生活生產(chǎn)帶來損失。在城市建設中，奧區(qū)域的地理位置重要性質往往很難確定， 因此選擇一個合理的重現(xiàn)期也較困難。為解決這個難題，在 滿足各地區(qū)的要求及國家規(guī)范條件下，應以以下兩條作參 考：(1)整個區(qū)域的暴雨重現(xiàn)期不統(tǒng)一的

8、原則：計算區(qū)域面積比 較大的雨水流量時，各區(qū)域干管交匯點的上游管渠，按各自 的重要性與地形特點選定不同重現(xiàn)期。對于干管交匯點的下游管道，因上游各區(qū)域所用暴雨重現(xiàn)期 不同，需假設上游地區(qū)中所用較高重現(xiàn)期設計暴雨來臨時， 此時上游較低重現(xiàn)期時所設計的管道，因泄水能力不夠而在 該地區(qū)產(chǎn)生積水，管道將產(chǎn)生壓力流，所以實際泄水能力約 為原設計流量的倍。因此全流域的設計流量，按照在較高重 現(xiàn)期時計算的設計暴雨雨力Amax下各地區(qū)的當量泄量系數(shù)Ki=Ai/Amax ,所以全流域的流量 Q:Q= F1 ¥1+ F1 ¥1+ Amax(t+b)n(2)中小城市的暴雨設計重現(xiàn)期確定：在對城市不

9、同區(qū)域進 行雨水計算時，應根據(jù)不同地區(qū)的重要性所確定的設計重現(xiàn) 期做相應的常規(guī)計算。在地面坡度不大于時，建議一般居住 區(qū)、一般道路重現(xiàn)期選擇年，中心區(qū)、干道、倉庫區(qū)、廣場 重現(xiàn)期選擇年。如鐵路立交、公路立交、重要干道等重要地 區(qū)仍采用25年。4 .淹沒由流流速的確定由于城市多數(shù)雨水管道由口為淹沒由流，受河水頂托影響， 管道的實際排水能力能否達到設計要求，需要設計時加以考 慮。根據(jù)伯努利方程推導滿流雨水管道淹沒由流的流速公式 為：V=2 gd入 L(Z+V12g)而根據(jù)水力計算手冊公式，滿流、非淹沒由水的流速公式為：V=2gd入 LX Ah式中V為管內流速、v1淹沒段上游流速、d管道直徑、L淹 沒段長度、入沿程阻力系數(shù)、A h淹沒段水力坡降、Z河道 水面至上游管段地面的垂直距離。由式中得由，當(Z+V212g) A A h時，即在排水管道上下游水 面高差大于或等于淹沒段水力坡降時，淹沒段的排水能力才 能達到設計要求?？梢?，在雨水管道淹沒段由水設計時，應校核其排水能力。當不能滿足設計排水