关于城市排水规划设计参数取值的探讨——学习新版《室外排水设计规范》.pdf

吴赳赳 等 关于城市排水规划设计参数取值的探讨 关于城市排水规划设计参数取值的探讨 学习新版 室外排水设计规范 吴赳赳1 黄自勤2 广西城乡规划设计院 广西 广西建筑综合设计院 广西 摘要 本文根据笔者多年从事城市排水规划 设计和施工图审查的经验 结合学习新版 室外排水设计 规范 对排水设计参数肌P t m n o h D 等的合理取值进行探讨 提出技术上可行 经济上合理的参 考意见 关键词 城市排水 排水规范 规划与设计 设计参数 合理选取 城市排水规划设计中 设计参数的合理选取是十分重要的 它不仅关系到设计安全 更直接影 响工程投资 以城市综合径流系数的取值而论 选V 0 5 5 和 l 0 7 对雨水管渠投资的影响在1 5 以上 若按 0 7 应选d 2 0 0 0 的雨水管 按v 0 5 5 可选d 1 8 0 0 以埋深小于4m 钢筋混凝土管为 例 每公里可节省工程造价6 0 万元以上 当前我国大力提倡树立科学发展观 建立节约型社会 提 高资源利用率 进一步促进社会经济可持续发展 因此更应在精心设计中精心确定设计参数 确保 技术上可行 经济上合理 本文结合学习2 0 0 6 年1 月颁布实施的 室外排水设计规范 G B 5 0 0 1 4 2 0 0 6 就城市排水规划设计中的设计参数取值进行探讨 供设计和管理部门的同行参考 1 雨水工程 雨水工程设计在暴雨强度公式确定后 其设计参数主要有设计暴雨重现期P 综合径流系数 l r 降雨历时t 和雨水延缓系数m 1 1 设计暴雨重现期P 在绝大多数暴雨强度公式中 重现期P 都以对数的形式影响暴雨强度 对广西各市县而言 以 P I 为基数 若P 2 暴雨强度计算值大 约增加1 2 1 桂林 至1 8 河池 若P 3 暴雨强度计算值大约增加1 9 2 桂林 至2 8 4 柳卅 可见 重现期的取值对雨水量的计算及雨水管径的确定影响是很大的 必须十分慎重地根 据有关设计规范选择确定 我国现行的 城市排水工程规划规范 室外排水设计规范 建筑给水排水设计规范 和 给 水排水设计手册 城市排水分册 对暴雨重现期的选择都作了一般规定 如 城市排水工程规划规 范 第3 2 5 条规定 重要干道 重要地区或短期积水能引起严重后果的地区 重现期宜采用3 5 年 其他地区重现期宜采用l 一3 年 新版 室外排水设计规范 3 2 4 条规定 重现期一般选用0 5 3 年 重要干道 重要地区或短期积水能引起严重后果的地区 一般选用3 5 年 建筑给水排 水设计规范 4 9 5 条规定 居住小区室外场地重现期不宜小于1 3 年 车站 码头 机场的基地 重现期不宜小于2 5 年 给水排水设计手册 城市排水分册 还根据平原 城市 地形分级 提 出了重现期的选用范围 平缓地形0 5 2 年 籍谷线地形1 3 年 重要地区封闭地2 5 年 个别 特殊重要地区l O 2 0 年 同时提出 q 2 0 较大的地区 可选较大P 值 分析上述规范条文可知 虽然不同设计规范对重现期P 提出的都是可以有所选择的推荐值 但 7 全国排水委员会2 0 0 6 年年会论文集 在不同的设计阶段 毕竞还是有所区别 在城市总体规划阶段 因为主要考虑排水安全 基本不涉 及工程投资 所以选择P 值比较粗放 也比较大 但在城市市政和建筑设计阶段 既要考虑排水安 全 又要考虑工程投资 既要考虑技术上可行 又要考虑经济上合理 选择P 值就比较精细 暴雨重现期的选择原则土要是地区建设性质的重要性 一般居住区及一般道路对雨水及时排放 的要求不高 可选0 5 1 年 城市干道 车站 码头 仓库 城市金融商贸中心区等短期积水即可 引起严重后果的地区重现期可选3 5 年 雨水不能自流排放的下穿式公路或铁路立交桥需设排水泵 站 重现期可选5 年或更高 特殊重要地区如军事要地 行政中心区等可选用1 0 年甚至更长 1 2 综合径流系数 l 综合径流系数 的取值 直接影响设计雨水量的大小 径流系数是地表径流量与降雨量的比值 地面覆盖情况不同 地表径流系数各不相同 在规划 设计时 除了居住小区可以比较准确地计算各种覆盖地面的面积 从而可以比较准确地用加杖平均 的方法计算其综合径流系数外 较大设计范围的综合径流系数的选取园地表情况复杂和相应的汇水 面积难以确定 都是根据设计区域的性质 在有关设计规范的相关推荐值中确定 但是设计规范的 推荐值都相当宽泛 城市排水工程规划规范 和新发布实施的 室外排水设计规范 都是根据城市 建筑密集情况选取径流系数值 建筑密集区 城市中心区 O 6 0 一O 8 5 建筑较密集区 一般规划区 0 4 5 0 6 0 建筑稀疏区 公园 绿地等 0 2 一O 4 5 在选取时就要根据设计对象认真考虑 从国内 各地区采用的综合径流系数看 南方城市普遍在0 5 以上 北方城市普遍在0 5 以下 北京市建筑极 稠密的中心区为O 7 建筑密集的商业居住区0 6 城郊一般规划地区O 5 5 郊区建筑密度较小的地 区0 4 5 广西的部分设计单位在进行雨水排水设计时 往往不分中心城区还是一般规划区 不分城市扩 展的新区还是专业性质较强的工业园区 经济开发区或商贸区 几乎毫无例外地都取综合径流系数 O 7 就明显偏大 致使雨水管渠断面积也明显偏大 无谓地增加工程投资 1 3 降雨历时t 降雨历时t 由两部分组成 一是地面集水时间t l 一是管内流行时间t 2 所谓地面集水时问 就足降雨时雨水从最远点沿地面流至第一座雨水检查井所需的时间 从设计角度看 它又可表述为 管渠起点断面在设计重现期的条件下达到设计流量的时间 地面集水时间与地面坡度和 粗糙 程度 即地面性质 有关 坡度大 地面光滑 则地面集水时间短 反之则长 例如重庆是山城 设计采用t l 5 分钟 成都是平原 设计采用t l l O 分钟 在平坦的居住小区t l 可采用1 0 2 0 分钟 根据经验 室外排水设计规范 推荐t 1 5 1 5 分钟 从笔者参与审查的设计项目看 有些1 1 取值超 过3 0 分钟 就明显地有失偏颇 所谓管内流行时间 t 2 就是在设计暴雨重现期的条件下达到设计 流量的雨水在设计管段内的流行时间 设计时 由于管渠内的水流不是均匀流 实际的平均流速小 于计算时的设计流速 所以引入一个修正系数 或称折减系数 m 根据我国对雨水空隙容量的研 究成果 规范 提出暗管采用m 2 陡坡地区m 1 2 2 明渠采用m 1 2 从众多城市的暴雨强度公式看 降雨历时t 都在分母 以负指数的方式影响暴雨强度值 但从 降雨历时t t l m t 2 看 由于对一定的管渠而言 m 和t 2 都是定值 且权重较小 因此 影响暴雨 强度值的决定因素还是降雨历时t l t l 越大 计算所得的暴雨强度越小 因此 为了求得合理的暴 雨强度 从而得出合理的管渠大小 应该十分慎重地在 规范 规定的5 1 5 分钟范围内选取t l 吴赳赳 等 关于城市排水规划设计参数取值的探讨 2 污水工程 2 1 截流倍数n 截流倍数过去又称稀释倍数 是截流式合流制排水管渠中 溢流井开始溢流时截流管所截留的 雨水量与旱流污水量之比 室外排水设计规范 第3 3 3 条规定 截流倍数n 0 应根据旱流污水的水 质和水量及其总变化系数 水体卫生要求 水文 气象条件等因素经计算确定 一般采用1 5 截流倍数的选取一方面影响溢流井以后主干管的大小 另一方面也决定着排入河道的污水量 为了降低主干管的工程投资 减少对污水处理运行的不利影响 应采用较小的n 0 值 为了减少对河 道的污染 应采用较大的n 0 值 在实际工程设计中 由于影响1 1 0 的因素太多 据当地实际情况和设计经验在n 0 l 一5 之间选取 合理就十分困难 很难按 规范 要求计算确定1 1 0 值 几乎都是根 然而 在这么宽泛的取值区间进行选取 要做到 我国对截流倍数的取值尚处于研究探讨阶段 重点研究降雨 包括暴雨强度 降雨历时 雨量 雨污水水质 溢流量与河道污染 河道自净 耗氧与动态生化反应的关系等 期望能通过计算确定 符合实际的截流倍数 迄今为止 在进行城市排水管网设计时 n 0 不经计算 按经验取值 且在绝 大多数情况下取n o l 少数情况可取n o 2 虽然 规范 称n o l 5 但一般不再取更大的值 取1 1 0 1 可以兼顾投资 污水厂运行和环境污染各方的基本要求 初期雨水也可经截流管进入污 水处理厂 减少其对受纳水体的污染 当受纳水体流量小 水流平缓 自净能力弱 环保部门对水 体环境质量要求较高时 可以考虑取n o 2 此时 由于截流雨水量大 一方面会增大管道直径 另 一方面也会对污水处理厂产生水量冲击负荷 降低进水污染物浓度 不利于生化工艺的污水处理厂 正常运行 建议在设计时多征求环保部门和污水处理厂的意见 他们从各自的立场出发 对n 0 的取 值往往会有完全对立的意见 设计人员应综合比较后确定 2 2 设计充满度h D 室外排水设计规范 规定了污水管道的晟大设计充满度 于是有些设计者便误认为只要设计 充满度小于最大设计充满度便是合理可行的 因而往往采用较小的设计充满度和选择较大的管径 这里有两点需要着重说明 一是污水管的设计污水量是考虑了总变化系数后的最大秒流量 在 最高日绝大多数时段 管内的实际流量都远远小于设计秒流量 平均日流量就小得更多 而最小污 水量据经验仅为平均日的1 2 1 4 因此 若在设计时采用了较小的设计充满度 则在其他大多数 时段的充满度就更小 管道本身的过水能力没有被充分利用 同时污水中的悬浮物容易沉淀 实验 和工程实践表明 在引起污水悬浮物沉淀的因素中 起决定作用的是充满度 即水深 对小管道而 言 水量变化对水深影响最大 当水深变小时就容易沉淀 这与浅池沉淀是一个道理 另一方面 流速也是引起污水中悬浮物沉淀的因素之一 小于 规范 规定的最小设计流速 即通常所说的不淤流速 污水中的泥砂等杂质可能沉积于管底 据实验测算 污水中泥砂沉积的止 动流速远远小于将沉积泥砂重新冲起的扬动流速 后者约为前者的2 4 倍 假若不淤流速为0 4r i g s 则扬动流速应大于O 9 6m s 才能将沉积的泥砂重新冲起 泥砂一旦沉积管底 就很难借助水流再将 其冲起 久而久之 就会减少过水断面 造成管道淤塞 因此 在设计污水管时应慎重选择设计充满度 笔者认为为了保证小流量时不致淤积 设计充 满度晟好接近 规范 规定的最大设计充满度而不要等于最大设计充满度 使污水管在小流量时也 有一定的充满度 9 全国排水委员会2 0 0 6 年年会论文集 有些设计人员在设计小口径污水管时 考虑清通维护的方便 有意识地将设计所需的D 3 0 0 管 放大至D 4 0 0 或D 5 0 0 致使原本符合规范的设计充满度变的很小 当污水量不是最大秒流量时 充 满度更小 相应的流速可能低于不淤流速更容易造淤积 因此 在设计小口径污水管时廊慎重考虑 放大管径的问题 2 3 入渗水量 在计算旱流污水量时 新版 室外排水设计规范 第3 1 1 条规定 在地下水位较高的地区 应 考虑入渗地下水量 其量宜根据测定资料确定 即常年地下水位高于污水管时 应当考虑地下水渗 入量 给水排水设计手册 第二版 城镇排水分册中也谈到 在地下水位较高的地区 宜适当考虑 地下水渗入量 但又称 下水道设计一般不考虑污水的入渗和渗漏 然而 一些市政工程设计单位在污水管设计中 既不考虑地下水位 也无测定资料 便按计算 污水量的1 0 考虑地下水入渗量 以此确定污水厂规模 就不恰当了 这一方面是因为地下水位低 时 根本不会有入渗的问题 另一方面 即便是地下水位高过了污水管 也要视所采用何种排水管 材而定 现在广泛使用的塑料管材采用橡胶圈接口 玻璃钢夹砂管 或热熔连接 H D P E 管 接口 少 且基本不泄不漏 如果按规定检查井内外井壁都用1 2 防水水泥砂浆抹面 或遇地下水时井外 用1 2 防水水泥砂浆抹面至地下水位以上5 0 0n l m 则检查井渗水也是微不足道的 2 0 0 4 年3 月国 家建设部发布 建设部推广应用和限制使用技术 公告规定 自2 0 0 5 年1 月1 日起平口 企业混凝 土排水管 一 5 0 0 m m 不得用于城镇市政污水 雨水管道系统 究其原因 也是为了防止污水和雨 水管道渗漏带来的不良影响 新版 室外排水设计规范 G B 5 0 0 1 4 2 0 0 6 第4 1 9 条规定 污水管道和附属构筑物应保证其密 实性 防止污水外渗和地下水入渗 强调要防止地下水通过管道 接口和附属构筑物入渗和防止污 水外泄污染环境 因为这对后续的污水处理和环境保护都十分重要 因此 笔者认为 在确定污水处理厂设计规模时 对地下水入渗量是否计入污水总量应慎重考 虑 避免污水处理厂规模偏大 1 0 关于城市排水规划设计参数取值的探讨 学习新版 室外关于城市排水规划设计参数取值的探讨 学习新版 室外 排水设计规范 排水设计规范 作者 吴赳赳 黄自勤 作者单位 吴赳赳 广西城乡规划设计院 广西 黄自勤 广西建筑综合设计院 广西 相似文献 10条 相似文献 10条 1 会议论文 吴赳赳 黄自勤 关于城市排水规划设计参数取值的探讨 2006 本文根据笔者多年从事城市排水规划和设计的经验 对排水设计参数 P t m n0 h D等的合理取值进行探讨 提出技术上可行 经济上合理的参 考意见 2 学位论文 杨智硕 福建省主要城市短历时暴雨选样间的频率转换问题的研究 2005 近年来 我国社会经济迅速发展 大大促进了城市化建设的步伐 相应地 对城市的给水排水设计也提出了更高的要求 城市水文学作为水文学的 分支越来越受到人们的重视 因此 城市排水中设计暴雨的研究成为城市防灾减灾的重要课题之一 国内外城市水文学的研究已经取得了很大的进展 为城市的排水设计提供了更加科学的依据 我国较为系统地研究城市暴雨及城市排水暴雨强度公 式始于70年末期和80年代 其主要内容为暴雨选样方法 短历时暴雨公式参数优选方法 并提出部分城市暴雨强度公式 包括我省福州市 厦门市 这 些研究为我国城市排水减灾 防洪减灾 提高城市环境质量起着重要的作用 但是 城市排水短历时设计暴雨 选样方法采用的是年多个样值 由于自 八十年代起 水文部门仅统计年最大值 不再统计年多个样值 使得年多个样值资料很少或者没有 无法满足工程设计的要求 这些都是在实际工程设 计中亟待解决的问题 暴雨选样在城市暴雨公式中早年用超定量法 六十年代起采用年多个样法 并写入历次排水规范中 随着时间的推移 各地暴雨实测资料不断增加 为年最大值的应用提供条件 年最大值的资料容易获得 可以减少工作量 提高工作效率 3 期刊论文 刘粤文 陈翰兵 徐秀洁 吴健乐 汕头市金凤路排水设计综述 城市道桥与防洪2006 1 金凤路 梅溪河金凤大桥 西港高架桥 排水设计 是贯穿整个汕头北区的排水系统 由于工程所处的线路较长 受历史条件的限制 排水体制有分流制及 合流制之分 每个排水段排向错综复杂 制约条件较多 为了使工程更合理利用现有的排水条件 同时尽量减少工程建设中的盲目建设 在工程的排水设计中 通过对整个工程的细分 分段进行考虑和设计 使整个工程的设计更加合理 4 学位论文 苏选军 西安市城市雨水与城市排涝流量计算比较研究 2006 城市雨水流量是城市雨水排除管道设计的基础和依据 其标准按 室外排水设计规范 GBJ14 87 执行 城市防洪暴雨流量是防洪渠 河道等设计 的基础和依据 其标准按 防洪标准 GB50201 94 执行 由于城市排水与城市防洪的重现期概念 设计标准 流量计算方法不同 导致对同一河渠 在相同重现期下按城市排水公式计算的设计流量与按城市防洪 排涝 公式计算设计流量不同 造成工程技术人员在设计中缺乏依据 故须进行本课题 研究 本论文研究以西安市当地的气象及地理条件为依据 选择适当的参数 得出具体的西安市城市雨水量计算公式和西安市城市防洪暴雨流量公式 并 对两者之间的关系进行分析比较 从理论 计算方法和应用条件等方面明确城市排水与城市防洪之间的关系 本论文得出的主要结论如下 1 城市排水与城市防洪由于暴雨选样方法不同 导致两者的重现期概念有所差别 在0 5 5a时 城市防洪选样的暴雨强度明显小于城市排水所选 的暴雨强度 只有当T 10a时 城市排水选样的暴雨强度与城市防洪选样的暴雨强度才比较相近 2 在编制城市暴雨公式中 我国目前常提到的3种常用的调整暴雨资料的频率分布曲线模型具有相关性 耿贝尔曲线和指数曲线模型通过重现期的 转换 可达到一致 而指数曲线是皮尔逊 型曲线模型在cs 2 0的特例 在理论上皮尔逊 型曲线模型可概括其它两种分布曲线模型 3 通过具体的西安市城市雨水流量计算公式和西安市城市防洪暴雨流量计算公式的分析比较 得出了西安市城市雨水流量计算公式与城市防洪暴雨 流量计算公式的应用条件 在T 10a t 120min或T 10a t 90min时 建议采用i1 16 882 1 1 3171gT r 21 5 0 9227作为暴雨强度公式 采用城市排水雨水流量公式 计算城市河渠的雨水设计流量 在T 10a t 120min或T 10a时 t 90min时 建议采用i3 1 334 1 1 811gT t0 441作为暴雨强度公式 采用城市防洪暴雨流量计算公式计算 城市河渠的雨水设计流量 5 期刊论文 王立力 对可持续性城市排水设计方法的探讨 科技致富向导2010 3 近年来 城市建设快速发展 而城市水资源却面临日益匮乏的困境 特别是北京等大城市 因此 在城市排水设计中 必须引入可持续性发展的观念 本文 将对几种可持续性排水设计方法进行分析 期望与大家共同探讨 6 期刊论文 胡斌 城市排水与防洪排涝设计中重现期的确定 中国市政工程2004 3 城市排水与防洪排涝是关系到城市安全 环境保护的基础工程 但城建的给排水专业和水利专业所涉及的重现期却不一致 使整个城市的水体排放设 计不能达到一个统一的标准 该文着重从样本选取方法上 分析了重现期产生差别的原因 指出对某一地区而言 只要根据水利部门由年最大值法和城建部 门由年多个样法计算的暴雨强度公式 就能推求出在相同降雨历时重现期的对应关系 7 学位论文 宁静 上海市短历时暴雨强度公式与设计雨型研究 2006 提高城市的防洪能力 控制城市面源污染 需对城区排水管道进行核算 重新进行规划 设计 包括进行雨水调蓄 新的暴雨公式 设计雨型以及 统计降雨的分析是这些工作的基础 本文在上海市中心城区67年降雨资料和市郊区县25年资料的基础上 对上述问题进行了研究讨论 论文采用不同选样方法 不同理论频率分布 在不同的统计样本容量下推求暴雨公式 通过各项结果的比较分析 重新确立了上海市短历时暴雨公 式 并为今后公式的编制提出了合理的建议 公式推求可舍弃陈旧资料 采用符合城市状况的降雨资料 结果更能反映城市现状 目前的设计重现期标 准下采用修正的年最大值法编制暴雨公式 可以得到与年多个值法相当的结果 推导过程更简易便捷 在暴雨公式体系完善的基础之上 暴雨公式的编 制可逐步向年最大值法选样过渡 并调整相应的重现期 结合气候 地理因素的影响 中心城区和市郊区县设计雨量的对比 揭示了城市化对上海设计暴雨的影响 以及新编暴雨公式在城乡不同区域的适 用性 城市化仅使较短历时小重现期下的设计雨量明显增大 而在目前重现期标准下 对城市排水设计没有实质性影响 南汇区受台风影响严重 需采 用当地暴雨公式进行排水设计 重现期大于1年时 市郊的排水设计用中心城区的暴雨公式不甚安全 雨水调蓄池 雨水存储池的设计受制于降雨内部和外部特性 即所谓的降雨特性参数和雨型 本文通过划分降雨事件 统计了降雨量 降雨强度 降雨间隔时间和降雨历时等特性参数 并结合实例介绍了相关成果的应用方法 在内