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文档简介
GB 500142006(2011年版) 室外排水设计规范 Code for design of outdoor wastewater engineering 宣讲主要内容 (一)、当前室外排水工程设计中存在问题1)工程设计招标虽然表面上采用招投标方式,但喑箱操作的不良现象时有发生,并且有上升的趋势。2)工程设计招标中普遍存在低价中标的现象,中标价低于2002年工程勘察设计收费标准允许最大折扣八折的现象非常普遍,不少政府委托的设计项目的设计费过低,也无人干预。3)业主的要求就是原则、标准,设计单位往往处于技术失控的被动状况。4)走出国门承接设计任务的经验不足,对世界各国所用标准、规范、程序等方面比较生疏。5)对必要的设计资料收集重视不够,没有勘测资料做设计的现象仍然存在。6)设计进度普遍偏紧,粗制滥造、设计深度不符要求的现象较为严重,缺少精心设计与技术创新。7)设计规范、标准修订周期偏长,编制费用过低,组织编制人员较困难。(二)、室外排水设计规范GB50014-2006(2011年版)修订的背景2011年,住建部曾在全国范围内组织过对351个城市的调研,发现在2008-2010年的3年间,全国有62%的城市都曾发生过内涝事件,内涝发生3次以上的城市有137个。1、 分析受涝原因:1.1、城市城镇化速度过快,排水设施建设滞后近年来,我国城市镇化进程加快,地面建筑如雨春笋般竖立起来,城市硬化地区面积大量增加,但城市排水设施建设却因建设经费等原因跟不上城市发展的节奏。最大的病根在于城市开发、建设过程中缺乏科学规划,重地表、轻地下。中国城市规划设计研究院副长杨保军认为,虽然极端气候是导致城市内涝的直接原因,但与快马加鞭式的地面建设相比,城市排水系统建设明显滞后,造成严重“肠梗阻“,这才是症结所在。全国城市绿地面积大量减少,以北京为例:在1958年北京总体规划市区范围是640平方公里,市区绿化隔离带范围是314平方公里,占市区比例49.1%;1982年北京总体规划市区范围是750平方公里,市区绿化隔离带范围是260平方公里,占市区比例34.7%;1992年北京总体规划市区范围是1040平方公里,市区绿化隔离带范围是240平方公里,占市区比例23.1%。为此,北京市城市规划设计研究院副总工程师王军透漏,比较纯的绿地的径流系数是0.2左右,如果是水泥铺装或是沥青道路的话,径流系数一般在0.9左右。也就是说,面积相同绿地和硬地,其自身的排水能力相差8倍。绿地减少,硬化地面聚增现象非常严重。中华建筑协会理事长、台湾大学生物环境系统工程学系教授韩选棠,曾前往内地多个城市考察。发现不少县、镇、乡开始学习大城市,大量使用钢筋混凝土造房子、建街道,不少原生态的沟渠甚至是农村居民的院落,也逐渐被“水泥化”。韩选棠认为“这样的城市化是盲目的。” 1.2、排水建设标准偏低由于受国家经济条件所限,我国城市的雨水管渠设计重期相对偏低。全国城市早期设计排水系统的重现期一般取一年左右,2006年后有的城市将设计标准提高了一些。1.3、排水系统老旧1.4、雨水调蓄能力小城市的河湖水面是调蓄雨洪的主要设施,当发生超过排水系统排水标准降雨强度或降雨陆军程时,应采用河湖水面或蓄水设施暂时蓄存,降低雨洪峰值到达时间,待降雨峰值过后再从调蓄设施缓缓排至排水系统或在调蓄设施中对集蓄的雨水加以利用。城市雨水调蓄的另一种形式是将雨水存于地下,通过大面积保留透水性好的绿地,建设透水地面以及地下蓄水池来留住雨水,一方面减少需要排出的水量,另一方面将雨水转化成水资源留存起来。1.5、排水系统管理不善对于城市雨水设施达不到设计标准的问题,一个重要原因是对排除万难水设施长期疏于管理造成的。日前,很多城市特别是经济相对落后的中小城市,排水管沟大多还是合流制系统,雨污水在同一管沟中泄流,雨污水中没有随流冲走的沉积物就积存在管道中,即使是分流制的雨水管沟,降雨初期也有大量污物被带到管沟中沉积下来,随着年代越积越多,开成了淤塞,不仅使排水管沟过水断面减少,还增加了排水阻力,排水量大为减少。还有一种情况造成排水不畅是雨水口的堵塞。我们有些城市环境卫生不好,道路上垃圾杂物多,一下雨这些杂物常常被雨水汇集到雨水口,然后雨水口就被封堵。2、 排涝的对策2.1、强化城市按自然格局规划,加强排水设施建设国家减灾委专家委员会副主任、北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室主任史培军:究其原因是城市规划没能遵循原来的自然地理格局。6月23日北京暴雨中,积水严重地方都是把原来的水系网格局改了的地方。中国自古以来的城市规划是追求几何美,规划理念是美观的协调,不是景观的协调,其实城市本身并不存在一圈、两圈、越摊越大的环路型的自然地理格局。一个地区的城市发展是有限度的,不能“盲目自大”。例如,北京这样一个平均降水量500毫米左右、平原占不到1/3的地区,要养活近2000万的人口,压力可想而知,而且这一数据还在不断上升之中。尤其是这几年的水荒,就显得非常突出。南水北调工程还在进展之中,目前还难以发挥作用。但是另外一种声音,“北人南调”是否可行也越来越受到人们的关注。建设排水系统一没有直接效益,二没有形象政绩,三缺少排水系统不至于造成严重后果,所以往往被忽视,势必带来严重后患。随城市社会经济发展同时,加强城市排水系统建设是非常必要的。但是,中国水利水电科学研究院副总工程师、水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心常务副主任程晓陶认为:如果在城市系统规划上缺乏整体考虑,单纯依靠排水管道排涝,并不能根治城市水患。2.2、适当提高排水管渠的建设标准关于提高排水设施建设标准,当前也是公众比较关注的问题,国外一些大城市较少出现大面积积水,一个重要原因是这些城市采用的排水标准比较高,如纽约是10至15年一遇,东京是5至10年一遇,巴黎5年一遇。重温雨果100多年前“下水道是城市的良心”这句名言,仍然有着深刻的现实意义。这说明适当提高排水管渠的建设标准是重要意义的。 当然我国目前尚没有财力,象法国巴黎那样建设完整的城市排水系统:巴黎下水道是全世界唯一可以供人参观的下水道。从1867年世博会开始,就陆续有外国元首前去参观,现在常年有十几万游人观光学习。19世纪中期,奥斯曼和贝尔格朗在设计巴黎街道的同时,设计了大规模的下水道。1878年,全城的下水道长约600公里。如今,巴黎下水道已经长达2347公里。下水道一般高两三米,宽约5米,中间是3米宽的水道,两边是宽1来的供检修人员通行的便道。密如蛛网的排水道总长为2347公里,平均每50米就有一个下水口,整个系统有6000多个地下蓄水池,每天要处理大量的城市污水。同时,巴黎市民饮用水的50是通过地下管道输入的。巴黎有26000个下水道盖,其中18000个是可以进人的;总共400名下水道维护工、600外地面作业工,负责整个巴黎下水道网络的维护。城市排水系统建设无法跟上城市建设节奏,一方面早期建设的排水设施采用的标准本来就低,但现在还在使用;另一方面,提高设计标准会增加工程造价,但产生效益却并不明显,所以建设方也愿意就低不就高。实际上,从城市整体效益衡量,适当提高城市排水系统的设计标准是合理的。2.3、改选旧排水管沟改造老旧的排水管沟,特别是旧城中的排水管沟,使这些排水管沟具备应有的排水能力,是城区防涝治涝的重要举措之一。低洼易涝地段是城市排涝的薄弱环节,在有条件的情况下,可以结合旧城改造,适当填高低洼地段地面标高,消除低洼易涝点。在无填高的条件下,对地段内外的排水系统进行改造,一是要有效拦截从周围排入低洼地段的雨水,二是要加强低洼地段内的排水设施,使汇入的雨水能够及时排出。必要时还要准备应急排水措施,配置大功率排水泵和临时排水管道,一旦发生积水,立即启动应急排水设施,将积水直接抽排出去。2.4、建设雨水调蓄设施,逐步恢复、兴建渗水地面“城市治水理念必须要有大的调整”,程晓陶表示,在提高排涝标准的同时,要考虑如何恢复与增强必要的雨洪调蓄与渗透功能,尽快形成蓄排结合的防治体系。刘延恺一直主张“雨洪利用”,他认为:“我们的城市规划不能只看到排水,很多城市还干旱缺水,为什么不把多余的水存起来?” 因为现在的问题不是我们的水太多了,“我们只是在汛期水多,平时很多城市的水还不够”。所以从长远的城市水安全角度来说,我们应进一步发展地下蓄水、排水系统。“这个投资虽然很大但是值得,毕竞城市水安全也是宜居城市必不可缺的要素”。二战后,日本在快速城市化的浪潮中,也有过“先地上,后地下”的经历,直到进入20世纪70年代后,才逐步推进城市综合治水对策。日本及时改变了治水理念不再坚持雨水越快排入河道越好,而是千方百计采取洪水分滞、雨水蓄留、雨水渗透等措施,减轻防汛压力,提高城市雨洪资源化利用的程度,取得了很好的治涝效果。建设雨水调蓄设施是减少雨洪冲击的方法之一,大量利用雨洪资源是解决城市暴雨内涝的重要措施,即在排水系统难以实施大规模改造的情况下,通过增加蓄水设施,以蓄排结合的方式解决城市内涝问题。例如6月23日北京的降雨量平均约为50毫米,北京的面积有1.67万平方公里,一算就知道,这次大约降下了8亿吨水。北京日前降水量在95亿100亿吨。这么宝贵的水资源,如果能留住?就能缓解北京的缺水情况。又如成都市对20多条中小河道进行整治,将部分城区河道的行洪能力由原来的10年一遇提升至200年一遇,提高了泄洪能力,为接纳主城区排水创造了条件,对城市排洪发挥了作用。除了建设雨水调蓄设施外,充分利用地下空间,加强雨水的下渗,是调蓄雨水的主要措施。中国古代人就是这么做的,尽量让雨水能就地渗入地下,进入大自然的循环。在古代中国的村庄、园林、庙宇和皇宫中,透水地面的比例大多保持在80%发上,故宫就是这样。故宫建成500多年了,古代一直没有被水淹的记载。但今年网友发布了北京大雨导致故宫太和殿广场水的照片,我看了并不太惊讶,因为故宫大修了,改变了古代地砖的铺法,将过去透水的地面给硬化了,让人痛心。如德国一直努力开发各种雨水渗透技术,雨强很大的雨,也很少见到路面积水,这与城市80%的地面使用透水材料有关。日本将地下蓄水池、雨水渗沟及透水地面作为城市规划的组成部分,公园、绿地和广场要具有渗水的功能,城市道路使用的材料,要有一定的透水性。国内也在开展相关研究,据北京市雨洪试验场所用的透水砖试验,渗透系数在0.79-2.14毫米/秒,远大于100年一遇5分钟降雨25.4毫米强度,在土壤含水没有达到饱和以及在不发生降雨在地面来不及渗透就产生径流的条件下,降雨一落到地面随即入渗下,透水砖面层对雨水入渗阻碍作用较小,理论上可以接纳极为罕见的暴雨。2.5、提高排水应急处置能力可采取的应对策略有:通过信息发布,将降雨预报、道路积水、交通拥堵的情况及时通知到市民,让大家尽可能避开受灾地段,减少因暴雨带来的社会问题;加强低洼易涝地段的排水巡护,预备一定数量的机动排涝设备,随时调用;强降雨前在排水管网不足或易发生内涝的地段事先准备好抽排水设备,以应对紧急排洪需要。一般来说,只要将低洼易涝地段的内涝问题解决好,城市交通就不至于发生大问题,强降雨的侵害作用就减轻许多。2.6、加强排水设施日常管理对于排水管沟出现的淤积问题,只要通过定期清掏就可以解决。(三)、室外排水设计规范(GB50014-2006) (2011年版)术语的正确理解1、本次修订中增编2 术语和符号,根据本规范涉及到的排水设计基本术语共5条均列入其中,术语的名称均按中英对照编制。2、随着社会与科学技术发展,给水排水行业同样在进步,本规范中的术语涉及面广,解释既深刻又通俗易懂,其目的是想通过术语解释来邦助给水排水行业的管理层、给水排水专业人员、监理咨询、设计的有关人员能正确理解本规范中各条款的真正含意,以便正确地执行本规范。3、归列“符号”的意图:逐步统一相关专业书、期刊、手册及规程、规范的计算符号。4、目前凡新修编的规范均增加术语和符号内容。(四)、室外排水设计规范(GB50014-2006) (2011年版)条文解释1 总 则 1.0.4 排水体制(分流制或合流制)的选择,应根据城镇的总体规划,结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。除降雨量少的干旱地区外,新建地区的排水系统应采用分流制。现有合流制排水系统,有条件的应按照城镇排水规划的要求,实施雨污分流改造;暂时不具备雨污分流条件的,应采取截流、调蓄和处理相结合的措施。 分流制 指用不 同管渠 系统分 别收集 、输 送污水 和雨水 的排水 方式。合流制指用同一管渠系统收集、输送污水和雨水的排水方式。 分流制可根据当地规划的实施情况和经济情况,分期建设。污水由污水收集系统收集并输送到污水厂处理;雨水由雨水系统收集,并就近排入水体,可达到投资低,环境效益高的目的。因此规定除降雨量少的干 旱地区 外,新 建地区 应采用 分流制 ,降雨 量少一 般指年 均300mm 以下的 地区。旧城区由于历史原因,一般已采用合 流制,故规定同一城区可采用不同的排水体制,同时规定现有合流制排水系统应按照规划的要求实现雨污分流改造,不仅可以控制初期雨水污染,而且能有效减少由于雨水量过大造成的溢流;暂时不具备雨污分流条件的地区,应采取截流、调蓄和处理相结合的措施减少合流污水污染。 本条中“对水体保护要求较高的地区,可对初期雨水进行截流、调蓄、渗透和处理”移至 1.0.4 A 条、4.14 节和 4.15 节,进一步规定初期雨水的截流、调蓄和处理。本条中“在缺水地区,宜对雨水进行收集、处理和综合利用”移至 1.0.4A 条。 1.0.4A 雨水综合管理应按照低影响开发(LID)理念采用源头削减、过程控制、末端处理的方法进行,控制面源污染、防治内涝灾害、提高雨水利用程度。 本次修订增加了按照低影响开发(LID)理念进行雨水综合管理的规定。低影响开发是指通过源头削减、过程控制、末端处理的方法,控制面源污染、防治内涝灾害、提高雨水利用程度。 面源污染是指通过降雨和地表径流冲刷,将大气和地表中的污染物排入受纳水体,使受纳水体遭受污染的现象。城镇的商业区、居民区、工业区和街道等地表包括大量不透水地面,这些地表积累大量污染物,如油类、盐份、氮、磷、有毒物质和生活垃圾等,在降雨过程中雨水及其形成的地表径流冲刷地面污染物,通过排水管渠或直接进入地表水环境,造成地表水污染,所以应控制面源污染。 城镇化进程的不断推进,高强度开发,势必造成城镇下垫面不透水层的增加,导致降雨后径流量增大。城镇规划时,应采用渗透、调蓄等设施减少雨水径流量,减少进入分流制雨水管道和合流制管道的雨水量,减少合流制排水系统溢流次数和溢流量,不仅可有效防治内涝灾害,还可提高雨水利用程度。 雨水资源是陆地淡水资源的主要形式和来源,应提高雨水利用程度。具体措施包括屋顶绿化、雨水蓄渗、下凹式绿地、透水路面等。有条件的地区应设置雨水渗透设施,削减雨水径流量,雨水渗透涵养地下水也是雨水资源的利用。 2 术语和符号 2.1 术 语 2.1.3 排水体制 sewerage system 在一个区域内收集、输送污水和雨水的方式,有合流制和分流制两种基本方式。 2.1.6A 合流制管道溢流 combined sewer overflow 合流制排水系统降雨时,超过截流能力的水排入水体的状况。 2.1.8A 面源污染 diffuse pollution 通过降雨和地表径流冲刷,将大气和地表中的污染物带入受纳水体,使受纳水体遭受污染的现象。 2.1.8B 低影响开发(LID) low impact development强调城镇开发应减少对环境的冲击,其核心是基于源头控制和延缓冲击负荷的理念,构建与自然相适应的城镇排水系统,合理利用景观空间和采取相应措施对暴雨径流进行控制,减少城镇面源污染。 2.1.20A 内涝 local flooding 强降雨或连续性降雨超过城镇排水能力,导致城镇地面产生积水灾害的现象。 2.2.1 设计流量 2.2 符号 V调蓄池有效容积; ti调蓄池进水时间; 调蓄池容积计算安全系数; to调蓄池放空时间; 调蓄池放空时的排放效率;H1堰高; H2槽深; H槽堰总高; Qj污水截流量; d污水截流管管径; k修正系数。 3 设计流量和设计水质 3.1 生活污水量和工业废水量 3.1.2居民生活污水定额和综合 生活污水定额应根据当地采用 的用水定额,结合建筑内部给排水设施水平确定,可按当地相关用水定额的80%90%采用。 按 用水定额确定污水定额时 ,建筑内部给排水设施水平 较高的地区,可按用水定额的 90%计,一般水平的可按用水定额的 80%计。“和排水系统普及程度等因素”(这部分移至 3.1.2A 条)。 3.1.2A 排水系统的设计规模,应根据排水系统的规划和普及程度合理确定。 排水系统作为重要的市政基础设施,应按照一次规划、分期实施和先地下后地上的建设规律进行。地下管道应按远期规模设计,污水处 理系统 应根据 排水系 统的发 展规划 和普及 程度合 理确定 近远期 规模。 3.2 雨水量 3.2.1采用推理公式计算雨水设 计流量,应按下列公式计算。 有条件2的地区,雨水设计流量也可采用数学模型法计算。 Qs=qF式中: Qs雨水设计流量(L/s); (3.2.1)q设计暴雨强度L/(shm ); 径流系数; F 汇水面积(hm )。 注:当有允许排入雨水管道的生产废水排入雨水管道时,应将其水量计算在内。 我国目前采用恒定均匀流推理公式,即用式(3.2.1)计算雨量。恒定均匀流推理公式基于以下 3 个假设:在计算雨量过程中径流系数是常数,汇流面积不变,在汇水时间内降雨强度不变。而实际上这三者都是变化的,而且推理公式适用于较小规模排水系统的计算,随着技术的进步、管渠直径的放大、水泵能力的提高,排水系统汇水流域面积逐步扩大,应该修正推理公式的精确度。发达国家已采用数学模型模拟降雨过程,把排水管渠作为一个系统考虑,并用数学模型对管网进行管理。因此,本次修订提出雨水设计流量的计算也可采用数学模型法。 数学模型法是一种基于流量过程线的设计方法,指设计流量的取值系根据设计暴雨条件下,经地表径流计算或管网汇流计算所得的流量过程线求得,同时根据最大洪峰流量计算求得管径。有条件的城镇可采用实测的流量过程线作为设计流量。 利用数学模型法设计流量过程线可按以下 5 个步骤计算: 1 设计暴雨 设计暴雨包括确定设计暴雨量和设计暴雨过程,设计暴雨量可按城市暴雨强度公式计算,设计暴雨过程可按以下 3 种方法确定: 1)设计暴雨统计模型 结合编制城市暴雨强度公式的采样过程,收集降雨过程资料和雨峰位置,根据常用重现期部分的降雨资料,采用统计分析方法确定设计降雨过程。 2)芝加哥降雨模型 根据自记雨量资料统计分析城市暴雨强度公式,同时采集雨峰位置系数,雨峰位置系数取值为降雨雨峰位置除以降雨总历时。 3)当地水利部门推荐的降雨模型 采用当地水利部门的设计降雨雨型资料,必要时需作适当修正。 2 汇水流域面积 应根据雨水口布置划分汇水流域,计算汇水流域面积。 3 地表径流过程线 可采用瞬时单位线法、时间面积等流时线法、线性水库、非线性水库和运动波法计算地表径流过程线。 4 管网汇流过程 宜采用运动波法计算管网汇流过程;若考虑下游回水的影响,宜采用动力波法进行校核。 5 流量调节 在计算过程中应考虑径流调节的作用。 3.2.2 应严格执行规划控制的综合径流系数,综合径流系数高于 0.7 的地区应采用渗透、调蓄措施。径流系数,可按本规范表 3.2.2-1 的规定取值,汇水面积的平均径流系数应按地面种类加权平均计算;综合径流系数,可按表 3.2.2-2 的规定取值, 本次修订新增内容,体现了低影响开发的理念。小区的高强度开发,不应由市政设施的一再扩建与之适应,而应在小区内进行源头削减,本条规定了应严格执行规划控制的综合径流系数,还提出了综合径流系数高于 0.7 的地区应采用渗透、调蓄措施。 表 3.2.2-1 列出按地面种类分列的综合径流系数值。表 3.2.2-2列出按区域情况分列的综合径流系数值。国内一些地区采用的综合径流系数值,见表 1。日本指南推荐的综合径流系数见表 2。 表 1 国内一些地区现状综合径流系数 城市 北京 上海 天津 乌兰浩特 南京 杭州综合径流系数0.50.7 0.50.8 0.450.6 0.5 0.50.7 0.60.8 城市 扬州 宜昌 南宁 柳州 深圳 综合径流系数 0.50.8 0.650.8 0.50.75 0.40.8 旧城区:0.70.8 新城区:0.60.7 表 2 日本指南推荐的综合径流系数 区 域 情 况空地 非 常 少的 商 业 区 或类 似 的 住 宅区0.80有若 干 室 外作 业 场 等 透水 地 面 的 工厂 或 有 若 干庭 院 的 住 宅区0.65房产 公 司 住宅 区 之 类 的中 等 住 宅 区或 单 户 住 宅多 的 地 区0.5庭院 多 的 高级 住 宅 区 或夹 有 耕 地 的郊 区0.35167 A (1 + C lg P )q =n3.2.3 设计暴雨强度,应按下列 公式计算。在具有十年以上的 自动雨量记录的地区,设计暴雨强度公式,宜采用年多个样法,有条件的地区可采用年最大值法。若采用年最大值法,应进行重现期修正,可按本规范附录的有关规定编制。 (t + b) (3.2.3)式中: q设计暴雨强度L/(shm2 ); t 降雨历时(min); P设计重现期(年); A1,C,b,n参数,根据统计方法进行计算确定。由于本次修订增加了非恒定流水力计算法,因此对式(3.2.3)作了限定,即推理公式法的计算公式。目前我国各地已积累了完整的自动雨量记录资料,可采用数理统计法计算确定暴雨强度公式。本条所列的计算公式为我国目前普遍采用的计算公式。 水文统计学的取样方法有年最大值法和非年最大值法 2 类,国际上的发展趋势是采用年最大值法。日本在具有 20 年以上雨量记录的地区采用年最大值法,在不足 20 年雨量记录的地区采用非年最大值法,年多个样法是非年最大值法中的一种。由于以前国内自记雨量资料不多,因此多采用年多个样法。现在我国许多地区已具有 40 年以上的自记雨量资料,具备采用年最大值法的条件。在使用年最大值法计算过程中,会出现大雨年的次大值虽大于小雨年的最大值而不入选的情况,该方法算得的暴雨强度小于年多个样法的计算值,因此采用年最大值法时需作重现期修正。 有条件的地区指既有 20年以上的自记雨量资料,又有能力进行分析统计的地区。根据当地自记雨量资料推求暴雨强度公式时,应分析年多个样法重现期和年最大值法重现期的对应关系,经充分论证后可采用年最大值法确定暴雨强度公式。 3 .2.3A 根据气候变化,宜对暴雨强度公式进行修订。各地区水文特性随气候变化 而变化,一般气候变化的周 期为 10年12 年,考虑到近年来气候变化异常,5 年10 年宜收集新的降雨资料,对暴雨强度公式进行修订,以应对气候变化。3.2.4 雨水管渠设计重现期,应 根据汇水地区性质、地形特点 和气候特征等因素确定。同一排水系统可采用同一重现期或不同重现期。重现期应采用 1 年3 年,重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区,应采用 3 年5 年,并应与道路设计协调,经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限。特别重要地区可采用10 年或以上。雨水 管渠 设计 重现 期选 用范围 是根 据我 国各 地目 前实 际采用 的数据,经归纳综合规定。鉴于我国幅员广大,各地气候状况、地形条件、重要程度和排水设施各异,同时为防止或减少城镇积水现象,保证城镇的安全运行,本次修订将一般地区的重现期调整为 1 年3 年;重要地区为 3 年5 年,同时规定经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限,特别重要的地区可采用 10 年或以上。国内一些城市采用的设计重现期见表 3。 表 3 国内一些城市现状设计重现期 城市设计重现期(年)城市设计重现期(年)北京12;特别重要地区 310扬州0.51上海13;特别重要地区 5宜昌15天津1南宁12乌兰浩特0.51柳州0.51南京0.51深圳一般地区 2;低洼易涝及重要地区 2;下沉广场、地下通道、排水困难地区 510杭州1; 重要地区 23; 特别重要地区 35香港10 年,干管 200 年美国、日本等国在防止城镇内涝的设施上投入较大,城镇雨水管渠设计重现期一般采用 5 年10 年。美国各州都将排水干管系统的设计重现期定为 100 年,排水系统的其它设施分别具有不同的设计重现期 。日本 下水道 设计指 南中, 排水系 统设计 重现期 标准可 以提高 到3 0 年50 年。 3.2.4A 应采取必要的措施防止洪水对城镇排水系统的影响。由于全球气候变化,特大暴雨发生频率越来越高,引发洪水灾害频繁,为保障城镇居民生活和工厂企业运行正常,在城镇防洪体系中应采取措施防止洪水对城镇排水系统的影响而造成内涝。措施有设置泄洪通道,城镇设置圩垸等。 3.2.4B 应校 核城镇排 水系统排 除地面 积水的能 力,根据 城镇特 点、积水影响程度和内河水位调控等因素经技术经济比较后确定。一般根据重现期校核排除地面积水的能力,重现期应采用 3 年5 年,重要干道、重 要地区 或短期 积水即 能引起 较严重 后果的 地区, 应采用 5年10 年, 经济条件较好或 有特殊要求的地区宜采用规定 的上限,目前不具备条件的地区可分期达到标准。特别重要地区可采用50年或以上。 目前,我国城镇排水系统对排除地面积水能力没有明确界定,没有成熟的工程设计标准。美国采用区域开发洪涝分析,当一个地区排水系统设计重现期采用 10 年时,按照 100 年一遇房屋不能进水的要求进行校核。上海市道路积水的标准是:道路积水深度超过 15cm,积水时间超过 1 小时,积水范围超过道路路线长 50m。因此需采用重现期对排水系统的排除积水能力进行校核,通过模型计算,按该排水系统内城镇道路的积水深度不超过 15cm 进行校核,因为超过 15cm小汽车将不能正常行驶,影像城镇交通。如校核结果不符合要求,则设计暴雨重现期重现期(年)超过 1 年一遇的概率农村地区1100%居民区250%城市中心/工业区/商业区520%地下铁路/地下通道1010%设计内涝重现期重现期(年)超过 1 年一遇的概率村地区1010%居民区205%城市中心/工业区/商业区303%地下铁路/地下通道502%应调整排水系统设计,包括放大管径、增设渗透措施、建设调蓄管段或调蓄池等。 城镇排除内涝标准和水利排涝标准应有所区别,水利排涝标准中一般采用 5 年10 年,且根据作物耐淹水深和耐淹历时等条件,允许一定的受淹时间和受淹水深。而城镇不允许长时间积水,道路积水将影响城镇正常运行。因此,有条件的地区应规定城镇排涝系统的建设,确定排涝标准,保证城镇安全运行。欧盟室外排水系统排放标准(BS EN 752-4:1998)推荐暴雨设计重现期和内涝设计重现期见表3 A、3B。 表 3A 欧盟推荐设计暴雨重现期 地点 表 3B 欧盟推荐设计内涝重现期 地点 3.2.5 雨水管渠的降雨历时,应按下列公式计算: t = t1 + mt2式中:t降雨历时(min); (3.2.5) t1地面集水时间(min),视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定,一般采用 515 min; m折减系数,管道折减系数 m=2,明渠折减系数 m=1.2,在陡坡地区,暗管折减系数 m=1.22,经济条件较好、安全性要求较高地区的排水管渠 m 可取 1; t2管渠内雨水流行时间(min)。 降雨历时计算公式中的折减系数值,是根据我国对雨水空隙容量的理论研究成果提出的数据。根据国内外资料,地面集水时间采用的数据,大多不经计算,按经验确定。在地面平坦、地面覆盖接近、降雨强度相差不大的情况下,地面集水距离是决定集水时间长短的主要因素;地面集水距离的合理范围是 50m150m,采用的集 水时间为5min15min。国外采用的地面集水时间见表 4。2010 年进入主汛期以来,我国许多地区发生严重内涝,给人民生活和生产造成了极不利影响。为防止或减少类似事件,有必要提高城镇排水系统设计标准,而采用降雨历时计算公式中的折减系数降低了设计标准,当时因考虑经济条件而设折减系数,发达国家一般不采用折减系数。为提高城镇排水的安全保证性,本次修订提出经济条件较好、安全性要求高的地区和没有折减的排水管渠 m 可取 1。 表 4 国外采用的地面集水时间 资料来源工程情况t1 (min)人口密度大的地区5人口密度小的地区10平 均7干 线5支 线710全部铺装,下水道完备的密集地区5地面坡度较小的发展区1015平坦的住宅区20303.2.5A 应采取雨水渗透、调蓄等措施,从源头降低雨水径流产生量,延缓出流时间。 采用就地渗透、调蓄、延缓径流出流时间等措施,延缓出流时间,降低暴雨径流量。渗透措施包括采用透水地面、下凹式绿地、生态水池、调蓄池等,延缓径流出流时间措施如屋面绿化和屋面雨水就地综合利用等。4 排水管渠和附属构筑物 4.1 一般规定 4.1.3A 排水管渠的断面形状,应符合下列要求: 1 排水管渠的断面形状应根据设计流量、埋设深度、工程环境条件,同时结合当地施工、制管技术水平和经济、养护管理要求综合确定,宜优先选用成品管; 2 大型和特大型管渠的断面应方便维修、养护和管理。 排水管渠断面形状应综合考 虑下列因素后确定:1)受 力稳定性好 ;2)断面过水流量大,在 不淤流速下不发生沉淀;3 )工程综合造价经济;4 )便于冲洗和清通。 排水工程常用管渠的断面形状有圆形、矩形、梯形和卵形等。圆形断面有较好的水力性能,结构强度高,使用材料经济,便于预制,因此是最常用的一种断面形式。 矩形断面可以就地浇筑或砌筑,并可按需要调节深度,以增大排水量。排水管道工程中采用箱涵的主要因素有:受当地制管技术、施工环境条件和施工设备等限制,超出其能力的即用现浇箱涵;在地势较为平坦地区,采用矩形断面箱涵敷设,可减少埋深。 梯形断面适用于明渠。 卵形断面适用于流量变化大的场合,合流制排水系统可采用卵形断面。 4.1.9 污水管道、合流污水管道 和附属构筑物应保证其严密性 ,应进行闭水试验,防止污水外渗和地下水入渗。 为用词 确切,本次修 订增加了“合 流污水管道 ”,同时将“ 密实性 ”改为“严密性”。污水 管道设计为保证其严密性, 应进行闭水试验,防止污水外泄污染环境,并防止地下水通过管道、接口和附属构筑物入渗,同时也可防止雨水管渠的渗漏造成道路沉陷。 4.1.11 雨水管道系统与合流管道系统之间不应设置连通管道,雨水管道系统之间或合流管道系统之间可根据需要设置连通管道,必要时可在连通管处设闸槽或闸门。连通管及附近闸门井应考虑维护管理的方便。 在分流制和合流制排水系统并存的地区,为防止系统之间的雨污混接,本次修订增加了“雨水管道系统与合流管道系统之间不应设置连通管道”的规定。 由于各个雨水管道系统或各个合流管道系统的汇水面积、集水时间均不相同,高峰流量不会同时发生,如在两个雨水管道系统或两个合流管道系统之间适当位置设置连通管,可相互调剂水量,改善地区排水情况。 为了便于控制和防止管道检修时污水或雨水从连通管倒流,可设置闸槽或闸门并应考虑检修和养护的方便。4.2 水力计算 213 2v = R I4.2.2 恒定流条件下排水管渠的流速,应按下列公式计算: n (4.2.2) 式中:v流速(m/s); R水力半径(m); I水力坡降; n粗糙系数。 排水管渠的水力计算根据流态可以分为恒定流和非恒定流 2 种,规定了恒定流条件下的流速计算公式,非恒定流计算条件下的排水管渠流速计算应根据具体数学模型确定。 4 .2.5 排水管道的最大设计流速,宜符合下列规定。非金属管道最大设计流速经过试验验证可适当提高。 1 金属管道为 10.0 m/s。 2 非金属管道为 5.0 m/s。 非金属管种类繁多,耐冲刷等性能各异。我国幅员辽阔,各地地形差异较大。山城重庆有些 管渠的埋设坡度达到 10以 上,甚至达到 20,实践证明,在污水计算流速达到最大设计流速 3 倍或以上的情况下,部分钢筋混凝土管和硬聚氯乙烯管等非金属管道仍可正常工作。南宁市某排水系统,采用钢筋混凝土管,管径为 1800mm,最高流速为7.2 m/s,投入运行后无破损,管道和接口无渗水,管内基本无淤泥沉积,使用效果良好。根据塑料管道试验结果,分别采用含7和 14石英砂、流速为 7.0m/s 的水对聚乙烯管和钢管进行试验对比,结果显示聚乙烯管的耐磨性优于钢管。根据以上情况,规定通过试验验证,可适当提高非金属管道最大设计流速。 4.3 管 道 4.3.2A 埋地塑料排水管可采用硬聚氯乙烯管、聚乙烯管和玻璃纤维增强塑料夹砂管。近些年,我国排水工程中采用较多的埋地塑料排水管道品种主要有硬聚氯乙烯管、聚乙烯管和玻璃纤维增强塑料夹砂管等。 根据工程使用情况,管材类型、范围和接口形式如下: 1.硬聚氯乙烯管(UPVC),管径主要使用范围为 225mm400mm,承插式橡胶圈接口; 2. 聚乙烯管(PE 管,包括高密度聚乙烯 HDPE 管),管径主要使用范围为 500mm1000mm,承插式橡胶圈接口; 3. 玻璃纤维增强 塑料夹砂管(RAM 管),管径主要使 用范围为600mm2000mm,承插式橡胶圈接口。 随着技 术经济 的发展 ,还可 以采用 符合 质量要 求的其 他塑料 管道。 4.3.2 埋地塑料排水管的使用,应符合下列要求: 1 根据工程条件、材料力学性能和回填材料压实度,按环刚度复核覆土深度; 2 设置在机动车道下的埋地塑料排水管道不应影响道路质量; 3 埋地塑料排水管不应采用刚性基础。埋地塑料排水管道是柔性管 道,依据 “管土共同作用 ”理论,如采用刚性基础会破坏回填土的连续性,引起管壁应力变化,并可能超出管材的极限抗拉强度导致管道破坏。 4.3.2 塑料管应直线敷设,当遇到特殊情况需折线敷设时,应采用柔性连接,其允许偏转角应满足要求。试验表明:柔性连接时,加 筋管的接口转角5时无渗 漏;双璧波纹管的接口转角 79时无渗漏。由于不同管材采用的密封橡胶圈形式各异,密封效果差异很大,故允许偏转角应满足不渗漏的要求。 4.3.4 关于管道接口的规定。 4.3.4 管道接口应根据管道材质 和地质条件确定,污水和合流 污水管道应采用柔性接口。当管道穿过粉砂、细砂层并在最高地下水位以下,或在地震设防烈度为 7 度及以上设防区时,必须采用柔性接口。本次修订取消了可采用刚性接口的规定,将污水和合流污水管的接 口从“宜采用柔性接口”改 为“应采用柔性接口”, 防止污水外渗污染地下水。同时将“地震设防烈度为 8 度设防区时,应采用柔性接口”调整为“地震设防烈度为 7 度及以上设防区时,必须采用柔性接口”,以提高管道接口标准。 4.3.4A 当矩 形钢筋混 凝土箱涵 敷设在 软土地基 或不均匀 地层上 时,宜采用钢带橡胶止水圈结合上下企口式接口形式。 钢筋混凝土箱涵一般采用平接口的形式,其抗地基不均匀沉降能力较差,在顶部覆土和附加荷载的作用下,易引起箱涵接口上下严重错位和翘曲变形,造成箱涵接口止水带的变形,形成箱涵混凝土与橡胶接口止水带之间的空隙,严重的会使止水带拉裂,最终导致漏水。钢带橡胶止水圈采用复合型止水带,突破了原橡胶止水带的单一材料结构形式,具有较好的抗渗漏性能。箱涵接口采用上下企口抗错位的新结构形式,能限制接口上下错位和翘曲变形。 上海污水治理二期工程敷设的 41km 的矩形箱涵,采用钢带橡胶止水圈,经过二十多年的运行,除外环线施工时堆土较大,超出设计值造成漏水外,其余均未发现接口渗漏现象。 4.3.9 道路红线宽度超过 40m 的城镇干道,宜在道路两侧布置排水管道。 本规范 4.7.2 条规定:“雨水口连接管长度不宜超过 25m”,为与之协调,本次修订将“道路红线宽度超过 50m 的城镇干道” 调整为“道路红线宽度超过 40m 的城镇干道”。道路红线宽度超过 40m 的城镇干道,宜在道路两侧布置排水管道,减少横穿管,降低管道埋深。 4.3.10 重力流管道系统可设排气和排空装置,在倒虹管、长距离直线输送后变化段宜设置排气装置。设计压力管道时,应考虑水锤的影响,在管道的高点以及每隔一定距离处,应设排气装置;排气装置有排气井、排气阀等,排气井的建筑应与周边环境相协调。在管道的低点以及每隔一定距离处,应设排空装置。 重力流管道在倒虹管、长距离直线输送后变化段,会产生气体的逸出,为防止产生气阻现象,可设置排气装置。 当压力管道内流速较大或管路很长时必须有消除水锤的措施。为使压力管道内空气流通、压力稳定,防止污水中产生的气体逸出后在高点堵塞管道,需设排气装置。上海合流污水工程的直线压力管道约1 km2km 设 1 座透气井,透气管面积约为管道断面的 1/81/10,实际运行中取得较好的效果。 为考虑检修,故需在管道低点设排空装置。 4.4 检查井 4.4.1A 污水管、雨水管和合流污水管的检查井井盖应有标识。一 般建 筑物和 小区均 采用分 流制排 水系统 。为 防止接 出管道 误接,产生雨污混接现象,应在井盖上分别标识“雨”和“ 污”,合流污水管应标识“污”。 4.4.1B 检查 井宜采用 成品井, 污水和 合流污水 检查井应 进行闭 水试验。 为防止渗漏、提高工程质量、加快建设进度,作此规定。条件许可时,检查井宜采用钢筋混凝土成品井或塑料成品井,不应使用实心黏土砖砌检查井。污水和合流污水检查井应进行闭水试验,防止污水外渗。 4.4.6A 设置在主干道上检查井的井盖基座宜和井体分离。采用井盖基座和
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