淺談?dòng)昱潘芫W(wǎng)設(shè)計(jì)的若干優(yōu)化方式及建議

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，對(duì)其相關(guān)的基礎(chǔ)配套設(shè)施提出了更高的要求。而在項(xiàng)目建設(shè)過程中，為保證場(chǎng)地雨水在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有組織的排出，設(shè)置安全、可靠、完善的室外雨水管網(wǎng)系統(tǒng)成為了項(xiàng)目安全運(yùn)行的基本條件。筆者根據(jù)多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)在場(chǎng)地雨排水設(shè)計(jì)過程中易出現(xiàn)的參數(shù)選取不合理、校核方法不正確、排水分區(qū)及管網(wǎng)系統(tǒng)布置不合理等共性問題，提出若干優(yōu)化方式及建議。

優(yōu)化方式

合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)

目前，國(guó)內(nèi)場(chǎng)地雨排水設(shè)計(jì)中，雨水設(shè)計(jì)流量一般采用推理公式法計(jì)算[1]

式中

Q—雨水設(shè)計(jì)流量（L/s）

q—暴雨強(qiáng)度[ L/(s·hm2）]

Ψ—徑流系數(shù)

F—匯水面積（hm2）

從推理公式可以看出，雨水的設(shè)計(jì)流量Q與暴雨強(qiáng)度q、徑流系數(shù)Ψ、匯水面積F的取值成正比關(guān)系。

式中

q—暴雨強(qiáng)度[ L/（s·hm2）]

t—降雨歷時(shí)（m in）

P—設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（年）

其中，暴雨重現(xiàn)期P的選擇對(duì)暴雨強(qiáng)度q影響最大，重現(xiàn)期合理選擇對(duì)整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。選取較大暴雨重現(xiàn)期能夠提高管網(wǎng)的排水安全性，但會(huì)增加工程投資和施工難度，而選用較小暴雨重現(xiàn)期雖然節(jié)約了工程投資，但也有可能出現(xiàn)系統(tǒng)排水量不足的情況。一般可根據(jù)GB50014《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》和《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的要求選取，但需要注意的是，也應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)于防水淹要求嚴(yán)格及特別重要區(qū)域，可酌情提高重現(xiàn)期選取標(biāo)準(zhǔn)。

徑流系數(shù)Ψ需根據(jù)規(guī)范并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地表情況合理選擇，對(duì)于復(fù)雜區(qū)域，應(yīng)按照GB 50014《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中給定各類地面徑流系數(shù)加權(quán)求得。

匯水面積F的劃分一般按照項(xiàng)目用地范圍進(jìn)行考慮，但若建筑物或建筑組團(tuán)修筑于低洼處或周邊環(huán)繞山體，則匯水面積應(yīng)考慮周邊匯水區(qū)域，同時(shí)設(shè)計(jì)雨水流量也應(yīng)考慮有區(qū)外匯入水量。

綜上，P、q、Ψ、F中任何一個(gè)變量都影響著整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此，合理選擇參數(shù)尤為重要，也是雨排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

合理劃定排水分區(qū)

在大范圍場(chǎng)地雨排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，由于不合理的雨排水分區(qū)，特別是單個(gè)分區(qū)匯水面積過大時(shí)，極有可能導(dǎo)致以下問題：

（1）系統(tǒng)母管長(zhǎng)度過長(zhǎng)；

（2）出水口附近管徑過大及管道敷設(shè)過深；

（3）投資過大；

（4）施工和維運(yùn)不便。

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，在雨排水系統(tǒng)中，母管長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則系統(tǒng)出現(xiàn)破損、堵塞的概率越大；而管道管徑以及敷設(shè)深度的加大，不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)投資明顯增加，而且施工難度加大，對(duì)于后期維護(hù)和整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行也產(chǎn)生不利影響。

為便于直觀比較，以下選用具體研究案例予以說明：

假設(shè)場(chǎng)地為理想狀況，即不考慮場(chǎng)內(nèi)其他管線，場(chǎng)地為平地，并且場(chǎng)地四周方向均有向外排水條件前提下，以某地區(qū)匯水面積1000m×500m場(chǎng)地為例，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10年，降雨歷時(shí)20m in，地面徑流系數(shù)0.65，管道坡度為2‰～3‰，雨水母管采用鋼筋混凝土管。

具體設(shè)計(jì)思路如下：

方案一：共劃分1個(gè)匯水分區(qū)，設(shè)置1套室外雨排水管網(wǎng)，向廠區(qū)單側(cè)排水，如圖1所示；

圖1 方案一示意圖

方案二：共劃分2個(gè)匯水分區(qū)，設(shè)置2套室外雨排水管網(wǎng)，向廠區(qū)兩側(cè)排水；如圖2所示；

圖2 方案二示意圖

方案三：共劃分4個(gè)匯水分區(qū)，設(shè)置4套室外雨排水管網(wǎng)，向廠區(qū)四周排水。如圖3所示；

圖3 方案三示意圖

筆者通過主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，即母管管徑、開挖土方量以及投資估算幾方面對(duì)3種方案進(jìn)行綜合比選，結(jié)果如下表所示：

表1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比選表

通過類比分析，場(chǎng)地雨水在有條件情況下，在合理范圍內(nèi)盡可能增加雨水分區(qū)，降低母管的管徑和敷設(shè)深度，對(duì)于整體項(xiàng)目投資的節(jié)約有較大優(yōu)勢(shì)。而且隨著管徑和敷設(shè)深度要求的降低，對(duì)于實(shí)際工程建設(shè)，例如，管溝開挖和支護(hù)、管道敷設(shè)、后期運(yùn)維均有不同程度的提高。

但需注意的是，在實(shí)際工程中，也要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，并通過經(jīng)濟(jì)比選確定最優(yōu)方案。

合理布置管網(wǎng)系統(tǒng)

雨水管網(wǎng)系統(tǒng)布置對(duì)排水影響巨大， 而采取合理順暢的管道布置不僅能夠使系統(tǒng)排水效果提高，更能降低造價(jià)，減少與其他管線碰撞并利于現(xiàn)場(chǎng)施工。

系統(tǒng)布線受區(qū)域地形影響較大，坡度過大，將導(dǎo)致管道的埋深增大，坡度過小，則導(dǎo)致管道管徑增加。建議在滿足坡度要求的前提下，可依照小管徑管道適當(dāng)選取稍大坡度，大管徑管道選取稍小坡度的組合方式。一般要隨坡就勢(shì)布置，盡量采取重力流形式，盡可能避免機(jī)械提升。雨水母管宜在匯水區(qū)域中心布置，盡可能使管線順直，提高管網(wǎng)中排水水利條件；管網(wǎng)敷設(shè)不宜設(shè)在交通繁忙和狹窄區(qū)域，并在滿足敷設(shè)深度和在冰凍線以下要求的前提下，不宜過深，也要盡可能的減少與其他重力流管線交叉碰撞。

雨排水系統(tǒng)的收水口應(yīng)布置在場(chǎng)地道路低點(diǎn)，為提高收水效果，應(yīng)優(yōu)先選用平立篦結(jié)合的聯(lián)合式雨水口，且道路兩側(cè)的路平石（路緣石的一種）應(yīng)向外有3cm坡度，以形成邊溝[2]。

管材選擇應(yīng)綜合考慮管道的承載能力、粗糙系數(shù)、造價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)施工等因素，在較小管徑下使用塑料管優(yōu)勢(shì)較大，而在大管徑情況下使用鋼筋混凝土管情況居多。工程中可根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行綜合比選確定。

正確的校核方法

正確的校核方法是驗(yàn)證雨排水系統(tǒng)排水能力可靠性的保障。

在進(jìn)行雨排水系統(tǒng)校核時(shí)，需注意當(dāng)雨水管道出口淹沒在水面下，屬淹沒出流的特殊情況。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)受到河水頂托作用的影響，管道實(shí)際排水能力有可能小于設(shè)計(jì)排水能力，進(jìn)行校核是非常必要的。

在校核計(jì)算中，建議采取相比于原設(shè)計(jì)重現(xiàn)期增加一級(jí)的方式進(jìn)行，即為校核重現(xiàn)期。

具體方法是假設(shè)管道排水量按設(shè)計(jì)流量計(jì)算、匯水區(qū)域封閉、降雨一定時(shí)間后管道開始排水、降雨均勻分布，在以上假設(shè)前提下，采用校核重現(xiàn)期計(jì)算。

合理的雨排水系統(tǒng)校核結(jié)果應(yīng)滿足場(chǎng)地積水高度不應(yīng)超過建筑物室內(nèi)地坪標(biāo)高，防止室外雨水進(jìn)入室內(nèi)的要求。

當(dāng)校核結(jié)果不能滿足時(shí)，應(yīng)考慮通過加大管徑、增大坡度等措施，對(duì)于防水淹要求嚴(yán)格及特別重要區(qū)域，必要時(shí)可考慮建設(shè)提升泵站。

結(jié)語

場(chǎng)地雨排水管網(wǎng)是各項(xiàng)目所必須的配套設(shè)施，其設(shè)計(jì)合理與否直接影響到項(xiàng)目總體投資、施工時(shí)間和項(xiàng)目未來運(yùn)行的安全可靠性。因此，優(yōu)化場(chǎng)地雨排水管網(wǎng)系統(tǒng)的研究意義重大。在設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮項(xiàng)目的實(shí)際需求和現(xiàn)場(chǎng)情況，在設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇、排水分區(qū)的劃定、管網(wǎng)系統(tǒng)的布置等方面，需注重合理性、實(shí)用性及安全性原則，并最終通過經(jīng)濟(jì)比選方式確定。