談雨水重現(xiàn)期和徑流系數(shù)的選擇

趙 榮 馨

(1.太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024; 2.太原市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，山西 太原 030002)

雨水徑流系數(shù)和重現(xiàn)期的確定直接影響著一個城市抵御雨水安全的能力和其雨水設(shè)施造價的多少。所以如何選擇雨水徑流系數(shù)和重現(xiàn)期，在雨水工程中起著關(guān)鍵的作用。本文以太原市汾東商務(wù)區(qū)為例，對雨水規(guī)劃設(shè)計中重現(xiàn)期和徑流系數(shù)的選擇對城市安全、生態(tài)及經(jīng)濟的影響進行分析。

太原市汾東商務(wù)區(qū)位于太原市南部，面積約25.5 km2，該區(qū)域是太原市的重點發(fā)展地區(qū)，該處的雨水工程設(shè)施的安全和一流直接關(guān)系著該地區(qū)的安全和日后的發(fā)展。

1 暴雨強度公式

暴雨強度公式采用太原市市政工程設(shè)計研究院1982年編制的太原地區(qū)暴雨強度公式:

對于同一個地區(qū)，暴雨強度公式中只有兩個因素是可變化的，就是暴雨重現(xiàn)期和徑流系數(shù)，這兩個數(shù)值的選用，直接制約著城市的雨水安全以及雨水工程管線泵站等的規(guī)模造價等。

2 暴雨重現(xiàn)期

2.1 暴雨重現(xiàn)期的選擇

太原市的常規(guī)做法為徑流系數(shù)0.6，暴雨重現(xiàn)期是1年;其他城市重要地區(qū)的暴雨強度分別是:北京是3年～10年、上海5年、香港全區(qū)10年，重要干管為100年，由于汾東商務(wù)區(qū)位于太原市重點發(fā)展地區(qū)，筆者認(rèn)為最少應(yīng)該選擇3年～5年。

2.2 暴雨重現(xiàn)期對造價的影響

同樣的徑流系數(shù)，重現(xiàn)期每增加一年，經(jīng)計算雨水管徑會增加一號，造價會相應(yīng)增加約20%。由此看來，重現(xiàn)期的增加會使得造價增加，徑流系數(shù)如表1所示:造價的增加，也是一些部門不愿意提高城市雨水重現(xiàn)期的原因。

表1 暴雨重現(xiàn)期對造價的影響

3 徑流系數(shù)的選擇與暴雨重現(xiàn)期的關(guān)系

另外一個增加城市安全性的方法，就是減少雨水徑流系數(shù)。

作為城市的雨水管線及泵站設(shè)施，一定要保證城市的安全性，所以在計算雨水管線管徑時，徑流系數(shù)還是取0.6。筆者在做此工程時，做過一個計算，把徑流系數(shù)取0.6，重現(xiàn)期為1年，計算出雨水流量，把雨水徑流系數(shù)減少到0.5，反算重現(xiàn)期，則重現(xiàn)期可以達到1.7年;如果把徑流系數(shù)控制在0.4，則重現(xiàn)期可以達到3.7年;參數(shù)選擇為重現(xiàn)期3年，徑流系數(shù)為0.6，把徑流系數(shù)減少到0.5～0.4，則可以達到重現(xiàn)期為6年～20年的防御能力，如表2所示。

表2 徑流系數(shù)與重現(xiàn)期的關(guān)系

由此可見，在源頭上雨水徑流系數(shù)減少，可以極大的改變城市雨水工程設(shè)施的防御能力。

4 徑流系數(shù)控制

4.1 徑流系數(shù)控制目標(biāo)

該區(qū)域雨水徑流控制目標(biāo):通過滲、蓄、滯、截等各種措施，將區(qū)域綜合徑流系數(shù)控制在0.50以下，并建議將該指標(biāo)納入城市管理和開發(fā)。

4.2 徑流控制措施

4.2.1 綠地系統(tǒng)的形式

加強綠地系統(tǒng)建設(shè)，增強綠地調(diào)蓄功能，在城市綠化設(shè)置時，應(yīng)考慮綠化對雨水蓄滲的作用，建設(shè)多種形式的綠地系統(tǒng)。

1)建設(shè)下凹式綠地，蓄滲雨水徑流。2)提倡屋頂綠化，收集屋頂雨水。3)采用雨水淺層地下蓄滲技術(shù)，加強雨水蓄滲。

4.2.2 設(shè)滲透性路面，增強道路雨水滲透

推廣采用透水性路面，以減少地區(qū)雨水徑流。行車道、人行道、廣場、停車場等人工地面，盡量采用多孔瀝青或混凝土、植草磚、連鎖磚鋪面等透水性鋪面。透水鋪面是先在裸露土壤上鋪設(shè)透水良好的砂石層，再以水泥磚、植草磚等透水性路面材料平鋪干砌而成。透水化設(shè)計可以有效降低雨水徑流量，并且具有改善都市水循環(huán)的生態(tài)作用。

4.2.3 建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施

太原市降水的年內(nèi)分配極為不均勻，雨水多集中在夏季。因此在南部區(qū)域建設(shè)中，根據(jù)情況建設(shè)部分雨水調(diào)蓄設(shè)施，可以起到削減洪峰流量、貯存雨水、減少管網(wǎng)規(guī)模、補充水資源的作用。該區(qū)域結(jié)合規(guī)劃新開河渠和緩洪池等，設(shè)置若干調(diào)蓄設(shè)施。

4.2.4 徑流污染控制

該區(qū)域在建設(shè)中應(yīng)考慮對雨水徑流污染進行控制，除了城市對大氣污染的控制之外，新區(qū)建設(shè)時可推廣設(shè)置路面雨水截污裝置。為了控制路面帶來的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等污染物，可在雨水口和雨水井設(shè)置截污掛籃和專用編織袋等，或設(shè)計專門的浮渣隔離、沉淀截污井，這些設(shè)施需要定期清理。還可結(jié)合道路設(shè)置的生態(tài)草溝來減少流入雨水內(nèi)的污染。

5 雨水綜合利用

5.1 雨水直接利用

太原市南部區(qū)域?qū)τ诖笮凸媒ㄖ⒕幼^(qū)、建筑群等屋面及地面雨水，收集和一定處理后，可用于景觀水體、綠化、道路沖洗，如圖1所示。

圖1 屋面雨水利用模式圖

5.2 雨水間接利用

雨水間接利用可以考慮截流徑流將雨水下滲回灌地下，在減少徑流雨水量的同時，可以補充涵養(yǎng)地下水資源，改善生態(tài)環(huán)境，防止地面沉降。城市建設(shè)過程中可以在建筑區(qū)域附近的綠化帶、休閑廣場周邊綠化帶等地設(shè)置“雨水花園”對雨水進行間接利用?？梢詫⒊鞘械牟粷B透表面，如屋頂、車道、人行道、停車場排出的雨水收集起來。通過“雨水花園”收集到的雨水用于灌溉植被、滋潤土壤或者補充地下水。植物的根系和土壤中的微生物能吸收水中的污染物，還可以起到進一步凈化雨水的作用，雨水在不斷流淌的過程中也能充分地滲透到土壤中。

6 實施保障措施

該區(qū)域建設(shè)要想實現(xiàn)徑流系數(shù)的控制，實現(xiàn)生態(tài)、一流、安全的雨水工程設(shè)施，必須從管理和法律上保障。

首先，區(qū)域開發(fā)應(yīng)按照低影響開發(fā)理念進行雨水綜合管理。其核心是基于源頭控制理念，構(gòu)建與自然相適應(yīng)的排水系統(tǒng)，合理利用景觀空間和采取相應(yīng)措施對暴雨徑流進行控制。

另外，就是用法律來約束。在小區(qū)的審批階段就限制徑流量。許多發(fā)達國家都用法律來實現(xiàn)雨水管理的做法。如德國的建設(shè)法規(guī)以法律條文的形式對雨水徑流有相應(yīng)規(guī)定;美國對新區(qū)建設(shè)強制實行要求新建或者改建開發(fā)區(qū)，必須內(nèi)部采用雨水徑流控制措施和雨水綜合利用設(shè)施，從而減輕雨水徑流對市政雨水的壓力。以法律形式保證雨水的資源化利用。

筆者認(rèn)為，在現(xiàn)階段實施“徑流零增長”不是太現(xiàn)實，但是建議在城市城建規(guī)劃管理部門審批該區(qū)域新建項目時，強制要求其徑流量，強制開發(fā)商建設(shè)雨水利用設(shè)施。從而減輕雨水徑流對雨水管網(wǎng)和河道水系的排澇壓力。

7 結(jié)語

綜合上述因素，筆者認(rèn)為該區(qū)域道路在做雨水工程設(shè)計時應(yīng)按照重現(xiàn)期3年，徑流系數(shù)0.6設(shè)計，但是在小區(qū)和區(qū)域管理中，要求大型小區(qū)和有條件的大型公建要建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施，控制徑流系數(shù)在0.4～0.5，并且納入城市規(guī)劃管理內(nèi)容中，讓其強制執(zhí)行。加強對城市雨水綜合利用設(shè)施的建設(shè)，這樣可以保證城市的設(shè)施安全并且大幅度提高其設(shè)施的防御能力。