城市排水系統(tǒng)發(fā)展對雨季排水的影響

周欣榮

【摘 要】雨水排水系統(tǒng)作為城市的一項重要基礎(chǔ)設(shè)施，其在汛期發(fā)揮著重要的排澇作用。良好的雨水排水系統(tǒng)可避免發(fā)生城市內(nèi)澇，減少經(jīng)濟(jì)損失，保障城市的正常生產(chǎn)生活。就目前的城市排水系統(tǒng)發(fā)展情況而言，受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的限制，普遍存在著流量計算不合理、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不高、空隙容量利用不充分、施工質(zhì)量差等問題。本文從當(dāng)前雨水排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀出發(fā)，分析了排水系統(tǒng)存在的問題，并針對問題提出了解決對策。

【關(guān)鍵詞】城市；排水系統(tǒng)；汛期；內(nèi)澇

0.前言

城市是工商業(yè)發(fā)達(dá)、人口密集的地區(qū)，其是周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、文化政治中心，它在社會發(fā)展中具有十分重要的地位。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市規(guī)模的日益擴大，對城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也有了更多更高的要求。排水系統(tǒng)是組成城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分，其在市政建設(shè)、城市發(fā)展中具有重要意義。城市排水系統(tǒng)由污水處理系統(tǒng)和排水管網(wǎng)所組成，主要用于收集、處理城市雨水、生活廢水及污水。雨水排水系統(tǒng)在汛期發(fā)揮著重要的排澇作用。良好的雨水排水系統(tǒng)可避免發(fā)生城市內(nèi)澇，減少經(jīng)濟(jì)損失，保障城市的正常生產(chǎn)生活。

1.雨水排水系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀分析

雨水排水系統(tǒng)，是指收集、處理城市徑流的排水設(shè)施，它主要由雨水管道、明渠、滯留池、排水泵、雨水入口等設(shè)施組成。目前，城市人口的高度集中，城市規(guī)模的不斷擴大，不但加大了城市（人工流域）面積，同時也改變了資產(chǎn)結(jié)構(gòu)、地貌特征，城市的成災(zāi)機制、水文特性都出現(xiàn)了明顯的變化。城市面積的增大，加大了徑流系數(shù)、增加了洪峰流量、加快了洪峰的出現(xiàn)時間。但就目前的城市排水系統(tǒng)發(fā)展情況而言，受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的限制，普遍存在著流量計算不合理、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不高、保守利用空隙容量、施工質(zhì)量差等問題。

1.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不高

城市排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，通常以系統(tǒng)可排泄的暴雨的發(fā)生頻率（或重現(xiàn)期）來表示。受土地利用、地形、氣候、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市化進(jìn)程等情況的影響，不同國家或同一國家不同城市的排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也會有所不同。我國城市排水的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)多為0.33～1a，通常不超過5a（特殊地區(qū)不超過10a），相較于其他國家，我國的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低。

1.2流量計算公式不合理

在雨水排水系統(tǒng)設(shè)計中，雨水流量計算是重要的依據(jù)和基礎(chǔ)。我國的排水系統(tǒng)流量計算基本上都應(yīng)用推理公式法，即根據(jù)城市的暴雨強度公式計算出雨水流量。該方法中，對暴雨強度、計算公式都進(jìn)行了一定程度的假定和簡化，其與實際情況可能會有較大偏差，所以該方法獲得的設(shè)計流量難以符合實際的雨水產(chǎn)匯流情況。

1.3保守利用空隙容量

在排水系統(tǒng)設(shè)計中，我國引入了折減系數(shù)，通過空隙容積調(diào)洪，來減小設(shè)計流量、管渠斷面直徑，該方法有效降低了工程造價，但相應(yīng)地也降低了安全性。在按照滿流設(shè)計時，還考慮到了空隙容量的利用，這必將使部分管段發(fā)生超載，但是在設(shè)計規(guī)范中，并未對此進(jìn)行明確的規(guī)定。理論上來說，在設(shè)計雨水排水系統(tǒng)時，利用空隙容量進(jìn)行調(diào)洪是合理的，但同時也是保守的。

2.雨水排水系統(tǒng)的建設(shè)對策

2.1選擇合理的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

在確定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，采用成本效益分析法。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較高的系統(tǒng)，有利于防止地面積水，但其工程造價也相對較高；設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低的系統(tǒng)，工程造價相對更低，但更容易發(fā)生地面積水，情況嚴(yán)重者還會帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在確定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，要從我國國情出發(fā)，綜合考慮政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面影響，選擇合理的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。目前常采用的重現(xiàn)期有：0.25a、0.33a、0.5a、1a、2a、3a、5a、10a八個標(biāo)準(zhǔn)。從實踐情況來看，我國排水系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)存在偏低而單一的問題。較之于歐美國家根據(jù)最大徑流法設(shè)計的5～15a的重現(xiàn)期，我國的重現(xiàn)期為0.5～3a，同時還考慮了空隙容積調(diào)洪，二者有著很大差距。所以有必要提高降雨重現(xiàn)期，以降低因地面積水導(dǎo)致的各種損失。筆者認(rèn)為從現(xiàn)代化、城市化發(fā)展需要來看，重現(xiàn)期有必要擴大至1.5a以上，對20a以下的重現(xiàn)期雨強進(jìn)行重點分析。

2.2使用科學(xué)的流量計算方法

近年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，對推理公式法局限性認(rèn)識的不斷深入，一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在眾多排水系統(tǒng)設(shè)計中采用了計算機模型，僅在小型排水系統(tǒng)中沿用推理公式法。計算機模型系統(tǒng)設(shè)計，對雨水管渠的設(shè)計指標(biāo)、水利狀況的要求更加細(xì)致、科學(xué)，設(shè)計方法和標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)。我國的《室外排水規(guī)范》中規(guī)定，雨水管渠設(shè)計要使用推理公式法。與計算機模型相比，推理公式法更簡便、實用，但其本身的缺陷，更容易導(dǎo)致地面積水、內(nèi)澇現(xiàn)象。因此，我國的城市排水系統(tǒng)設(shè)計，也應(yīng)當(dāng)研究應(yīng)用計算機模式，提高設(shè)計流量的精度，提高雨水排水能力。

2.3合理利用空隙容量

推理公式法下計算出的設(shè)計流量，在考慮折減系數(shù)后，設(shè)計流量就會比計算所得值更小，利用管渠空隙來平衡最大徑流量，以降低工程造價。然而，該種做法假定了管渠的運行能力等于設(shè)計能力，也就是洪災(zāi)頻率等于設(shè)計暴雨頻率，設(shè)計暴雨頻率越高，洪災(zāi)的發(fā)生頻率就越高。另外，排水管渠內(nèi)的水力狀況復(fù)雜，推理法無法明確管渠會不會超過滿管水位，設(shè)計規(guī)范也未對此加以規(guī)定。這都是導(dǎo)致我國城市頻繁發(fā)生內(nèi)澇、積水的主要原因。因此，空隙容量的利用必須具有合理性，對于空隙容積加大的系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)睦檬呛侠淼?、可行的，但對于空隙容積較小的系統(tǒng)，則不應(yīng)當(dāng)利用空隙容積調(diào)洪，若仍要采用此方法，就可降低暴雨頻率，從而達(dá)到合理的排水能力。

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