淄博新暴雨強(qiáng)度公式下LID 建設(shè)影響探討

徐繼偉

（淄博市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 淄博255037）

0 引 言

暴雨強(qiáng)度公式是城市雨水排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基本依據(jù)之一。

近些年，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速的發(fā)展，城市建設(shè)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大。建筑密度加大、不透水路面增多等各種因素使雨水徑流量增大。受全球氣候變化影響，區(qū)域極端暴雨事件頻發(fā)，導(dǎo)致城市出現(xiàn)排水不暢和內(nèi)澇現(xiàn)象。為了落實(shí)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》（國辦發(fā)[2013]23 號）精神，原有暴雨強(qiáng)度公式因年代久遠(yuǎn)，且推導(dǎo)公式所采用的原始資料已不夠準(zhǔn)確，急需對暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行重新修編，確保滿足作為城市雨水排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基本依據(jù)的要求。

低影響開發(fā)理念（low impact development，LID）是20 世紀(jì)90 年代末發(fā)展起來的暴雨管理和面源污染處理技術(shù)，旨在通過分散的、小規(guī)模的源頭控制來達(dá)到對暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染的控制，使開發(fā)地區(qū)盡量接近自然的水文循環(huán)。它是一種可輕松實(shí)現(xiàn)城市雨水收集利用的生態(tài)技術(shù)體系，其關(guān)鍵在于原位收集、自然凈化、就近利用或回補(bǔ)地下水。同時(shí)，主要通過生物滯留設(shè)施、屋頂綠化、植被淺溝、雨水利用等措施來維持開發(fā)前原有水文條件，控制徑流污染，減少污染排放，實(shí)現(xiàn)開發(fā)區(qū)域可持續(xù)水循環(huán)。

在實(shí)際市政工程設(shè)計(jì)中，暴雨強(qiáng)度與低影響開發(fā)建設(shè)都將影響實(shí)際雨水管道的雨水流量計(jì)算。取不同的暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期、徑流系數(shù)等參數(shù)，都將對雨水設(shè)計(jì)流量產(chǎn)生影響。

1 新舊暴雨強(qiáng)度公式對比與原因分析

淄博市原有暴雨強(qiáng)度公式是淄博市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院編制[源自《給水排水設(shè)計(jì)手冊·第5 冊·城鎮(zhèn)排水》（第二版）]。

新的暴雨強(qiáng)度公式是由淄博市氣象局、淄博市住建局審核，淄博市氣象局編制的新一版主城區(qū)暴雨強(qiáng)度公式。其采用年最大值法取樣、皮爾遜Ⅲ型分布曲線擬合、最小二乘法率定參數(shù)，推薦淄博市新編暴雨強(qiáng)度公式如下：

式中：P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，a；q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/s·hm2；t為降雨歷時(shí),min。

選取5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min 共11 個(gè)歷時(shí)不同重現(xiàn)期原有公式計(jì)算值與修編暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算值的比較（見表1），根據(jù)差率表中的數(shù)據(jù)可以看出：低重現(xiàn)期2～5 a，新公式計(jì)算值比原公式計(jì)算值偏低0.078%～10.134%；重現(xiàn)期越大、歷時(shí)越長，新公式計(jì)算值比原公式計(jì)算值偏低幅度越來越小。高重現(xiàn)期10～100 a，重現(xiàn)期越大、歷時(shí)越長，新公式計(jì)算值比原公式計(jì)算值從偏低到偏高，偏高幅度在6.5%以內(nèi)。

造成以上差異的原因，是原有公式和新修訂公式的基礎(chǔ)資料取樣方式不同。原有公式所用資料陳舊，不能反映當(dāng)前的降雨特征，達(dá)不到規(guī)范規(guī)定的至少連續(xù)30 a 以上的要求。新公式嚴(yán)格根據(jù)淄博市氣象站1981—2013 年近33 年自記雨量記錄資料，統(tǒng)計(jì)樣本準(zhǔn)確可靠，樣本充足且能反映當(dāng)前的降雨特征。同時(shí)嚴(yán)格按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）規(guī)定的方法對暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行推求。

表1 原有暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算值與新編暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算值比較

2 低影響開發(fā)工程建設(shè)中校驗(yàn)新公式

從2015 年開始，我院在城市排水工程相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)中均采用新暴雨強(qiáng)度公式作為技術(shù)依據(jù)。結(jié)合具體工程設(shè)計(jì)和建成后實(shí)際運(yùn)營效果，具體分為以下2 種情況：

2.1 老舊小區(qū)改造建設(shè)

老舊小區(qū)通常是指單位制改革之前，由政府、單位出資建設(shè)的居住區(qū)。與1998 年商品房改革之后建設(shè)成的居住區(qū)相比，老舊小區(qū)大多已跟不上時(shí)代的發(fā)展。老舊小區(qū)內(nèi)通常為單一排水系統(tǒng)，即雨污合流系統(tǒng)。2015 年起，我院承擔(dān)了淄博市中心城區(qū)53 個(gè)老舊小區(qū)雨污分流改造工程設(shè)計(jì)。這53 個(gè)老舊小區(qū)分布于淄博市中心城區(qū)，主要集中在老城區(qū)。在改造設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)雨污分流，新增加了雨水管道和收集系統(tǒng)。新雨水管網(wǎng)的建設(shè)，一方面，減輕了污水處理廠在雨季時(shí)的負(fù)荷；另一方面，增加了城區(qū)內(nèi)幾條河道的泄洪壓力。老城區(qū)內(nèi)主要防洪河道有2 條，為澇淄河和豬龍河。城區(qū)內(nèi)2 條河道防洪能力為100 a一遇，排澇條件比較好，不易形成澇災(zāi)。一利一弊，綜合比較，從城市運(yùn)營來看，利大于弊。老舊房屋原地下部分防水防滲質(zhì)量參差不齊，不具備實(shí)施下滲路面等低影響建設(shè)措施的條件，只能在小區(qū)內(nèi)面積較大花園和廣場集中設(shè)置雨水調(diào)蓄設(shè)施。在有條件的地方改造雨水落水管、增設(shè)雨水收集器，來實(shí)現(xiàn)低影響開發(fā)的改造理念。

此種情況下，采用新暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算確定計(jì)算流量比舊公式計(jì)算的流量約小5%。計(jì)算設(shè)計(jì)雨水流量確定管道管徑時(shí)，考慮落實(shí)的部分低影響開發(fā)建設(shè)設(shè)計(jì)，并預(yù)留一部分余量，最小管徑采用d400管道。2015 年底竣工至今運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，未出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象。

2.2 新規(guī)劃區(qū)域、新建小區(qū)建設(shè)

以淄博經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院淄博校區(qū)項(xiàng)目為例。該項(xiàng)目位于淄博經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)魯泰大道以南，規(guī)劃支路以北，廣州路（西十五路）以西，規(guī)劃總用地面積為56.3 hm2，總地上建筑面積為41 萬m2，地下面積約為4 萬m2，規(guī)劃總?cè)丝?.6 萬人。雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P取3 a。根據(jù)匯水范圍內(nèi)的用地性質(zhì)，經(jīng)加權(quán)平均確定匯水區(qū)域綜合平均徑流系數(shù)為0.55。校區(qū)內(nèi)規(guī)劃和設(shè)計(jì)落實(shí)低影響開發(fā)理念措施如下：

（1）綠化率提高到55.29%，使降水首先做到下滲，避免過早形成地面徑流。

（2）在中心區(qū)域規(guī)劃建設(shè)一處景觀水系，兼作雨水調(diào)蓄水池。水體面積24 380.3 m2，水體體積約44 000 m3，其中調(diào)蓄容積約7 300 m3。

（3）分片排水。校內(nèi)湖周邊地塊的雨水就近排至校內(nèi)湖，對地塊內(nèi)的降水進(jìn)行調(diào)蓄，以滿足日常綠化用水需要。其他外圍地塊雨水就近排至市政雨水管道。分片排放，雨水管道管徑為d400～d800，相比集中排放，管徑顯著減小。

（4）超標(biāo)雨水排放。校內(nèi)湖設(shè)d1200 溢流管排至市政雨水管道，防止區(qū)域內(nèi)超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)降水造成長時(shí)間內(nèi)澇。

（5）景觀豎向設(shè)計(jì)中結(jié)合校區(qū)豎向預(yù)留部分排水通道，在景觀湖周邊留幾處雨水可直排至湖的排水植草溝，在校區(qū)外環(huán)路外側(cè)，留幾處向外排至周邊道路的排水植草溝，并對應(yīng)在圍墻下部設(shè)排水口，滿足超標(biāo)雨水排放，減少暴雨時(shí)校區(qū)內(nèi)部積水。

此種情況下，在規(guī)劃設(shè)計(jì)源頭上推廣低影響開發(fā)理念，增加綠化面積率，合理利用豎向。對降水采取滲、灌、調(diào)、蓄、排的理念來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在源頭上對暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染進(jìn)行控制。采用新暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算，結(jié)合豎向設(shè)計(jì)，對雨水管道管徑未增加，積極利用學(xué)校園區(qū)內(nèi)低影響開發(fā)建設(shè)設(shè)施，充分發(fā)揮下滲為主、調(diào)蓄水體的作用。

3 結(jié) 論

具體設(shè)計(jì)時(shí)，雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期多取2～5 a。暴雨強(qiáng)度公式中的參數(shù)——計(jì)算雨水管渠降雨歷時(shí)t在選用時(shí)，根據(jù)小區(qū)規(guī)模，多在15～30 min 內(nèi)。此時(shí)新暴雨強(qiáng)度公式所計(jì)算的數(shù)值比原先暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算的數(shù)值差率值偏低6.7%～3.5%。在老舊小區(qū)改造中，仍不建議對設(shè)計(jì)雨水管道管徑進(jìn)行縮小一號處理。而在新規(guī)劃區(qū)域，由于低影響開發(fā)理念的落實(shí)，首先考慮雨水的攔截和調(diào)蓄，合理利用，所以雖然設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，但在確保不產(chǎn)生長時(shí)間內(nèi)澇的情況下，雨水設(shè)計(jì)管道的管徑不可盲目增大。雨水管徑的增大，雖提高了泄水能力，但會對下游管道、河道產(chǎn)生較大壓力，造成區(qū)域的影響。當(dāng)計(jì)算匯水面積超過2 km2時(shí)，還應(yīng)根據(jù)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范建議，采用數(shù)學(xué)模型法進(jìn)行雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算。

4 結(jié) 語

淄博新暴雨強(qiáng)度公式下對雨水工程設(shè)計(jì)參數(shù)產(chǎn)生一定影響，結(jié)合近幾年具體設(shè)計(jì)，低影響開發(fā)建設(shè)理念的措施應(yīng)積極落實(shí)，分析情況區(qū)別對待。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)漸漸提高。一方面，建議每隔10 a 用更加完善的降雨資料和新型編制方法對暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行誤差復(fù)核或修編。另一方面，需考慮整個(gè)區(qū)域的環(huán)境容量，綜合考慮各種因素的影響，最終用更加科學(xué)、有效的方法指導(dǎo)具體的設(shè)計(jì)。