浅析小区排水与城区排涝的区别及联系

2014-01-29蔡伯宁

治淮 2014年7期

蔡伯宁石炜

浅析小区排水与城区排涝的区别及联系

蔡伯宁石炜

北京“7.21”暴雨致灾，使得城区排涝问题越来越受到关注，而城区排涝涉及小区排水以及河道排涝两部分，分别由城建部门和水利部门负责。由于行业标准与学科侧重点不同，二者的关系以及标准、参数确定等问题争议颇多，给实际工作带来诸多不便，因此，有必要进行分析和研究。

一、城镇排涝与小区排水的关系

1.城镇排涝与小区排水的定义与比较

建设部颁发的《城市排水工程规划规范》（GB50318—2000）对城镇排涝的定义为：城镇排涝是解决城镇范围内雨水过多或超标准暴雨以及外来径流注入对城镇的威胁，城市雨水工程无法解决而建造的规模较大的排水工程，一般属农田排水或城市防洪的范围。《室外排水设计规范》（GB50014-2006)对小区排水工程的定义为收集、输送、处理和处置雨、污水的工程。

根据二者的定义，共同目标均是要在一定的时间内将城镇范围内的积水排出，使雨水不致给人民生产生活造成不便，涝水不致造成大的灾害。一般情况下，影响排涝、排水工程规模的主要因素是雨水，因此，本文以下所指的排水主要为排雨水而不涉及污水。

小区排水是将城镇地面雨水产流，利用地面返坡、落水井、雨水管网等排水设施排入支、干流沟渠或河道；城镇排涝是将汇入雨水骨干管道、河道沟渠、湖泊水塘的超过正常蓄水位的水量排至域外。小区排水的建设内容为城市小区的排水管网建设，计算内容侧重小汇流面积雨水管渠的流量计算；城镇排涝的建设内容为内河、排水沟渠整治和排涝闸站的建设，计算内容以水文计算为主，通过产、汇流计算推求设计流量。二者虽有区别，但从产流、汇流到设施等方面有密切的联系。

2.城镇排涝与排水标准计算方法的确定

据以上论述，小区排水是解决小区域地面雨水的排放问题，而城镇排涝则是解决大区域沟河超出正常蓄水量的排出问题。将小区排水、排涝划分开，有利于分别采取合适的数学模型，确定工程措施及其规模。

小区排水关心的主要是小区域地面产汇流对地面附着物的影响，根据有关研究及规范，影响小区域地面产汇流的因素多为短历时暴雨，从地面集水（一般为5～15min）、雨水在管渠内流动至排入承纳体总时间一般在2h以内。因此，小区排水的标准宜按短历时降雨重现期确定，这也与现行《室外排水设计规范》规定的雨水管渠设计重现期的确定标准相一致。根据该规范，短历时暴雨重现期按暴雨强度公式编制方法取样计算，其计算公式及参数根据各城镇实测资料进行率定选用，设计重现期一般选用0.5～3年，重要干道、重要地区或短期积水能引起较严重后果的地区一般选用2～5年，并应与道路设计协调。

城镇排涝主要考虑城镇各小面积雨水承纳体及相应排涝设施对雨水的调蓄及控制能力的大小。由于城镇雨水承纳体多为具有一定调蓄能力的河湖、沟塘及低洼地，考虑沟河调蓄作用，影响城镇排涝的降雨多为较长历时的暴雨。根据有关水文计算规范，一般按最大24h暴雨产生的雨水量考虑调蓄作用，以确定排涝工程的标准及规模。因此，城镇排涝标准宜按较长历时降雨重现期确定。长历时降雨重现期的计算与短历时有所不同，以最大24h暴雨重现期的计算为例，在降雨资料系列中，每年只取该年最大24h暴雨参与计算。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），并参照《水利动能设计手册·治涝分册》确定为：地市级及以上城市的排涝标准为20年一遇最大24h暴雨24h排出，县级及以下城镇的排涝标准为10年一遇最大24h暴雨24h排出，特别重要地区和次要地区可提高或降低标准设计。经多年实践，基本满足城镇排涝需要。

3.城镇排涝与小区排水标准的大致关系

城镇排涝与小区排水标准在计算方法上的不同，可能造成按两种方法确定的排涝、排水设施不相适应。因此，有必要探讨城建和水利部门各自采用的设计重现期衔接问题，保证用城建部门雨水管渠设计的小区域雨洪流量能够同按水利部门设计的大区域雨洪流量相匹配。

分析二者的关系，可以从短历时暴雨资料按不同取样方法（暴雨强度公式法为多个样，水利部门分析采用单个样）分析同一设计暴雨的重现期，确定二者对应关系，也可根据不同方法（城建暴雨强度公式法、水利水文计算公式法）分析。以江苏省淮安市城区河道排涝模数与市政管网排水模数对比，淮安市城镇排涝与小区排水标准的大致关系为：当城镇管网排水设计暴雨重现期为1年

时，河道相应的城区河道排水设计暴雨重现期为7～18年；当管道设计暴雨重现期为2年时，河道相应的排涝设计暴雨重现期为16～29年；当管道设计暴雨重现期为3年时，河道相应的排涝设计暴雨重现期为17～31年。

由于城镇排涝与小区排水在范围及计算方法上的不同，其相应标准之间只是有一个大致对应关系，而非绝对严格的对应关系。

二、城镇排涝与小区排水关系应用

1.城镇排涝设计流量计算方法

城镇按地形特征分为无调蓄区、有调蓄区两种排涝系统类型，根据各自特点确定排涝系统内的排涝设施及相应规模。

（1）无调蓄区设计排涝流量计算

无调蓄区指在排涝区内基本无河湖、沟塘等调蓄水面，如人口密集的老城区等多属此种类型。其排涝方式主要为管道汇流直排至排涝站，再由排涝站排往承泄区，由于基本无调蓄，暴雨需在短时间内抢排，使路面积水迅速排除，这种情况的排涝与排水流量差异不大。

（2）有调蓄区设计排涝流量计算

有调蓄水面的城镇排涝流量的推求与管道汇流直排的城镇排涝流量以及农村圩区工程排涝流量的计算有所不同。

根据上述分析，管道汇流直排（无调蓄区）排涝流量按暴雨强度公式计算，即按短历时暴雨可控制排涝设施规模，而有调蓄区因河湖、沟塘的调蓄作用，决定排涝设施规模大小的降雨多为长历时暴雨，此时，暴雨强度公式不再适用于计算有调蓄区设计排涝流量。从暴雨强度公式的编制来看，主要根据5、10、15、20、30、45、60、90、110min共九个历时的设计降雨进行分析确定各计算参数，因此，暴雨强度公式的适用范围宜确定在控制性降雨不超过2h的情况，主要应用于确定雨水管网规模，使降下来的暴雨在短时间内抢排，以保证路面或低洼区积水迅速排除。

对于有调蓄区的排涝流量计算方法，可沿用类似农田排涝计算方法，采用的控制性降雨历时为24h，其排涝标准按前文的原则合理选用。排涝流量采用排涝模数法计算，径流系数宜根据地面不同附着物的特性合理选用。

2.建立和谐的小区排水、城区排涝体系的基本条件

有调蓄区的排涝体系不仅可减少涝灾发生的次数，降低排涝费用，而且有利于所在城区水环境的改善与美化。因此，建议在老城改造、新城建设过程中，应有意地为建立和谐的小区排水、排涝体系创造基本条件：（1）保留原有沟塘、洼地等调蓄水面，有条件的地区尽量适当增大调蓄体的调蓄作用。（2）城镇雨水管渠汇入城镇排涝沟渠的端口宜分散布置，尽量利用排涝渠系对城镇雨水的消纳，减少排涝设施规模