城市雨水排水系统设计方案

城市雨水排水系统设计方案探讨
摘要：随着城镇大面积的建设项目不断兴建,带来区域雨水排水系统设计问题。

本文通过工程项目实例对大面积城市雨水排水系统设计方案进行探讨，对重力自流雨水排水系统与增设泵站的雨水排水系统应用分析，同时对雨水泵站位置的设计进行比较分析，从技术合理性、经济性及管理方面，提出雨水排水系统优化方案设计的结论与建议，有助于设计与管理人员对类似项目的思考与改进。

关键词：雨水；排水系统；重力自流；泵站；优化
中图分类号：s276 文献标识码：a 文章编号：
近年来，随着城镇化建设的推进，各地区大力兴建小城镇和经济开发区。

大面积的雨水排水系统设计是给排水设计人员经常面临的工作，而因为多种原因，特别是设计人员的设计思路限制未能做到最优化设计，容易导致工程投资和施工难度的加大。

本文以一个工程项目为例，对雨水系统方案设计进行分析论述，探讨最优化的方案设计，以期有助于类似工程设计。

一、城镇雨水排水系统
城镇化建设一般会造成较大面积的硬化地面和屋面，从而在降雨瞬时形成较大的地面径流，需要通过雨水排水设施快速排除至小区与道路以外，以保证地块安全及居民的出行便利。

因而，一套行之有效的城镇雨水系统显得非常必要。

通常一个完整的雨水排水系统由以下几个部分组成[1]：1、建筑物的雨水管道系统和设备（主要收集屋面雨水并将雨水排入室外雨水管渠系统中），2、小区或工厂
雨水管渠系统，3、街道雨水管渠系统，4、排洪沟，5、出水口。

本文探讨的城镇雨水排水系统主要指市政道路上雨水排水系统，也即街道雨水管渠系统。

根据项目情况不同，一般可采用重力自流雨水排水系统或增设雨水泵站的雨水排水系统。

当地块距离排放水体较近，雨水管道长度不长，并且水体高水位能满足地块自流排水要求时，可考虑采用重力自流排水系统。

当地块距离排放水体较远，雨水管道长度较长，并且水体高水位不能满足地块自流排水要求时，则需要增设雨水泵站，经提升后排入受纳水体，此为增设雨水泵站的雨水排水系统。

重力自流雨水排水系统无需设置雨水泵站，可减少泵站投资和日常运行管理费用，而增设泵站的雨水排水系统则相反，费用相对较高。

两种排水系统可根据工程实际情况选用。

二、某项目雨水排水系统方案设计
华北地区某居住小区项目占地约220ha，项目区地势平坦，南侧有一条河道，可作为该项目雨水排放出路。

项目区内规划东西向三条干路，规划南北向九条干路与支路。

针对该项目进行雨水工程方案设计。

雨水排水系统设计思路
首先，确定采用当地的暴雨强度公式，并采用推理公式计算雨水设计流量[2]，即采用下
述公式：
式中：q——雨水设计流量 (l/s)；q——暴雨强度 (l/(s·ha))；f——收水面积 (ha)；
ψ——综合径流系数；
根据《室外排水设计规范》[2]综合径流系数高于0.7的地区应采用渗透、调蓄措施。

汇水面积的综合径流系数应按地面种类加权平均计算。

雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定，重现期应采用1年~3年。

地面集水时间视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5min~15min。

相关参数结合当地设计经验及项目区情况采用如下：设计重现期取1年，地面集水时间取15min，综合径流系数ψ根据项目详规分析取0.5。

其次，划分排水区域，进行雨水管道定线，确定可能设置的调节池与泵站位置。

系统管线布置确定后根据雨水设计流量计算公式分段计算，确定各设计管段的管径、坡度、管底标高及埋深。

雨水排水系统方案
雨水排水系统方案直接影响雨水排放效果与工程投资。

本项目进行了三个方案比选。

方案一：采用雨水重力自流系统与增设泵站的雨水排水系统相结合的方式，雨水泵站布置于项目西侧绿地内。

靠近南侧河道的地块雨水就近重力自流入河，离河道较远的地块则通过管道收集后排入规划雨水泵站，并最终排入河道。

规划雨水泵站设计规模4.0m3/s。

沿道路铺设雨水管道管径为d400mm~d2200mm。

方案二：采用增设泵站的雨水排水系统的方式，雨水泵站布置于项目西侧绿地内。

本项目区全部地块雨水均通过管道收集后排入规
划雨水泵站，并经泵站提升后排入河道。

规划雨水泵站设计规模6.0m3/s。

沿道路铺设雨水管道管径为d400mm~d2400mm。

方案三：排水系统方式同方案一，雨水泵站布置于项目区居中位置的绿地内。

靠近河道的地块雨水就近重力自流入河，离河道较远的地块则通过管道收集后排入规划雨水泵站，并最终排入河道。

规划雨水泵站设计规模4.5m3/s。

沿道路铺设雨水管道管径为
d400mm~d2200mm。

根据三个雨水排水系统方案管道与泵站设计情况，进行投资估算，结果如表1。

表1雨水方案建安费估算表
方案分析
方案一与方案三均采用雨水重力自流系统与增设泵站的雨水排
水系统相结合的排水方式。

其雨水泵站设计规模均较方案二泵站设计规模小，减少了泵站规模与运行压力，从而，可减少泵站投资；另一方面，地面雨水可以最快的方式就近排入河道，符合雨水系统设计的基本原则。

方案一与方案三相比较，方案一泵站位于项目最西侧，雨水主干管较长，雨水流行时间长，相应暴雨强度降低，雨水泵站流量减小，但是干管埋深加深。

方案三泵站基本位于项目区居中位置，雨水管道埋深适中。

从工程投资方面可以看出，方案二投资最高，为11776.31万元；方案一投资次之，为10013.13万元；方案三投资最低，为9257.54
万元。

经比较分析，可以看出方案三系统设计在技术上是最优的方案，同时，也是投资最省的设计方案。

优化的设计方案不仅降低工程施工难度，同时，可为建设单位节省工程投资。

三、城镇雨水排水系统设计结论与建议
通过对上述工程项目雨水排水系统方案分析，可得出如下结论与建议。

（1）对于大范围的雨水系统应进行方案比选，以确定最佳的排水系统走向与泵站位置。

（2）雨水泵站尽量靠近受纳水体布置，并尽可能布置于系统居中位置，以减小干埋深，节约投资。

（3）对于靠近河道的地块，应尽可能考虑部分雨水就近入河，以减少汇入雨水泵站的雨水面积，降低泵站规模和下游干管管径，减少投资。

（4）通常在进行排水设计时，在控规阶段已给定雨水泵站用地，因而建议在进行规划时即考虑雨水泵站布置位置的合理性，或者在设计阶段进行优化调整泵站用地，以保证雨水排水系统的合理性，避免投资浪费。

在现阶段，由于工程推进速度较快，工程规划与设计周期较短，工程相关人员容易忽视雨水排水系统的合理优化而带来一些工程
设计的欠妥与浪费。

本文对雨水排水系统方案进行探讨、总结，希望通过交流学习、引起重视，将市政排水系统做到更佳。

参考文献：
[1] 孙慧修. 排水工程（上册），中国建筑工业出版社 ,1999 , 12
[2]室外排水设计规范（2011年版）gb50014-2006，中国计划出版社, 2011，12。