基于雨水资源化利用措施的校园雨水管网优化设计

王雪峰

（河北建筑工程学院，河北省 张家口075000）

近年来，随着我国城市化和现代化的进程加快，原有的生态环境发生改变，城市不透水表面所占比例的持续增加，大面积的硬化地面、屋面等使得天然的雨水蓄水功能丧失，雨水被集中快速排放.往往是一场暴雨就能使得城市陷入瘫痪，道路被淹没，交通严重拥堵，居民的生命及财产受到严重威胁，随着各种地下设施诸如地下车库、地下商场、地铁等建设的增加，使得城市受淹的威胁进一步加大［1－2］.城市雨水径流中亦含有大量的污染物，已成为城市水环境污染的主要来源之一［3］.雨水资源化利用的理念提倡将雨水加以储存利用、渗入地下和调控排放等措施使得雨水得以消减，它可以有效解决城市雨水内涝、减轻水质污染，同时对城市蓄洪防洪，改善生态环境，缓解用水紧张起着重要作用.

目前新建城区道路的雨水排放仍以“边沟—雨水口—连接管—市政雨水管网”等传统的排放模式，而在老城区或城乡结合部以沟渠排放为主，这种简单排放的模式越来越不适应现代城市的飞速发展，所暴露出的问题也越来越引起人们的重视.雨水资源化利用发展前景广阔，在国外发达国家城市雨水利用已经得到了长足的发展［4－6］，相关措施近年来在我国也得到了越来越多的重视和推广.由于实施雨水资源化利用措施后对传统的雨水管网设计有着较大影响，文章即以河北省某市新建高校校区为例，对比分析相关雨水利用措施对雨水管网设计参数产生的影响，旨在对城市雨水管网的规划设计提出借鉴经验，促进雨水资源化利用技术的推广.

1 概 况

河北省某市高校新建校区工程，项目规划总占地面积1176亩，其中，建筑占地面积31.1万m2.

2 工程设计

2.1 方案选择

雨水管网的优化是雨水资源化利用的一部分，从源头上消减雨水径流量是雨水利用的指导措施，通过分散设施对雨水径流进行源头控制，减小雨水径流流量，这样雨水不再主要依靠雨水管网排放，同时可以采用雨水生态化处理技术，将雨水管网收集后的雨水进行处理，处理后的雨水可以用于浇洒道路、景观用水及绿化浇灌等.

结合国内外经验，本工程考虑对校区人行道地面采用透水材料，使降水能够渗入地下，形成含水量较高的土壤层，由短期径流变成长期径流，同时可以补充地下水.透水地面的结构由下而上依次为土基、透水底基层、透水基层、透水找平层与透水砖面层组成，通常在面层边缘设有道牙等约束.园区在规划初期即有大面积的绿地，本工程采用下凹式绿地，即低于周围地面适当深度的绿地，可以使自身雨水不外排，周围地面的地表径流能流入绿地，使雨水在形成径流过程中渗入土壤，有效消减暴雨期形成的洪峰流量.大面积的草坪还可以有效去除雨水中的污染物，减轻环境污染.

图1 校园总体规划及雨水管网平面布置图

2.2 雨水管网设计参数选择

我国现行的城市排水规划设计方面的规范有《城市排水工程规划规范》（GB 50318—2000）和《室外排水设计规范》（GB 50014—2006）.雨水管道的管径采用推理公式计算确定，其基本设计参数包括重现期、径流系数、汇流时间、汇水面积等.对于新建雨水排水系统，在设计时需综合考虑各种影响因素，正确选取设计参数［7］.

2.2.1 重现期的选择

《室外排水设计规范》（GB 50014—2006）对于雨水管网的重现期的规定一般采用0.5～3年，重要干道、重要地区或短期积水即引起较严重后的地区，一般采用3～5年，并应与道路设计协调.特别重要地区和次要地区可酌情增减.考虑到本地全年降雨量偏小，重现期一般取值为0.5～1年，但当出现大暴雨时，城市排水管道的排放能力自然不能满足大重现期降雨的要求，导致城市局部地区积水严重.为提升整个校园内雨水系统的排水能力，经与校方协商，将本工程的重现期确定为2年.

2.2.2 径流系数的选择

选取合适的径流系数对工程建设有较大指导意义.本工程采用了区别与传统硬地面的透水材料，对径流系数的影响较大.一般情况下渗透系数越大径流系数越大，除此之外，径流系数还受到透水材料的孔隙率影响.研究表明，下凹式绿地完全可以消纳设计重现期内自身及相同面积不透水表面上产生的径流，对于超标准降雨，下凹式绿地的径流系数也明显小于平绿地［8］.本工程采用的绿地下凹100mm左右，与校区路面连接.

绿地植物选择宜为耐湿种类以利于植物的生长，但应适宜当地的气候条件，如果为了雨水利用而采用过度耐涝植物，将导致旱季绿化植物浇洒水量大大增加，浪费水资源.为提高对雨水中污染物的去除能力，可以选择根系发达、净化能力强的植物.可供选择的植物品种很多，城市中一些常见的草坪草以及近年来引入城市的绿化、抗性较强的观赏草皆可，具体可以根据不同分区、不同景观要求进行选择与配植［9］.

透水地面的径流系数随着降雨重现期的增大、降雨历时的延长呈增长趋势，即重现期越小，下渗量占降雨量的比例越大，地表径流系数越小；降雨历时越短，地表径流系数越小，地表径流削减比例越大.按照本方案采用的雨水利用措施，经计算，平均径流系数为0.493，与无雨水利用措施的相同重现期下计算的平均径流系数相比减小了0.211.这样可以有效消减暴雨形成洪峰的频率和径流量.

2.2.3 对降雨历时的影响

本工程基于雨水利用措施的前提下，综合考虑所在区域历年来的暴雨情况，通过适当增大重现期，多种雨水入渗技术对雨水径流进行源头控制，减小雨水径流洪峰流量.相关措施对区域内的降雨历时有明显的影响.所以，正确计算地面集水时间t1值，对于增大新设计的雨水排水系统的排水能力有显著提高.

2.3 暴雨强度公式修正

工程所在区域一直延用相同纬度地区的暴雨强度经验公式，准确度与精度都已经不适应工程设计的需要.随着当地气象部门雨量记录的积累，已具备对暴雨强度公式进行修正的条件.本工程采用修正后的暴雨强度公式，其精度更高，针对性更强，以此为依据设计的雨水排放系统更能适应城市发展的需要.

3 结 语

①针对该工程采用合理的雨水利用措施后，虽然暴雨重现期有所提高，但平均径流系数却减小了，总体计算出的雨水管网的管径是缩小的，这对于减小雨水管网造价有极大意义，从而促进雨水资源化利用技术的推广.

②将雨水资源化利用的理念运用到雨水管网设计中，合理选用设计参数，对提高城市雨水排放能力，缓解城市内涝问题有极大促进作用.

③对建成设施应加强维护管理，注意对管网的日常养护和巡检，经常疏清、维修排水设施，使之切实发挥应有的排水能力.

［1］王峰，颜正惠，黄伟乐，等.城市雨水内涝成因及对策［J］.中国给水排水，2012，28（12）

［2］张悦.关于城市暴雨内涝灾害的若干问题和对策［J］.中国给水排水，2010，26（16）

［3］尹澄清.城市面源污染问题：我国城市化进程的新挑战［J］.环境科学学报，2006，26（7）

［4］潘安君，张书函，陈建刚，等.城市雨水综合利用技术研究与应用［M］.北京：中国水利水电出版社，2010

［5］冯峰，孙五继.洪水资源化的实现途径及手段探讨［J］.中国水土保持，2005（9）

［6］宋云，俞孔坚.构建城市雨洪管理系统的景观规划途径［J］.城市问题，2007（8）

［7］孙慧修.排水工程（上册）［M］.第四版.中国建筑工业出版社.2010

［8］张书函，陈建刚，潘艳艳，孟莹莹.城市小区雨水利用措施对雨水管线设计参数的影响［J］.中国给水排水，2010，（20）

［9］Wang S S，Wang J，Che W.Plant selection and design of bioretention in Northern China：Taking Beijing as an example［A］.Proceeding of the 3rd International Conference on Contemporary Problems in Architecture and Construction［C］.Beijing：Beijing University of Civil Engineering and Architecture，2011