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[摘 要]本篇介绍了《室外排水设计规范》中雨水量管渠降雨历时计算公式中折减系数m的应用和去除,阐述了折减系数m在我国雨水量计算中的应用及去除过程,说明了折减系数在应用和去除的社会现实性和经济性。
[关键词]折减系数 降雨历时 《室外排水设计规范》
中图分类号:S607+.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)06-0014-01
0 引言
我国从《室外排水设计规范》TJ14-74(试行)、第一本国家标准《室外排水设计规范》GBJ14—87、《室外排水设计规范》GBJ14—87(1997年版)、《室外排水设计规范》GB50014-2006、《室外排水设计规范》GB50014-2006(2011年版),在雨水管渠降雨历时计算时都引入了折减系数m,而《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)中取消了折减系数m,这其间经历了40年的经济快速发展时期,其间也反应了我国《室外排水设计规范》适应经济和社会环境条件影响的发展历程。
1 各版本的《室外排水设计规范》中折减系数m的采用情况及取值
⑴第一本国家标准《室外排水设计规范》GBJ14—87:
第2.2.5条:雨水管渠的设计降雨历时,应按下列公式计算:
⑵《室外排水设计规范》GBJ14—87(1997年版):
第2.2.5条:雨水管渠的设计降雨历时,应按下列公式计算:
⑶《室外排水设计规范》GB50014-2006:
3.2.5雨水管渠的降雨历时,应按下列公式计算:
⑷《室外排水设计规范》GB50014-2006(2011年版):
3.2.5雨水管渠的降雨历时,应按下列公式计算:
以上各版规范中:从《室外排水设计规范》GBJ14—87、《室外排水设计规范》GBJ14—87(1997年版)、《室外排水设计规范》GB50014-2006和《室外排水设计规范》GB50014-2006(2011年版),在雨水管渠降雨历时计算时都引入了折减系数m,并规定暗管折减系数m=2,明渠折减系数m=1.2,在陡坡地区,暗管折减系数m=1.2~2;《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)取消了折减系数。
2 折减系数m的引用及可能性
我国雨水管渠流量计算采用极限强度理论的推理公式,但我国《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)以前,没有对使用推理公式法的条件进行任何限制,而是沿袭原苏联1954年排水设计规范,将雨水管渠流量折减系数m的相关计算方法引入了我国《室外排水设计规范》。所以折减系数m,又称为“苏林系数”,采用折减系数m增大雨水在管渠内的流行时间,从而减小暴雨强度q,减小雨水管渠设计流量Q,从而减少雨水管渠管径,来降低雨水道的工程造价。
我国雨水管道按满流设计,但计算雨水量的极限强度理论假定:当降雨历时等于集水时间时,设计断面的雨水量达到最大值。所以雨水管渠中的水流并非一开始就达到设计流量的满流状态,而是随着降雨历时增长逐渐形成满流,雨水在管渠内的流速也是渐形增大到设计流速的。这样就出现了按满流时的设计流速所计算出来的雨水流行时间小于其实际的流行时间。通过对雨水管道的观测资料进行分析,发现大多数雨水管渠中雨水流行时间比按最大流量计算的流行时间大20%。故采用大于1.2的系数来计算雨水在管道内的流行时间。
3 《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)取消折减系数的理由
我国雨水量计算公式采用的是极限强度理论推导出来的推理公式,推理公式是个半理论半经验的公式。公式推导的基础是作了以下假定:①降雨强度在集流时间内均匀不变,即降雨为等强度降雨过程,(实际上是降雨强度在集流时间内不可能是等强度降雨过程);②假定汇水面积按线性增大,即汇水面积随集流时间增大的速度为常数(事实上汇水面积随时间的增大是非线性的)③参数选用比较粗糙,如径流系数取值仅考虑了地表的性质,地面集水时间的取值也是经验值。以上这几点假定条件导致雨水管道设计流量会产生很大误差。
另外根据北京市城市暴雨强度公式分析发现,采用折减系数m后可使设计流量缩小20%~50%。近年来,我国许多地区发生严重内涝,给人民生活和生产造成了极不利影响。为防止或减少类似事件,有必要提高城镇排水管渠设计标准,而采用降雨历时计算公式中的折减系数m,降低了设计标准。发达国家美、日和欧盟不采用折减系数。为有效应对日益频发的城镇暴雨内涝灾害,提高我国城镇排水安全性,《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)在修订时取消了折减系数m。
4 结论
折减系数的应用在一定的历史和社会条件下,具用应用的可行性和经济性,但随着我国社会经济的发展,城镇化建设步伐的加快,硬化路面的增多,导致城镇内地面雨水下渗量急减,地表径流大幅增加,加重了雨水管渠雨水收集量,但我国雨水量计算公式中重现期的选取和发展国家相比偏小,径流系数的取值粗糙,尤其降雨历时折减系数的采用导致暴雨强度减小,对雨水系统造成的影响不容忽视,这几项因素的综合导致雨水量计算偏小,最终引发一些大城市的内涝的发生,为减少类似事件的发生,取消折减系数m是必要的,折减系数的取消对提高雨水设计标准作用即简便,效果也非常明显,故在《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)中取消了使用近半个世纪的折减系数m。
参考文献
[1] 《室外排水设计规范》GBJ14-87.
[2] 《室外排水设计规范》GBJ14-87(1997年版).
[3] 《室外排水设计规范》GB50014-2006.
[关键词]折减系数 降雨历时 《室外排水设计规范》
中图分类号:S607+.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)06-0014-01
0 引言
我国从《室外排水设计规范》TJ14-74(试行)、第一本国家标准《室外排水设计规范》GBJ14—87、《室外排水设计规范》GBJ14—87(1997年版)、《室外排水设计规范》GB50014-2006、《室外排水设计规范》GB50014-2006(2011年版),在雨水管渠降雨历时计算时都引入了折减系数m,而《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)中取消了折减系数m,这其间经历了40年的经济快速发展时期,其间也反应了我国《室外排水设计规范》适应经济和社会环境条件影响的发展历程。
1 各版本的《室外排水设计规范》中折减系数m的采用情况及取值
⑴第一本国家标准《室外排水设计规范》GBJ14—87:
第2.2.5条:雨水管渠的设计降雨历时,应按下列公式计算:
⑵《室外排水设计规范》GBJ14—87(1997年版):
第2.2.5条:雨水管渠的设计降雨历时,应按下列公式计算:
⑶《室外排水设计规范》GB50014-2006:
3.2.5雨水管渠的降雨历时,应按下列公式计算:
⑷《室外排水设计规范》GB50014-2006(2011年版):
3.2.5雨水管渠的降雨历时,应按下列公式计算:
以上各版规范中:从《室外排水设计规范》GBJ14—87、《室外排水设计规范》GBJ14—87(1997年版)、《室外排水设计规范》GB50014-2006和《室外排水设计规范》GB50014-2006(2011年版),在雨水管渠降雨历时计算时都引入了折减系数m,并规定暗管折减系数m=2,明渠折减系数m=1.2,在陡坡地区,暗管折减系数m=1.2~2;《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)取消了折减系数。
2 折减系数m的引用及可能性
我国雨水管渠流量计算采用极限强度理论的推理公式,但我国《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)以前,没有对使用推理公式法的条件进行任何限制,而是沿袭原苏联1954年排水设计规范,将雨水管渠流量折减系数m的相关计算方法引入了我国《室外排水设计规范》。所以折减系数m,又称为“苏林系数”,采用折减系数m增大雨水在管渠内的流行时间,从而减小暴雨强度q,减小雨水管渠设计流量Q,从而减少雨水管渠管径,来降低雨水道的工程造价。
我国雨水管道按满流设计,但计算雨水量的极限强度理论假定:当降雨历时等于集水时间时,设计断面的雨水量达到最大值。所以雨水管渠中的水流并非一开始就达到设计流量的满流状态,而是随着降雨历时增长逐渐形成满流,雨水在管渠内的流速也是渐形增大到设计流速的。这样就出现了按满流时的设计流速所计算出来的雨水流行时间小于其实际的流行时间。通过对雨水管道的观测资料进行分析,发现大多数雨水管渠中雨水流行时间比按最大流量计算的流行时间大20%。故采用大于1.2的系数来计算雨水在管道内的流行时间。
3 《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)取消折减系数的理由
我国雨水量计算公式采用的是极限强度理论推导出来的推理公式,推理公式是个半理论半经验的公式。公式推导的基础是作了以下假定:①降雨强度在集流时间内均匀不变,即降雨为等强度降雨过程,(实际上是降雨强度在集流时间内不可能是等强度降雨过程);②假定汇水面积按线性增大,即汇水面积随集流时间增大的速度为常数(事实上汇水面积随时间的增大是非线性的)③参数选用比较粗糙,如径流系数取值仅考虑了地表的性质,地面集水时间的取值也是经验值。以上这几点假定条件导致雨水管道设计流量会产生很大误差。
另外根据北京市城市暴雨强度公式分析发现,采用折减系数m后可使设计流量缩小20%~50%。近年来,我国许多地区发生严重内涝,给人民生活和生产造成了极不利影响。为防止或减少类似事件,有必要提高城镇排水管渠设计标准,而采用降雨历时计算公式中的折减系数m,降低了设计标准。发达国家美、日和欧盟不采用折减系数。为有效应对日益频发的城镇暴雨内涝灾害,提高我国城镇排水安全性,《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)在修订时取消了折减系数m。
4 结论
折减系数的应用在一定的历史和社会条件下,具用应用的可行性和经济性,但随着我国社会经济的发展,城镇化建设步伐的加快,硬化路面的增多,导致城镇内地面雨水下渗量急减,地表径流大幅增加,加重了雨水管渠雨水收集量,但我国雨水量计算公式中重现期的选取和发展国家相比偏小,径流系数的取值粗糙,尤其降雨历时折减系数的采用导致暴雨强度减小,对雨水系统造成的影响不容忽视,这几项因素的综合导致雨水量计算偏小,最终引发一些大城市的内涝的发生,为减少类似事件的发生,取消折减系数m是必要的,折减系数的取消对提高雨水设计标准作用即简便,效果也非常明显,故在《室外排水设计规范》GB50014-2006(2013年版)中取消了使用近半个世纪的折减系数m。
参考文献
[1] 《室外排水设计规范》GBJ14-87.
[2] 《室外排水设计规范》GBJ14-87(1997年版).
[3] 《室外排水设计规范》GB50014-2006.