室外雨水工程的设计

1前言

针对建筑工程（包括大型建筑组团队）的室外雨水排放工程（以下简称为“室外雨水工程”）的特点，笔者介绍了目前比较常用的设计计算方法，对目前的设计选用参数进行了分析对照，提出了对室外雨水工程特别是排水组织形式和材料选择的独特理解，对室外雨水工程的设计进行了详细的探讨分析。

2室外雨水工程的计算方法

国内的室外雨水工程目前的计算方法一般采用GB50014-2006《室外排水设计规范》中的公式Qs=qyF进行计算，下面就该公式各参数的选择进行探讨分析。

2.1重现期N及暴雨强度q的选择一般情况下，暴雨重现期的选择直接影响着暴雨强度的大小。《室外排水设计规范》对道路、广场等区域制定的重现期的最低值为0.5~3年。这是针对全国范围内的情况要求的，而且是以面向市政排水工程为主体的要求，应该是一个最低值而非最高值。对于建筑工程或者大型的建筑组团，暴雨会影响一个建筑物或者建筑组团的正常使用，因此对于重现期一般应取高值，如一般建筑物为5年，重要建筑物为10年。以笔者的工程经验，实现室外雨水工程安全经济的任务首先不应靠提高重现期的方式去实现，而是选择合理的排水形式，具体在室外雨水工程的排水形式中详细展开。

2.2汇水面积F的选择一般按整个用地面积进行考虑，但若建筑物或建筑组团在低洼处修筑或其周边被山体环绕时，汇水面积应考虑周边区域汇入的雨水，在项目的周边应设置相应的排洪沟、截水沟，周边排水设施应该考虑有可能的汇水面积来确定设计雨水流量。

2.3径流系数y的选择建筑项目的室外雨水工程与市政工程的区别是建筑项目可能有大面积的地下室，当地下室顶板上方有大面积草地且该区域下渗的雨水也部分收集到雨水管网的情况，径流系数不宜按规范取0.1~0.2，而可能提高至0.3~0.4，保证场地雨水排水的安全。

2.4排水管渠的水力计算目前对于室外排水管、排水沟渠等水力计算，均以均匀流的模型为主，即GB50014-2006《室外排水设计规范》的公式略，坡度和管径成为影响管道或沟渠排水能力的两大要素，在同等管径的条件下，应尽量放大敷设坡度，从而在不增加造价的情况下尽量提升管道的排水能力。

3室外雨水工程排水形式及材料的选择分析

3.1单一建筑物的情况单体的建筑项目室外的广场或者道路面积一般都不会很大，这种情况选择“雨水口+雨水管道”形式比较合适，雨水管道将雨水口的雨水收集后能就近接入市政雨水的接户井，雨水管的起始管径宜从DN300开始，雨水口和雨水井的连接管应保证管径不小于DN200，坡度不小于0.01，但应注意有地下室的建筑物其顶板上覆土深度对雨水管道埋深的影响。在管材方面，雨水管道可以采用HDPE的双壁波纹管或钢筋混凝土管道，HDPE塑料管道的单价略高，但施工速度快、安装费用低，比起钢筋混凝土管道造价也不会增加很多。

建筑物首层标高的确定也是室外排水工程考虑的重要因素，按照建筑相关规范，其±0.000相对应的绝对标高应比室外建筑完成面标高高0.1~0.3m，且该标高应该与建筑物所在区域的防洪标高相比较，若能高于20年甚至50年、100年一遇的防洪标高才能发挥室外排水工程的作用，特别是在河边、山体边缘修建的建筑物，特别需要注意此标高的确定。否则特大暴雨来临时，不可能靠十来个雨水口和雨水管来保证室外雨水工程的安全。另外如果建筑物自身的周边有条件应设置一圈围身明沟，宽20cm、深10~20cm之间，既有利于建筑物屋面、阳台雨水的排放，也有利于室外雨水自然漫流时的收集速度。

3.2大型厂房的情况大型厂房区内建筑物通常排列整齐划一，规模为10万m2~50万m2甚至更大，这种情况选择“室外排水明沟+雨水管道+雨水口”方式比较合适。室外排水明沟可以设在道路两侧，宽30~50cm，每隔20~100m可以设置DN300~400的连接管将雨水排入雨水管道中，坡度可从0.001~0.005之间设置，甚至可以平坡度设置，且汇水面积的起点处可以全部使用雨水明沟收集雨水，这种方式最为经济。排水明沟的做法可以用砖砌、素混凝土浇筑、钢筋混凝土浇筑，甚至还有用树脂混凝土浇筑的成品排水沟。

笔者认为在地质条件较好的区域，适合推广砖砌排水沟，施工时注意预留安装盖板位置并精心施工，排水沟内侧分段刷1∶2水泥砂浆，排水能力和承载能力同样能得到保证，砖砌排水沟的造价是最为便宜的。在地质条件较差的区域，最好连同道路一起进行软基处理后再进行室外雨水工程施工，这样才能保证雨水管道、排水沟渠不会出现因地面沉降引起断裂的情况。个别厂房因为有重车（超过40t）的行驶，应特别注意排水沟的承重功能，特别是钢板和排水沟宽度的影响，通常推荐使用树脂混凝土浇筑的成品排水沟和排水盖板，保证其承压的要求，（图略），

3.3大型广场和建筑组团的情况大型体育广场或市民广场、建筑组团（用地面积超过10万m2），通常室外铺装面积很大，且对室外铺装的美观要求较高，这种情况适合选择“室外线性排水沟系统+雨水管道+雨水口”方式，且大型体育广场的绿地区域还应适当设置雨水调蓄系统。室外的线性排水沟系统是一种无底坡的排水沟，收水面是1根约1cm宽的钢板拼合好的缝隙。在铺装变换位置设置，在满足广场排水功能的同时给室外景观配合预留很大的空间，不会因为排水设施的存在而破坏室外景观的整体效果。线性排水沟系统也是需要雨水管道辅助的，每隔20~30m就要设1个DN200的跌水井将雨水排入雨水管道，雨水干管的管径选取跟其他项目相同。

线性排水沟有树脂混凝土成品，也可以在现场现浇，一般成品的产品比现浇线性排水沟更为美观耐用，但价格略高，如图2所示。大型室外广场应提倡设置雨水调蓄工程，包括雨水储存系统和雨水渗透系统，均为HDPE或PE塑料，采用若干收集单元通过固定卡和固定件链接组成一个埋地贮水箱，通过不渗透的土工布包成一个密闭体作为整个系统的贮水装置，具体容量和形状可根据实际要求和现场状况确定。降雨时，通过屋面雨水和室外雨水排放系统将雨水引到地下雨水管道，经过滤装置和雨水控制井后到达贮水箱，这时雨水已较洁净，在黑暗、低温（约10℃）且通风良好的贮水箱中储藏，将有效防止细菌滋生，起到进一步净化的作用，完全可以达到除饮用外其他大多数用途的标准要求。贮水箱通过吸入管线与专用水泵单元连接，然后可将水输送到各个使用点，（图略）。

3.4各种特殊室外雨水工程的情况在建筑项目或者大型建筑组团项目中，室外排水工程的参数选取是最重要的一个步骤，若重现期选择过短，则导致建筑物的使用经常遭受暴雨影响，过长则造成一次性投资大增。笔者认为，室外雨水工程是与现场地形密切关联的，如处在洼地或被山体包围的项目，除考虑用地范围的雨水外，还应考虑外围雨水的影响，在项目周边设置排洪沟让周边的雨水不能进入项目中。诸如3.1的情况，在项目开展时就应将首层地面标高定在一个合理位置，否则当一般暴雨来临，雨水漫过道路进入室内或者地下室，室外雨水工程的重现期取多少年也都会无济于事。而在高地设置的建筑物，因暴雨来临时雨水会通过管道自然排放到低处，场地内根本无水淹出现的可能，这样重现期可选择较小，甚至取规范的最低标准即可。

4已建成项目实例

4.1广州16届亚运会马术场馆项目整个项目由我院设计，汇水面积超过120万m2，设置了排洪沟、雨水管、排水明沟、水坝等雨水排水设施。排洪沟最大截面为宽3m、深2m，设计排水能力达14m3s，雨水管管径最大1.2m。各种排水明沟宽20～50cm，排水管道、排水沟渠总长超过10km。该项目经历过2006年全国第8届民运会和2010年亚运会的考验，室外雨水系统运作正常。

4.2广州奥林匹克中心广场项目整个广场全部由我院设计，用作亚运会田径比赛的主入口，项目汇水面积5万m2，设置了“线性排水沟+雨水管”排水系统。线性排水沟宽20cm，全长1.3km，雨水管道管径最大DN800，全长1.2km。该项目从2010年亚运会使用至今，室外雨水系统运作正常。

4.3国家数据中心（南海）项目该项目位于佛山南海区南国桃园内，占地面积约2万m2，因地处高势，室外雨水系统采用“雨水口+雨水管道”方式，雨水管道为DN500，与雨水口的连接管道为DN200，雨水口间隔约为30m。该项目室外雨水工程从2010年竣工至今，无排水不畅的现象，室外雨水系统运作正常。

5结论

5.1室外雨水工程是一项与室外地形标高密切相关的科学，应根据具体项目的实际情况制定一套合适的排水方案。

5.2随着城市地下水资源的枯竭，应推广使用雨水埋地调蓄系统。

5.3水力计算的各种参数应结合项目的地形和重要性进行选取。

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