暴雨強度公式強知識及分析
發(fā)布時間：2016/09/23 點擊量：
基于暴雨強度公式的理論推導(dǎo)
進行變形，可以得到其他重現(xiàn)期與重現(xiàn)期為1年的管徑之比的計算公式。該式對雨水管網(wǎng)中任意管段都適用，也是整個雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的理論倍數(shù)。
與設(shè)計重現(xiàn)期為1年的雨水管網(wǎng)相比，其他設(shè)計重現(xiàn)期的管徑、流量的增長倍數(shù)，只與當?shù)乇┯陱姸裙街袇?shù)c的取值相關(guān)。這說明，設(shè)計重現(xiàn)期提高相同的倍數(shù)，對于不同的暴雨強度公式，雨水管網(wǎng)管徑、流量的增長倍數(shù)是不同的，并且c值越大，增長的倍數(shù)也就越大。暴雨強度公式反映的是一個地區(qū)的降雨特性，這就說明，當?shù)氐慕涤晏匦詫τ谔岣咴O(shè)計重現(xiàn)期時雨水管網(wǎng)管徑的增長倍數(shù)起著決定性作用。
雨水管網(wǎng)工程造價的計算如式所示。在每個地區(qū)，雨水管渠的每一種管徑都有對應(yīng)的工程造價定額，管徑越大，定額越高。
對于同一規(guī)劃區(qū)域，不同的重現(xiàn)期下，雨水管網(wǎng)的總長度是一定的，即滿足式。提高設(shè)計重現(xiàn)期，大尺寸管徑所占比例就會相應(yīng)提高，進而使得工程總造價提高。
由于各種管徑的長度無法與設(shè)計重現(xiàn)期之間建立確定的函數(shù)關(guān)系，因此無法建立雨水管網(wǎng)的工程造價與設(shè)計重現(xiàn)期之間確定的函數(shù)關(guān)系。雖然在理論上無法給出雨水管網(wǎng)工程造價與設(shè)計重現(xiàn)期間統(tǒng)一的定量關(guān)系，但仍能作出定性判斷：由于暴雨強度公式中的c值決定了管徑的增長倍數(shù)，且c值越大，管徑增長倍數(shù)越大，而管徑?jīng)Q定了造價，因此c值也決定了造價的增長倍數(shù)，且c值越大，造價增長倍數(shù)越大。并且，在實際中雨水管網(wǎng)工程造價與設(shè)計重現(xiàn)期之間仍有一定的定量規(guī)律可循，在后文的規(guī)劃案例中會對此作進一步分析。
需要注意的是，基于暴雨強度公式的理論推導(dǎo)，雨水管網(wǎng)的管徑在數(shù)值上是連續(xù)的。但在實際中，雨水管網(wǎng)管徑的數(shù)值是離散的，實際計算的增加倍數(shù)與理論推導(dǎo)值會略有差別。
全國暴雨強度公式統(tǒng)計分析
根據(jù)提供的相關(guān)資料，統(tǒng)計了全國各地共計279個采用年多個樣法編制的暴雨強度公式。c值的分布統(tǒng)計如圖1所示，其中最小值為0.400，最大值為1.700，平均值為0.779；0.8~0.9區(qū)間內(nèi)的c值最多，約占全部的20%；0.5~1.0區(qū)間內(nèi)的則約占全部的80%。
在排水工程規(guī)劃、設(shè)計的規(guī)范及實際雨水工程規(guī)劃、設(shè)計中，設(shè)計重現(xiàn)期一般為1~5年，不超過10年。因此，只需分析重現(xiàn)期為2~10年雨水管網(wǎng)的管徑、流量相對于重現(xiàn)期為1年的增長倍數(shù)即可。
計算不同的c值下，各重現(xiàn)期的管徑、流量的理論增長倍數(shù)。計算結(jié)果表明，管徑的增長倍數(shù)明顯不如流量的增長倍數(shù)大。重現(xiàn)期為2~5年時，管徑的理論增長倍數(shù)為0.04～0.34倍，也即最多增長0.34倍。而流量的理論增長倍數(shù)則為0.12～1.19倍。再考察c值最集中的區(qū)域0.5~1，也即全國大部分的區(qū)域。當設(shè)計重現(xiàn)期為2年時，管徑增加5%~10%，流量增加15%~30%；設(shè)計重現(xiàn)期為5年時，管徑增加12%~22%，流量增加35%~70%；設(shè)計重現(xiàn)期為10年時，管徑增加16%~30%，流量增加50%~100%。
案例分析
以東北某省會城市一新區(qū)的雨水工程規(guī)劃為例，進行實際的計算分析。該新區(qū)的場地面積1 1584 hm2，雨水管網(wǎng)全長287 km。場地與雨水管網(wǎng)布置如圖3所示。
選取設(shè)計重現(xiàn)期為1年、2年、3年和5年這4種情形，分別進行整個雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的水力計算，確定各管渠的斷面尺寸；然后，統(tǒng)計各設(shè)計重現(xiàn)期下各種管徑的長度；最后計算各設(shè)計重現(xiàn)期下的工程造價。斷面尺寸和工程造價的計算結(jié)果見表1。表1中，最大斷面尺寸從設(shè)計重現(xiàn)期為1年時的3 m×2.5 m，擴大到設(shè)計重現(xiàn)期為5年時的4 m×3 m，斷面面積增加了60%。工程造價相應(yīng)地從1.43億元，增加到2.56億元，增加了79%。
將不同重現(xiàn)期的雨水管網(wǎng)比重現(xiàn)期為1年的理論管徑、流量增幅與實際造價增幅的關(guān)系作進一步的分析計算，計算結(jié)果如表2所示。從表中可以看出，工程造價的增幅略高于流量的增幅。因此，可以根據(jù)雨水管網(wǎng)流量的增幅，即可根據(jù)式，對工程造價的增幅作初步的預(yù)判。
進一步對重現(xiàn)期與工程造價作回歸分析。結(jié)果表明，工程造價的增幅與設(shè)計重現(xiàn)期的對數(shù)值成線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.998。
結(jié)論
（1）當?shù)氐慕涤晏匦詫τ谟晁芫W(wǎng)管徑的增長倍數(shù)起著決定性的作用，并進而決定了雨水管網(wǎng)工程造價的增長幅度。
（2）設(shè)計重現(xiàn)期提高相同的倍數(shù)，對于不同的暴雨強度公式，雨水管網(wǎng)管徑的增長倍數(shù)不同。c值越大，雨水管網(wǎng)管徑增長的倍數(shù)也越大，從而工程造價的增幅也越大。
（3）全國各地暴雨強度公式的c值多數(shù)集中在0.5~1。隨著設(shè)計重現(xiàn)期的提高，管徑的增幅不大，而流量的增幅較大。
（4）對東北某省會城市一新區(qū)的案例分析表明，工程造價的增幅與重現(xiàn)期的對數(shù)值成線性相關(guān)，工程造價的增幅略高于流量的增幅。根據(jù)流量的增幅，可對工程造價的增幅作初步的預(yù)判。
