上海市青浦区水务局 上海 200000
摘要：本文运用了综合径流系数法、径流量公式、不同地面集水时间计算模式、图解法等分析方法，研究上海村庄集聚区雨水排放过程。敷设雨水管网区域与城镇地区雨水排放过程无异；未敷设雨水管网村庄雨水的产流深度、产流时间和汇水面积、离河距离正相关，推断出大部分上海农村区域不需要敷设雨水管网。
关键词：村庄集聚区；雨水径流计算；雨水产流过程
上海临海穿江，海边江边均建设了较高的堤防海岸，沿海临江区域均设置了水利片或圩区，该区域农村集聚区的雨水均是先流入河道，经河道排入长江大海。由于村庄地理位置不同，是否铺设雨水管网等影响，雨水排放过程也有差异。
1敷设雨水管网村的产流过程分析
敷设雨水管网村的地表与城市无异，城市降雨雨水排放过程分为径流过程和汇流过程。经过植物截留、透水区域下渗、洼地蓄水、蒸发后，雨水产生径流的过程。地面的雨水顺着地势流至雨水口的过程，为汇流过程。雨水经雨水口汇集到雨水管道，顺管道流入河道（1）。
径流过程采用综合径流系数的雨水量计算公式，因村庄区域汇水面积较小，一般小于2km2，故直接采用雨水设计流量公式：
式①中：
Q---径流量（m3/s）
ψ---径流系数
q---设计暴雨强度，设定为49.6mm/h（2）
F---汇雨面积（m2）
式②中：
v---产流速度（m/s）
R---水力半径
敷设管网村庄的硬化覆盖率较高，与城镇建筑较密集区相似，故径流系数ψ取0.6，得出Q=0.8310-5F，即径流量与径流面积呈线性相关，产流速度与管网的材质、管径的大小和管道埋设坡度正相关。
总结来说，敷设管网的村庄雨水径流，与下垫面种类有关，径流面积越大，径流量越大；敷设的雨水管网坡度越大、管径越大、材质越光滑，流速就越快，排入河道时间越短，越不容易出现积水现象。
2未敷设雨水管网村的产流过程分析
未铺设雨水管网的大多数为经济发展相对落后的村庄，即使如此，乡村建设也比较完善，相应的停车场、公共休闲娱乐设施齐全，水泥硬化覆盖率高。降雨初始阶段的产流过程与敷设雨水管网地区相同，透水区域雨水下渗，如菜园子、绿化带等，不透水区域开始产流，如房屋、道路、停车场等区域，当降雨量大于入渗率，所有区域开始产流，产生的径流顺地势流入乡村低窄道路，沿路面流入村中心的河道或附近的农田。笔者采用不同地面集水时间计算模式分析产流过程。
式中：
q---设计降雨强度（min）
t---集水时间（min）
y---产流深度（m）
F---汇雨面积（m2）
a1、a2--路面两侧汇水宽度（m）
a3----路面宽度（m）
I---水力坡降，取0.001
n---粗糙系数，取0.013
v---产流速度（m/s）
R---水力半径
l---产流长度（m）
3应用实例
以上海市青浦区金泽镇东星村为例，该村位于上海市与江苏省交界处，淀山湖西侧，集镇区东侧，部分区域敷设了雨水管网，部分区域没有雨水管道，未敷设雨水管网的区域较大，四面环河，东西方向长约270米，南北方向长约300米。村中心南北向有条宽约4米的混凝土道路。降雨时，沿河50米范围内的雨水顺地势流入河道，其它区域的雨水顺地势汇流至路面，沿路面流入附近的河道，部分流入北面河道，部分流入南面河道。
图2 上海市青浦区金泽镇东星村局部图
产流时间计算公式为隐函数，用图解法：设Z=0.960.6（t+7）0.2642，Z=t，两个函数交点，横坐标为集水时间t，计算结果如下图：
4.Z=t
5.Z=t-47
Z=t，与Z=0.96的交点的横坐标，为雨水产流115m和50m，需要的时间，。A点表示居民区雨水汇入路面的最长时间，为47min。
产流深度绘制曲线如图4所示，产流长度在50米以内，产流深度增长较快；长于50米，产流深度增长较慢。其中长度为50米时，长度115米时，产流深度6.27mm，长度245米时，产流深度8.07mm。
即东星村图中局部区域，道路东侧居民区雨水经过25min，汇入道路的产流深度为4.75mm，道路西侧居民区雨水经过47min，汇入路面的产流深度为6.27mm，此时道路最北端雨水深度为11.02mm；经过145min，所有雨水均经路面汇入河道，最南端道路雨水深度19.09mm。
综上，当遇3年一遇，一小时降雨量49.6mm的暴雨情况下，东星村图中区域道路东侧的居民区雨水经过25min后，汇入路面，产流深度4.75mm；道路右侧雨水经过47min后，产流深度6.27mm，汇入路面；此时道路最北端雨水深度为11.02mm。经过145min后，所有区域的雨水经道路均汇入河，所有雨水均经路面汇入河道，最南端道路雨水深度19.09mm。也就是说，3年一遇降雨全部排空需要145min，雨水最大深度为19.09mm。
4结论
上海市农村地区的雨水排放情况根据是否敷设雨水管网而有所不同，敷设雨水管网地区的村庄，雨水汇流过程与城市地区无异。未敷设雨水管网的村庄，雨水首先产流，后汇流至村中路面，经路面汇入河道，再由河道排入江海。雨水排空时间t与雨水需径流的长度指数为隐函数关系，雨水径流深度和流速均与雨水排入河道的长度指数相关，也就是居民区越大，离河道距离越长，则排空时间，雨水深度、流速就越大。根据验算，居民区沿河展开距离不超过200m的村庄，依靠地势可短时间内排空雨水，不需要建设雨水管网，而对于上海市偏远农村集聚区来说，因为河网分布密集，居民区沿河展开距离一般都不超过200m，故基本不需要建设雨水管网。
参考文献：
[1]任伯帜.城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究[D].重庆大学，2004.
[2]唐开平，唐德善，徐咏，丁毅，金超.基于“海绵城市”构建的金泽镇雨水规划研究[J].住宅与房地产，2018（02）：50-52.
[3]赵运德，贾生海.不同地面集水时间计算模式的分析 [J].兰州大学报，2003，（4）：71-74.
[4]Izzard C Hydraulics of runoff from developed surfaces [J].ProcHigh RecBoard，1989，24（4）：150
论文作者:唐开平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：雨水论文; 径流论文; 管网论文; 河道论文; 深度论文; 区域论文; 村庄论文; 《基层建设》2018年第13期论文;