郭麗榮,李悅,崔峰
工廠雨水排除歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法的對(duì)比
Contrastof European Standard,American Standard,and Chinese Standard for Factory Rain DisposalDesign Methods thods
郭麗榮,李悅,崔峰
雨水排除設(shè)計(jì)在工廠設(shè)計(jì)中占有極為重要的地位,對(duì)于保證廠區(qū)不積水、建構(gòu)筑物的安全、生產(chǎn)的正常進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。如若忽視雨水排除工程,會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響,故必須周密地研究當(dāng)?shù)氐慕邓Y料和降水特性,從而考慮排水對(duì)策。
在雨水資料收集時(shí),業(yè)主提供給我們的往往是當(dāng)?shù)亟涤炅?,而?duì)于當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度計(jì)算公式概念模糊。氣候要素的降水量指標(biāo)一般有三種,即平均年降水總量、日最大降水量和小時(shí)最大降水量。一般廠區(qū)的排水面積比較小,僅為幾十公頃,所以應(yīng)該考慮短歷時(shí)降水量。有的地區(qū)平均年降水總量雖然不大,但主要集中在某些月份降水,且暴雨多,易造成危害。有的地區(qū)平均年降水總量雖然較大,但降水在全年比較平均,很少有暴雨,不易造成危害。
廠區(qū)排水設(shè)計(jì)一般不以降水量為設(shè)計(jì)指標(biāo),而是以暴雨強(qiáng)度為設(shè)計(jì)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)內(nèi)單位分鐘的降雨量叫做暴雨強(qiáng)度,以mm/min計(jì)。暴雨強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)的平均降雨量(mm/min),在進(jìn)行雨水管渠設(shè)計(jì)時(shí)常采用5/10/15/20/30/45/60/90/ 120等降雨歷時(shí)所對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。我國氣象上規(guī)定,24h降水量為50mm及以上的雨稱為“暴雨”。按其降水強(qiáng)度大小又分為三個(gè)等級(jí),即24h降水量為50~99.9mm稱“暴雨”;100~200mm以下為“大暴雨”;200mm以上稱“特大暴雨”。
不同時(shí)段的暴雨強(qiáng)度不同,暴雨強(qiáng)度的值隨時(shí)間而變化,可以認(rèn)為是瞬時(shí)值,但為了方便計(jì)算,暴雨強(qiáng)度公式中的值實(shí)際為最大平均暴雨強(qiáng)度。而降雨量不是工程的概念,是氣象觀測(cè)值,指的是單位面積的降雨高度。
不能簡(jiǎn)單地把暴雨強(qiáng)度乘以24得到日降雨量,暴雨強(qiáng)度是觀測(cè)站最大的1h降雨量,日降雨量是累積24h的雨量,二者均是觀測(cè)值,不能進(jìn)行換算。
在雨水資料收集時(shí),我們往往建議業(yè)主到當(dāng)?shù)貧庀蟛块T收集當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度計(jì)算公式或IDF曲線圖(Rainfall Intensity-Duration)。中國大陸地區(qū)通常是利用各地區(qū)的暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式,而美國和歐洲則采用IDF曲線圖來計(jì)算暴雨強(qiáng)度。
工廠場(chǎng)地排水一般采用明渠,有利于地表水的迅速匯集。除非業(yè)主特殊要求,一般采用造價(jià)低、施工快、維修簡(jiǎn)便的漿砌片石(水泥砂漿抹面)雨水溝。材料應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r酌情選用,如當(dāng)?shù)厝鄙偈?,可選用鋼筋混凝土雨水溝。磚砌、水泥砂漿抹面的雨水溝強(qiáng)度達(dá)不到要求,使用一段時(shí)間后就會(huì)塌陷,不建議采用。
表1 工廠雨水排除(歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn))三種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法對(duì)比—設(shè)計(jì)流量QDES
續(xù)表1
隨著國際合作項(xiàng)目的增多,很多國外企業(yè)要求雨水排除設(shè)計(jì)采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)或美國標(biāo)準(zhǔn),因此,我們對(duì)歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)三種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)研究,列舉出它們之間的差異供大家參考。
由表1、2可以看出,雨水排除設(shè)計(jì)中國標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)比較接近,雖采用的公式有所差異,但總的計(jì)算方法相近,雖采用的單位也一致。美國標(biāo)準(zhǔn)與中國標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)差異較大,匯流時(shí)間計(jì)算較為麻煩,單位為英制,計(jì)算時(shí)需要特別注意單位之間的換算。
表2 工廠雨水排除(歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn))三種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法對(duì)比—實(shí)際流量Q
表3 歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)-設(shè)計(jì)流量QDES和實(shí)際流量Q對(duì)比,m3/s
現(xiàn)就雨水排除項(xiàng)目,選用同一地區(qū)并統(tǒng)一基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),分別采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,對(duì)比其工程量的差異。
首先,選定雨水溝材料,采用漿砌片石(水泥砂漿抹面)雨水溝。
越南順化地區(qū)的一家水泥廠,當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度計(jì)算公式為:
q=[(20+b)n×q20(1+c×lg p]/(t+b)n
t——匯流時(shí)間,min
p——重現(xiàn)期,年,業(yè)主要求p=10年
其中b=4.07;c=0.2603;n=0.543;q20=239.3。
∴q=[(20+4.07)0.543×239.3×(1+0.2603×lg10)] /(t+4.07)0.543
=[(24.07)0.543×239.3×1.2603]/(t+4.07)0.543
選用一條雨水溝對(duì)比計(jì)算,溝坡長(zhǎng)100m,坡度JE= 1%=0.01。
(1)中國標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于矩形溝水力半徑:Rh=(B×h)/(B+2h),其中,B是設(shè)計(jì)溝寬,假設(shè)B=0.6m,H是設(shè)計(jì)溝深,h是水深,h= H-0.2m,假設(shè)H=1m,h=0.8m。則:
Rh=(B×h)/(B+2h)
=(0.6×0.8)/(0.6+2×0.8)=0.22
V=(1/n)×Rh2/3JE1/2
=(1/0.013)×0.222/3×0.011/2
=2.80m/s
其中,漿砌片石、水泥內(nèi)襯和密封涂層n=0.013
∴t=L/(60V)=100/(2.80×60)=0.60min
業(yè)主設(shè)定取t0=7min,則tz=t0+t=7+0.60=7.60min
∴q=[(24.07)0.543×239.3×1.2603]/(t+4.07)0.543
=[(24.07)0.543×239.3×1.2603]/(7.60+4.07)0.543
=446.83(L/s·hm2)
所以,設(shè)計(jì)流量:
QDES=C·q·A=0.7×446.83×2L/s
=625.56L/s=0.63m3/s
C——徑流系數(shù),業(yè)主設(shè)定C=0.7
q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度,L/s·hm2
A——匯水面積,取A=2hm2
而實(shí)際流量:
Q=w×V=0.6×0.8×1.46=0.70m3/s
其中,w=B×h;V=(1/n)×Rh2/3JE1/2
比較QDES和Q,QDES (2)歐洲標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于矩形溝水力半徑:Rh=(B×h)/(B+2h),其中,B是設(shè)計(jì)溝寬,假設(shè)B=0.6m,H是設(shè)計(jì)溝深,h是水深,h= H-0.2m,假設(shè)H=1m,h=0.8m。則: Rh=(B×h)/(B+2h) =(0.6×0.8)/(0.6+2×0.8)=0.22 V=KRh2/3JE1/2(K=90m1/3/s) =90×0.222/3×0.011/2=3.28m/s ∴t=L/(60V)=100/(3.28×60)=0.51min 業(yè)主設(shè)定取t0=7min,則tz=t0+t=7+0.51=7.51min ∴q=[(24.07)0.543×239.3×1.2603]/(t+4.07)0.543 =[(24.07)0.543×239.3×1.2603]/(7.51+4.07)0.543 =448.71(L/s·hm2) 所以,設(shè)計(jì)流量: QDES=C·q·A =0.7×448.71×2 =628.19L/s=0.63m3/s QDES——設(shè)計(jì)流量,L/s C——徑流系數(shù),業(yè)主設(shè)定C=0.7 q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度,L/s·hm2 A——匯水面積,取A=2hm2 而實(shí)際流量: 其中,p=B+2h,K=90m1/3/s,S是過流面積,S=B×h,單位為m2。 比較QDES和Q,QDES (3)美國標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于矩形溝水力半徑:Rh=(B×h)/(B+2h),其中,B是設(shè)計(jì)溝寬,假設(shè)B=0.6m=1.97ft,H是設(shè)計(jì)溝深,h是水深,h=H-0.5ft,1ft英尺=0.3048,假設(shè)H=1m=3.28ft,h= 2.78ft。則: Rh=(B×h)/(B+2h) =(1.97×2.78)/(1.97+2×2.78) =0.73ft V=(1.49Rh2/3JE1/2)/n =(1.49×0.732/3×0.011/2)/0.015 =4.83ft/s n為粗糙系數(shù),水泥內(nèi)襯和密封涂層n=0.015 ∴t=L/(60V)=100/(0.3048×4.83×60)=1.13min 業(yè)主設(shè)定取t0=7min,則tz=t0+t=7+1.13=8.13min ∴q=[(24.07)0.543×239.3×1.2603]/(t+4.07)0.543 =[(24.07)0.543×239.3×1.2603]/(8.13+4.07)0.543 =436.18(L/s·hm2) 所以,設(shè)計(jì)流量: QDES=C·q·A =0.7×436.18×2 =610.65L/s=0.61m3/s QDES——設(shè)計(jì)流量,L/s C——徑流系數(shù),業(yè)主設(shè)定C=0.7 q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度,L/s·hm2 A——匯水面積,取A=2hm2 而實(shí)際流量: S——橫截面的通流面積,ft2 Rh——水力半徑,對(duì)于矩形溝,Rh=B×h/(B+2h),ft n——粗糙系數(shù),水泥內(nèi)襯和密封涂層n=0.015 S=B×h=1.97×2.78=5.48 比較QDES和Q,QDES 由上述計(jì)算可以看出,同一項(xiàng)目的雨水排除設(shè)計(jì),采用不同標(biāo)準(zhǔn)所得結(jié)果也有所不同,中國標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)所得結(jié)果相近。在國際項(xiàng)目中,選擇執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)非常重要,不同的標(biāo)準(zhǔn),費(fèi)用也存在差異。 [1]BS EN 752-2008.Drain and sewersystems outside buildings[S]. [2]UFC 3-230-01_AC 150_5320_5C.Surface drainage design[S]. [3]GB 50014-2006.室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].■ 中鋼邢機(jī)與中材裝備將合資推廣超級(jí)耐磨復(fù)合輥套 日前,中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司(下稱中鋼邢機(jī))與中材裝備集團(tuán)有限公司(下稱中材裝備)在河北邢臺(tái)簽署了《復(fù)合輥套推廣應(yīng)用合作框架協(xié)議》。根據(jù)協(xié)議,雙方將聯(lián)合推廣由雙方此前共同研發(fā)的具有國際領(lǐng)先技術(shù)的超級(jí)耐磨復(fù)合輥套產(chǎn)品。 復(fù)合輥套是水泥、礦山、建材等領(lǐng)域生產(chǎn)企業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)裝備上的核心、消耗性部件,其性能直接決定生產(chǎn)線的工效。一直以來,輥套更耐磨、壽命更長(zhǎng)久都是眾多水泥、礦山、建材生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注和追求的目標(biāo)。中鋼邢機(jī)和中材裝備2008年開始合作,集雙方技術(shù)優(yōu)勢(shì)圍繞輥套的耐磨性開展科研攻關(guān)。2010年研制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的輥壓機(jī)超級(jí)耐磨輥套等系列高等級(jí)耐磨產(chǎn)品。隨后幾年時(shí)間,其共研產(chǎn)品先后在中聯(lián)水泥、金隅集團(tuán)、天山水泥等國內(nèi)知名水泥、礦山企業(yè)推廣應(yīng)用。使用效果表明,產(chǎn)品的耐磨性優(yōu)于傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品3倍以上,達(dá)到國際領(lǐng)先水平,產(chǎn)品還實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能和花紋再造,免去了傳統(tǒng)的堆焊修復(fù),為用戶帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 此次簽約后,中鋼邢機(jī)和中材裝備的合作將進(jìn)入一個(gè)新高度,兩家企業(yè)除合力推廣已研發(fā)的超耐磨產(chǎn)品外,還將進(jìn)一步加大對(duì)超級(jí)耐磨技術(shù)、產(chǎn)品的研發(fā),并開展相應(yīng)產(chǎn)品、技術(shù)的推廣、應(yīng)用及市場(chǎng)服務(wù)。 (李云芳王海洋供稿) TQ172.8 A 1001-6171(2014)04-0102-04 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,天津300400; 2014-04-13;編輯:呂光