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提要：根据工程所在地的暴雨强度公式合理确定散货港区雨污水（高悬浮物污水）的收集、处理构筑物设计流量。
Abstract:According to the formula of rain intensity where the project located in, the design parameters such as collection volume of the polluted rain water，the capacity of the water treatment device shall be determined reasonably in the bulk cargo terminal yard.
关键词：高悬浮物污水暴雨强度 典型雨型暴雨雨峰 设计雨型图Key words:sewage with high suspended matter concentration ;formula of rain intensity;typical rainfall pattern; peak value of the rainfall;designed hyetograph
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国煤炭及矿石原材料需求量的不断增大，煤炭及原材料散货在我国沿海主要港口的转运量近年来持续增长，在这种大背景下，我国各主要港口近年来建设了大量专业散货露天堆场，部分堆场面积近100万公顷。暴雨时产生大量的高悬浮物污水。而如何准确确定堆场高悬浮物污水流量就成为设计污水收集系统及处理构筑物规模的重要前提，本文就如何利用暴雨强度公式确定高悬浮物污水流量进行一些探讨。
一、 现行《港口工程环境保护设计规范》相关规范确定大型散货堆场高悬浮物（SS）污水量存在的问题
现行《港口工程环境保护设计规范》煤堆场径流量是依照径流系数（0.1~0.2）与多年最大日降雨深的最小值及汇水面积的乘积来确定的。
公式如下：V=φHF
V-径流雨水量（m3）
φ-径流系数，取0.1~0.2
H-多年最大日降雨深的最小值（m）
F-汇水面积（m2）
通过以上计算方式仅仅是确定了暴雨时生成污水的总量，但是该计算方法没有体现当地的降雨集中程度、降雨的强度分布、降雨历时等情况，而仅仅采用污水的生成总量是无法有效确定污水处理规模及收集方式的，致使大型散货码头的污水处理及收集方式很难做到经济合理。
二、 设计暴雨模式雨型的特点
针对大型散货堆场污水系統设计的上述问题，必须对散货堆场场区的降雨形态做客观的分析。
而描述一次设计暴雨降雨强度随时间的发展变化过程称为设计暴雨的时程分布,或称为暴雨的雨型。习惯上采用单位时段为Δt的时段雨量ΔH随时间t而变的柱状过程图ΔH～t表示雨型（如图1）。
图1典型雨型图
Δt通常采用1 d、1 h或某一个标准历时(如3 h)。因此,暴雨的时程分布又分为日雨型、时雨型及段雨型3种。确定设计暴雨雨型的时间分配,如雨峰的个数及其出现的位置,降雨过程的连续及间歇情况,各时段的雨量分配等就成为求算污水处理规模的前提条件。另外在港区污水处理规模一般以日为单位，且暴雨为短延时降雨所以建议暴雨的时程分布采用时雨型分布。
一般情况下设计暴雨模式雨型具有以下特点：
1、 暴雨雨峰时段的平均强度与暴雨强度公式强度相等，是同频率控制的，也就是说，设计时可用暴雨强度公式推求雨峰时的降雨量。
2、 暴雨强度的平均趋势是先小继大、最后小的过程。概括了降雨强度先小后大、先大后小的特点。
3、 国内外大量统计结果表明，降雨强度过程雨峰位置多半位于降雨过程的前三分之一左右。
三、 利用暴雨强度公式推算堆场分区集水、截水沟设计流量
大面积分区集水、截水设计流量的确定实际上可以引申为推算小流域集水区的洪峰流量，根据上述设计暴雨模式雨型特点第1条利用暴雨强度公式，可以通过暴雨强度公式结合洪峰推求经验公式（汇水面积小于3平方公里），推求最大雨峰的降雨量，从而确定整个港区不同区域集水、截水沟的设计水量。例如：某港区堆场为例（广州地区），局部集水区面积为20公顷，径流系数取0.2，集流时间为10分钟，其在10年一遇的暴雨洪峰流量可利用公式估算。
该地区暴雨强度公式如下：
带入数值，得出降雨强度为545.55mm/s.ha
带入公式Q=CqF/1000=0.2x545/1000x20=2.18m3/s
其中Q-设计流量
C-径流系数
q-降雨强度
F—分区面积（汇流面积）
那么该流量即为负担该堆场区域集水、截水沟的设计流量。
四、 利用暴雨强度公式推算散货堆场主排水沟及污水调节池容积
暴雨强度公式结合洪峰推求经验公式仅能确定分区污水收集系统的设计流量，但还是无法反映全部降雨过程中整个堆场的流量生成情况，如果想确定主排水沟及污水调节池的容积，在排水路径确定的条件下，还需对设计雨型做进一步的分析。
典型雨型是由两条相切（b等于0）或相交（b不等于0）的抛物线所组成，其雨峰时段内的平均强度与暴雨公式的强度相等，雨峰的位置由暴雨统计资料确定。
典型雨型强度过程的总历时为t0，峰前的瞬时强度曲线为Ia，相应的历时为ta，降雨累计量为Ha，峰后的瞬时强度曲线为Ih,相应历时为th，降雨累计量为Hb，总降雨量HT=Ha+Hb。令t0=1，强度高峰点的位置为r（位于0-1之间），则t0=ta/r=tb/（1-r）如图2。
图2 典型雨型强度过程图
同样我们可以通过设计洪峰经验公式结合某一频率暴雨强度公式求算设计雨型。首先确定某一时段为降雨时间单位T（一般以集水分区的集流时间为时段T），一场设计雨型可由n个T构成，则其降雨延时为nT。然后再将不同降雨时间T、2T、3T、4T……nT代入暴雨强度公式，计算所对应的累积降雨强度a、b、c、……，接下来
由前述暴雨雨型的特点3“降雨强度过程雨峰位置多半位于降雨过程的前三分之一左右”，我们可将设计雨型降雨顶峰a发生在降雨开始后1/3时刻，则a点2侧2b-a及3c-2b分别向左右两侧递减。
还是以广州地区为例, 推估某大型散货堆场五年一遇暴雨6小时(长延时)的设计雨型，可由暴雨强度公式 求五年一遇暴雨的暴雨强度。
设总集水区之集流时间为30分钟，因此以30分钟作为时距△T，累积降雨强度a, b, c, d…以及各段降雨时间之降雨强度a, 2b-a, 3c-2b,4d-3c…计算详见表1 。
降雨强度计算表
根据以上数据可以绘制该地区5年一遇、6小时延时暴雨分时段雨量图。
图3 广州地区散货堆场分时段暴雨雨量柱状图（长延时）
连接各时段即可得设计雨型图
图四 广州地区散货堆场暴雨雨型图（长延时）
根据此雨型图，便可得知在整个降雨时段，单个时间点的降雨情况，从而根据降雨量确定堆场排水主渠的设计流量，进一步确定雨污水处理调节池的有效容积。
通过以上分析我们可以在散货堆场雨污水收集系统平面布置确定后，根据工程所在地的暴雨统计资料，确定出该地区设计重现期时的典型暴雨总降雨量和降雨总历时，并利用当地的暴雨强度公式得出暴雨雨峰强度及平均雨峰历时时间，从而得出该地区暴雨设计重现期的典型雨型。然后根据该典型雨型确定降雨历时内各时间点的降雨强度及降雨量，再根据各时间点堆场情况确定集水及集水调节系统的建设规模；并经一步确定堆场雨污水调节池的有效容积。
四、 结束语
通过对暴雨雨型的分析，确定散货堆场高悬浮物（SS）污水收集构筑物的合理尺寸及污水处理设施得合理规模，只有处理好以上因素，才能有的放矢的做好散货港区污水的设计，达到既保护环境又发展经济，并且减少投资的设计要求。
参考文献：
[1]人民交通出版社.港口工程环境保护设计规范（JTS149-1-2007）2008.2.
[2] 霍勇峰.山西省设计暴雨雨型分析.水资源及水工程学报2006.6
[3] 余浚.降雨设计雨型之研究.台湾大学土木研究所硕士论文.1988
Abstract:According to the formula of rain intensity where the project located in, the design parameters such as collection volume of the polluted rain water，the capacity of the water treatment device shall be determined reasonably in the bulk cargo terminal yard.
关键词：高悬浮物污水暴雨强度 典型雨型暴雨雨峰 设计雨型图Key words:sewage with high suspended matter concentration ;formula of rain intensity;typical rainfall pattern; peak value of the rainfall;designed hyetograph
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国煤炭及矿石原材料需求量的不断增大，煤炭及原材料散货在我国沿海主要港口的转运量近年来持续增长，在这种大背景下，我国各主要港口近年来建设了大量专业散货露天堆场，部分堆场面积近100万公顷。暴雨时产生大量的高悬浮物污水。而如何准确确定堆场高悬浮物污水流量就成为设计污水收集系统及处理构筑物规模的重要前提，本文就如何利用暴雨强度公式确定高悬浮物污水流量进行一些探讨。
一、 现行《港口工程环境保护设计规范》相关规范确定大型散货堆场高悬浮物（SS）污水量存在的问题
现行《港口工程环境保护设计规范》煤堆场径流量是依照径流系数（0.1~0.2）与多年最大日降雨深的最小值及汇水面积的乘积来确定的。
公式如下：V=φHF
V-径流雨水量（m3）
φ-径流系数，取0.1~0.2
H-多年最大日降雨深的最小值（m）
F-汇水面积（m2）
通过以上计算方式仅仅是确定了暴雨时生成污水的总量，但是该计算方法没有体现当地的降雨集中程度、降雨的强度分布、降雨历时等情况，而仅仅采用污水的生成总量是无法有效确定污水处理规模及收集方式的，致使大型散货码头的污水处理及收集方式很难做到经济合理。
二、 设计暴雨模式雨型的特点
针对大型散货堆场污水系統设计的上述问题，必须对散货堆场场区的降雨形态做客观的分析。
而描述一次设计暴雨降雨强度随时间的发展变化过程称为设计暴雨的时程分布,或称为暴雨的雨型。习惯上采用单位时段为Δt的时段雨量ΔH随时间t而变的柱状过程图ΔH～t表示雨型（如图1）。
图1典型雨型图
Δt通常采用1 d、1 h或某一个标准历时(如3 h)。因此,暴雨的时程分布又分为日雨型、时雨型及段雨型3种。确定设计暴雨雨型的时间分配,如雨峰的个数及其出现的位置,降雨过程的连续及间歇情况,各时段的雨量分配等就成为求算污水处理规模的前提条件。另外在港区污水处理规模一般以日为单位，且暴雨为短延时降雨所以建议暴雨的时程分布采用时雨型分布。
一般情况下设计暴雨模式雨型具有以下特点：
1、 暴雨雨峰时段的平均强度与暴雨强度公式强度相等，是同频率控制的，也就是说，设计时可用暴雨强度公式推求雨峰时的降雨量。
2、 暴雨强度的平均趋势是先小继大、最后小的过程。概括了降雨强度先小后大、先大后小的特点。
3、 国内外大量统计结果表明，降雨强度过程雨峰位置多半位于降雨过程的前三分之一左右。
三、 利用暴雨强度公式推算堆场分区集水、截水沟设计流量
大面积分区集水、截水设计流量的确定实际上可以引申为推算小流域集水区的洪峰流量，根据上述设计暴雨模式雨型特点第1条利用暴雨强度公式，可以通过暴雨强度公式结合洪峰推求经验公式（汇水面积小于3平方公里），推求最大雨峰的降雨量，从而确定整个港区不同区域集水、截水沟的设计水量。例如：某港区堆场为例（广州地区），局部集水区面积为20公顷，径流系数取0.2，集流时间为10分钟，其在10年一遇的暴雨洪峰流量可利用公式估算。
该地区暴雨强度公式如下：
带入数值，得出降雨强度为545.55mm/s.ha
带入公式Q=CqF/1000=0.2x545/1000x20=2.18m3/s
其中Q-设计流量
C-径流系数
q-降雨强度
F—分区面积（汇流面积）
那么该流量即为负担该堆场区域集水、截水沟的设计流量。
四、 利用暴雨强度公式推算散货堆场主排水沟及污水调节池容积
暴雨强度公式结合洪峰推求经验公式仅能确定分区污水收集系统的设计流量，但还是无法反映全部降雨过程中整个堆场的流量生成情况，如果想确定主排水沟及污水调节池的容积，在排水路径确定的条件下，还需对设计雨型做进一步的分析。
典型雨型是由两条相切（b等于0）或相交（b不等于0）的抛物线所组成，其雨峰时段内的平均强度与暴雨公式的强度相等，雨峰的位置由暴雨统计资料确定。
典型雨型强度过程的总历时为t0，峰前的瞬时强度曲线为Ia，相应的历时为ta，降雨累计量为Ha，峰后的瞬时强度曲线为Ih,相应历时为th，降雨累计量为Hb，总降雨量HT=Ha+Hb。令t0=1，强度高峰点的位置为r（位于0-1之间），则t0=ta/r=tb/（1-r）如图2。
图2 典型雨型强度过程图
同样我们可以通过设计洪峰经验公式结合某一频率暴雨强度公式求算设计雨型。首先确定某一时段为降雨时间单位T（一般以集水分区的集流时间为时段T），一场设计雨型可由n个T构成，则其降雨延时为nT。然后再将不同降雨时间T、2T、3T、4T……nT代入暴雨强度公式，计算所对应的累积降雨强度a、b、c、……，接下来
由前述暴雨雨型的特点3“降雨强度过程雨峰位置多半位于降雨过程的前三分之一左右”，我们可将设计雨型降雨顶峰a发生在降雨开始后1/3时刻，则a点2侧2b-a及3c-2b分别向左右两侧递减。
还是以广州地区为例, 推估某大型散货堆场五年一遇暴雨6小时(长延时)的设计雨型，可由暴雨强度公式 求五年一遇暴雨的暴雨强度。
设总集水区之集流时间为30分钟，因此以30分钟作为时距△T，累积降雨强度a, b, c, d…以及各段降雨时间之降雨强度a, 2b-a, 3c-2b,4d-3c…计算详见表1 。
降雨强度计算表
根据以上数据可以绘制该地区5年一遇、6小时延时暴雨分时段雨量图。
图3 广州地区散货堆场分时段暴雨雨量柱状图（长延时）
连接各时段即可得设计雨型图
图四 广州地区散货堆场暴雨雨型图（长延时）
根据此雨型图，便可得知在整个降雨时段，单个时间点的降雨情况，从而根据降雨量确定堆场排水主渠的设计流量，进一步确定雨污水处理调节池的有效容积。
通过以上分析我们可以在散货堆场雨污水收集系统平面布置确定后，根据工程所在地的暴雨统计资料，确定出该地区设计重现期时的典型暴雨总降雨量和降雨总历时，并利用当地的暴雨强度公式得出暴雨雨峰强度及平均雨峰历时时间，从而得出该地区暴雨设计重现期的典型雨型。然后根据该典型雨型确定降雨历时内各时间点的降雨强度及降雨量，再根据各时间点堆场情况确定集水及集水调节系统的建设规模；并经一步确定堆场雨污水调节池的有效容积。
四、 结束语
通过对暴雨雨型的分析，确定散货堆场高悬浮物（SS）污水收集构筑物的合理尺寸及污水处理设施得合理规模，只有处理好以上因素，才能有的放矢的做好散货港区污水的设计，达到既保护环境又发展经济，并且减少投资的设计要求。
参考文献：
[1]人民交通出版社.港口工程环境保护设计规范（JTS149-1-2007）2008.2.
[2] 霍勇峰.山西省设计暴雨雨型分析.水资源及水工程学报2006.6
[3] 余浚.降雨设计雨型之研究.台湾大学土木研究所硕士论文.1988