市政排水標準與水利排澇標準關(guān)系綜合比較分析

費永法 李 臻

市政排水標準與水利排澇標準關(guān)系綜合比較分析

費永法 李 臻

一、前言

城市澇水往往先通過市政管網(wǎng)排水系統(tǒng)收集后再排入河道，部分排澇河道要通過較長的農(nóng)區(qū)才進入骨干排水河道。由于管理體制原因，市政管網(wǎng)排水一般由城建部門負責，而進入河道后的排水一般由水利部門負責。市政排水設計和水利排澇設計在計算目的、設計標準、設計暴雨樣本選取和設計流量計算方法上存在很大差異，這就形成了排澇河道水利排澇標準與市政排水標準不一致的問題。

有學者嘗試尋找出市政排水與水利排澇標準的簡便對應關(guān)系，得出了一些有益的結(jié)論。按照市政部門排水流量設計方法（以下簡稱市政排水法）與水利部門排水流量計算方法（以下簡稱水利排澇法）的設計暴雨計算方法，分析市政排水法設計暴雨重現(xiàn)期與水利法設計暴雨重現(xiàn)期對應關(guān)系，來研究市政管網(wǎng)排水與水利排澇標準的關(guān)系。由于設計暴雨到設計流量還有產(chǎn)流和匯流等環(huán)節(jié)，與設計排水流量的標準有一定的差距。對影響市政排水與水利排澇標準的因素及其

差異進行綜合對比分析，研究市政排水與水利排澇標準相互關(guān)系，對協(xié)調(diào)城市排水與水利排澇設計標準，保證城市管網(wǎng)和外排河道澇水的順利排除具有一定的意義。

二、市政排水流量計算與水利排澇流量計算的差異

設計暴雨歷時差異：管網(wǎng)排水中由于各級管道的集水范圍不會很大，地面集流時間一般在數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘，因而降雨歷時采用5～120min。而排澇河道由于地處市政管網(wǎng)下游，將匯集一定數(shù)量的市政管網(wǎng)控制范圍的來水，集水面積相對較大，匯流路程較長，并且在調(diào)蓄傳輸澇水過程中尚有一定的調(diào)蓄容積，形成河道最高水位相應的調(diào)蓄控制歷時相對較長，故統(tǒng)計歷時一般采用l～24h。

重現(xiàn)期的差異：市政管道的設計重現(xiàn)期一般采用0.5～5年，實際使用中標準最高的為北京天安門廣場10年一遇；而城市河道排澇標準目前沒有標準，一般采用10～20年一遇，城市規(guī)模大、受淹后損失重的排澇標準高，反之則低。北京市護城河采用50年一遇，兩者重現(xiàn)期差異巨大。

設計暴雨選樣方法的差異：城建部門在規(guī)劃設計城市管道排水系統(tǒng)時，要考慮一年內(nèi)可能承受數(shù)次暴雨積澇排水的情況。因此，城市管道排水系統(tǒng)設計時，不能只考慮年最大一次雨量。平均一年內(nèi)將發(fā)生幾次超標暴雨，有超定量法和超大值法兩種方法選樣。水利法計算的城市排水河道選樣一般是年最大值法。以南京市為例，通過對比超定量選樣法（市政選樣法）1h設計暴雨與年最大值法（水利選樣法）3h、6h、24h設計暴雨重現(xiàn)期對應關(guān)系，得出當管道設計暴雨重現(xiàn)期為1年時，河道相應的排澇設計暴雨重現(xiàn)期為7～18年；當管道設計暴雨重現(xiàn)期為2年時，河道相應的排澇設計暴雨重現(xiàn)期為16～29年；當管道設計暴雨重現(xiàn)期為3年時，河道相應的排澇設計暴雨重現(xiàn)期為17～31年。

流量計算方法的差異：市政排水計算流量的公式是Q=ψqF，即一定時段內(nèi)的設計暴雨強度q通過徑流系數(shù)ψ折合成凈雨強度，在匯水面積F所形成的水量，也可以直觀地理解為一定時段內(nèi)的設計暴雨所形成的水量在該時段內(nèi)平均排出的流量。水利排澇計算城區(qū)排水流量的方法一般采用單位線法、推理公式法等，由于水利排澇設計暴雨時段相對較長，水利法考慮了降雨所產(chǎn)生的徑流在集水面上匯流的不均勻性和匯流過程中的流域坡面和河槽的調(diào)蓄作用。

市政排水法和水利排澇法在設計暴雨歷時、暴雨選樣方法、暴雨重現(xiàn)期、流量計算方法等方面存在重大差異，這些差異是導致市政排水和水利排澇標準不一致的主要原因。由于上述差異對洪水流量的影響十分復雜，因此，市政排水標準與水利排水標準之間的關(guān)系也十分復雜。

三、市政排水法與水利排澇法設計流量重現(xiàn)期的對應關(guān)系分析

限于篇幅，本文以合肥市許小河為例，比較分析市政排水設計流量重現(xiàn)期與水利排澇設計流量重現(xiàn)期之間的關(guān)系。合肥市位于安徽省中部，江淮之間，南鄰巢湖。許小河為城市內(nèi)河，位于合肥市濱湖新區(qū)的包河區(qū)工業(yè)園內(nèi)，發(fā)源于合肥市市區(qū)南部望江東路，自西北流向東南匯入十五里河，流域面積22.34km2，主河道全長8.2km，河道平均坡降1.3‰。

1.市政排水流量計算

市政排水流量采用《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50318-2000），計算公式：

式中：Q—雨水設計流量（l/s），q—設計暴雨強度（L/s·ha），Ψ—徑流系數(shù)，F(xiàn)—匯水面積（ha）。

暴雨強度公式采用合肥市建委編制的公式：

式中：q—暴雨強度（L/s·ha），t—降雨歷時（min），m—折減系數(shù)，P—設計重現(xiàn)期（a）。

本次分別計算了許小河不同控制斷面0.5、1、2、3、5年一遇設計排水流量，結(jié)果見表1。

表1 典型區(qū)不同設計重現(xiàn)期設計排水量

2.水利排澇流量計算

城區(qū)水利排澇主要采用兩種方法，即單位線法和平均排除法。根據(jù)安徽省一般做法，城區(qū)水利排澇流量計算采用《安徽省1984年山丘區(qū)中、小面積設計洪水計算辦法》，即地區(qū)綜合單位線法。

根據(jù)安徽省年最大24h降雨量均值等值線圖、CV等值線圖和安徽省年最大1h降雨量均值等值線圖、CV等值線圖計算出不同頻率的最大24h降雨量和最大1h降雨量。根據(jù)流域特征值和設計暴雨等資料，分析計算瞬時單位線參數(shù)，再計算出各控制斷面5、10、20、50年一遇設計洪水過程線及洪峰流量，計算結(jié)果詳見表2。

表2 不同重現(xiàn)期設計洪水洪峰流量計算結(jié)果

3.重現(xiàn)期比較

不同控制斷面分別建立水利排澇法計算的重現(xiàn)期T與流量Q的關(guān)系T～Q，將不同斷面市政法計算的各重現(xiàn)期設計流量用T～Q關(guān)系插值計算出相應水利重現(xiàn)期，結(jié)果見表3。

表3 市政排水法對應“84辦法”重現(xiàn)期關(guān)系

由表3可得出如下結(jié)論：

（1）市政排水重現(xiàn)期與相對應的水利排澇重現(xiàn)期差異很大

根據(jù)表3，繁華大道控制斷面市政排水法0.5～5年一遇相應流量相當于水利排澇法計算的13.8～41.7年一遇流量，重現(xiàn)期相差很大，并隨著重現(xiàn)期的增大，絕對差值增大，但相對差值在縮小。

（2）市政排水重現(xiàn)期與水利排澇重現(xiàn)期的差異隨集水面積增大而減小

根據(jù)表3，市政法1年一遇重現(xiàn)期相應流量，最上游的繁華大道控制斷面相應水利重現(xiàn)期20.4年一遇流量，到最下游入河口斷面相當于水利重現(xiàn)期15.4年一遇流量。綜合其他各控制斷面情況，可以得出市政排水重現(xiàn)期相與水利排澇重現(xiàn)期的差異隨集水面積增大而減小的結(jié)論，并且面積越小差異就越大，面積越大差異就越小。

（3）市政排水標準與水利排澇標準不存在簡單的關(guān)系

根據(jù)兩類方法比較分析，市政排水法重現(xiàn)期與水利法重現(xiàn)期與暴雨特性、面積大小、產(chǎn)匯流特點等有關(guān)。各地的暴雨特點、流域特性和產(chǎn)匯流特點各不相同，由此可以推斷，各地的市政排水標準與水利排澇標準之間的關(guān)系各不相同，不存在簡單的相互關(guān)系。

四、結(jié)語

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，原有的農(nóng)田、河道逐漸納入城市排水體系，水利排澇與市政排水的聯(lián)系愈發(fā)緊密。根據(jù)上述分析，市政排水與水利排澇標準之間不存在簡單的關(guān)系，應根據(jù)不同城市的實際情況，協(xié)調(diào)好市政排水與水利排水標準和規(guī)模問題，確保城市澇水能夠順利排泄，又不致使區(qū)域排澇河道規(guī)模過大造成浪費■

（作者單位：中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司 233001）

（專欄編輯：王 適）