市政排水與水利排澇關系的研究

周江宜

安徽水安建設集團股份有限公司綜合設計院 安徽合肥 230601

城市暴雨災害是我國城市建設發展中常見的一種自然災害，具有發生頻率高、影響范圍廣、影響力深遠的特點。尤其是在夏季，城市暴雨災害頻發，對社會經濟的可持續發展、人們生活的穩定產生了制約。根據我國現階段實行的城市管理發展體制，我國有關市政部門開始注重對市區管道排水管理。我國水利部門則是主要管理河流道路防洪排澇總體規劃。這兩個部門應用的是不同的暴雨選樣方法。在水務一體化的演進發展下，市政部門和水利部門排澇管理關系變得日益密切。為了更好地實現城市排澇治理，需要結合市政部門和水利部門自身的優勢，不斷摸索探討出水利排澇和市政排水重現期的相互轉換關系[1]。

1 市政排水和區域排澇比較

城市排水系統的組成，包括市政給排水體系和區域排澇體系。其中，市政排水系統運行，主要是排放自然降雨。利用雨水排放系統，收集降雨以及路面降雨，匯集到某個區域，通過泵站過濾以及分散，實現排放。在建設前，要依據區域暴雨強度，進行雨水流量計算，進而確定管道以及泵站建設規模。區域排澇：此體系主要解決江河湖排澇問題。因為暴雨會使得河流產生較大的表面徑流，從上山或者路面，匯集到相應的河道內，由河道自行調蓄。利用控制水閥或排澇泵站，實現河道水的分散處理。若外河水位保持不變，則需要邊蓄水邊進行排放。區域河道排澇體系的構建，對于水量的計算，是按照明渠恒定流預測降雨標準以及邊界條件等。

2 計算方法

2.1 短歷時暴雨計算

在進行短歷時暴雨計算時，可將相關數值帶入到設計暴雨公式中。根據室外排水規范有關規定，可利用水文學計算公式：Qm=F·q·Ψ。其中F代表匯水面積，hm2；q代表暴雨強度；Ψ代表綜合徑流系數。本文主要以佛山市南海區為研究對象，采用該地區的暴雨公式進行短歷時暴雨計算，能得到q=167A/（t+b）n的計算公式，式子中t為降雨時間和匯流時間總和，min。排水重現期下相關參數n、b、A可通過以下計算公式來確定：n=0.68-0.031ln（P-0.59）；b=10.54-0.8ln（P-0.69）；A=18.25-0.09ln（P-0.8）。在確定暴雨計算表達式后，還要設計暴雨雨型。當前城市暴雨主要應用的暴雨設計雨型方法包括模式雨型法、均勻雨型法和Huff法等，其中市政排水中應用較普遍的為均勻雨型法。Huff法計算結果容易受到歷時因素影響，當存在歷時選擇不當問題時，將無法保證結算結果有效性。模式雨型法在計算暴雨瞬時強度和雨量積累量方面都是逐步推導出來的。對于市政排水和暴雨歷時資料相對缺乏的城市來講，更傾向于使用模式雨型，綜合比較，本文可選用模式雨型方法。設計模式雨型主要體現出以下特點：一是表明暴雨平均強度及最強降水時段的規律性，對于雨峰時段的暴雨平均強度及公式計算的強度來講是一致的，能對其進行同頻率控制；二是模式雨型能反映出由小到大在減小的暴雨強度變化過程；三是雨峰位置能根據當地資料確定，反映當地大多數暴雨的情況。根據國內外有關資料，本文將雨峰位置選擇在暴雨歷時的0.4位置處。設定模式雨型強度變化過程歷時為t0，降雨量為Ha，雨峰前的降雨瞬時強度曲線Ia，峰后曲線為Ib，歷時tb，累積降雨量為Hb，能得出 ta/r=tb/（1-r）[2]。

2.2 排澇演算

排澇演算采用MIKE11水動力模型開展。Mike11是一款多功能的一維水動力學軟件包，以求解圣維南方程組作為理論基礎，并帶有對流擴散，水質生態，泥沙傳輸，降雨徑流，洪水預報，實時操作及潰壩模擬等多種模塊。MIKE11中一維非恒定流，采用Abbott六點隱式格式求解方程組，該離散格式并不在每一個網格點同時計算水位和流量，而是按順序交替計算水位或流量，分別稱為h點和Q點。Abbott六點隱式格式無條件穩定，可以在相當大的Courant數下保持計算穩定，輸入輸出及操作界面均為可視化，功能較強大。MIKE11排澇演算具體通過模型模擬文件將河網、斷面、邊界以及參數4個文件鏈接起來組合成一個水動力模型。河網文件需要設置河道屬性（河道名、上下游端點里程、河道類型、河道流向、與其他河道連接信息以及斷面最大間距等），斷面文件中河名、里程以及TOPID需要與河網文件的河道相對應，輸入斷面寬、高等尺寸信息后自動計算得到水力參數、過流面積以及水力半徑等數據。邊界文件主要設置河道上游邊界的入流量Q或旁側入流的流量Q、下游邊界的水位H或者Q/h邊界。參數文件主要是設置初始水位流量值、河床糙率以及增加結果輸出（如流速、河道蓄水量、水工建筑物、過流斷面等）等。模擬文件除了集合各文件信息外還需設置模擬方法、時間步長和輸出結果形式等[3]。

3 結語

文章根據市政排水與水利排澇重現期的差異問題進行了具體的分析，根據實際情況給出了A城市市政排水與水利排澇重現期之間的對應關系，現階段城市規劃發展中的排澇工作要比排水工作更為重要，因此暴雨的設計要充分考慮河道排澇計算設計發展的總體要求，實現城市河道排澇效果符合一般設計標準要求。經過調查分析發現，排水和排澇的重現期之間存在一定的銜接關系，且在某種條件下，這種銜接關系能夠實現轉換。文章在對某城區排水與排澇設計暴雨重現期關系，得到了不同排水設計暴雨重現期所對應的排澇設計暴雨最佳重現期，旨在為該地區的排水防澇提供實踐經驗支持。