賈波

摘 要：目前，城區(qū)排洪河道設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法中常用的公式主要有2種，即市政系統(tǒng)中計(jì)算雨水流量的公式和水利系統(tǒng)中的推算公式及單位線法。本文通過工程實(shí)例，對(duì)排洪河道設(shè)計(jì)流量的計(jì)算方法和相關(guān)公式進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：排洪河道；設(shè)計(jì)流量；防洪工程；雨水排放系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TV131.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.083

1 城區(qū)排洪河道

隨著洪水總量以及洪峰流量的不斷上升，城區(qū)防洪工程所面臨的壓力也在逐漸增大，加之城區(qū)調(diào)蓄洪水的能力不足，造成了城區(qū)匯流洪水的速度過快，且難以對(duì)此進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。洪峰具有流量大、歷時(shí)相對(duì)較短、破壞力強(qiáng)大的特點(diǎn)。因此，為了確保城區(qū)安全，就必須采取有效的排洪措施。而城區(qū)排洪河道的排水任務(wù)主要針對(duì)的是匯水流域大、歷時(shí)長(zhǎng)、面積大的洪水。對(duì)于大部分的中小城區(qū)而言，在規(guī)劃和建設(shè)城區(qū)的過程中，一般只注重建設(shè)雨水排放系統(tǒng)，而沒有對(duì)城區(qū)排洪河道進(jìn)行一定的整治。比如在順平縣，由于城區(qū)的排洪河道中積聚了很多的淤泥，造成了嚴(yán)重的河道淤塞，加之過水?dāng)嗝娌粩嗫s小，河道的排洪能力在不斷下降，對(duì)城區(qū)河道的排洪功能造成了嚴(yán)重的影響，提升了洪澇災(zāi)害的發(fā)生率。因此，為了保證城區(qū)安全，需要科學(xué)地規(guī)劃和整治城區(qū)排洪河道。

2 城區(qū)排洪河道設(shè)計(jì)流量的計(jì)算方法

2.1 市政系統(tǒng)中雨水流量的計(jì)算

市政系統(tǒng)中雨水流量的計(jì)算公式為：

假定條件：①在整個(gè)匯水面積上的降雨分布是均勻的，而在降雨時(shí)段選定之后，該時(shí)段內(nèi)的降雨強(qiáng)度保持不變；②隨著集流時(shí)間的延長(zhǎng)，匯水面積擴(kuò)大的速度為常數(shù)。

2.2 水利系統(tǒng)中的計(jì)算公式

2.2.1 單位線法單位線法的計(jì)算公式

單位線法的計(jì)算公式為：

假定條件：①流量假定。如果凈雨的歷時(shí)為m個(gè)時(shí)段，則在每個(gè)時(shí)段中，形成凈雨過程的徑流線之間不會(huì)干擾，且各個(gè)時(shí)段的凈雨流量之和等于斷面出口的流量；②倍比假定。如果凈雨量在單位時(shí)段內(nèi)具有n個(gè)單位，則凈雨量形成的地面徑流的流量過程線的值為流量單位線的n倍，且其與單位線具有相同歷時(shí)；③假定流域上每一個(gè)點(diǎn)具有相同的水力條件；④不考慮形成流量過程中分配流域面積的形式，且認(rèn)為洪水的形成與暴雨為相同的頻率。

2.2.2 推理公式

推理公式為：

假定條件：①在流域中，產(chǎn)流和降雨的時(shí)程分配、分布等都是均勻的；②降雨強(qiáng)度直接決定了出口流量斷面處的最大流量，且形成階段主要包括2個(gè)，即回流階段和產(chǎn)流階段；③不考慮流域的調(diào)蓄功能和形成流域過程中的分配流域面積的形式，認(rèn)為洪水的形成與暴雨的頻率相同。

2.2.3 河道水力的計(jì)算公式

城區(qū)通過管道將雨水排放至附近的河道之后，會(huì)慢慢地由河道回流，河道水力的計(jì)算公式為：

2.3 適用條件

市政系統(tǒng)中雨水流量計(jì)算公式比較適用于解決集水時(shí)間在60～120 min的時(shí)間段內(nèi)，且面積一般小于1.5 km2的匯水工廠、城鎮(zhèn)排洪溝渠、雨水管渠的雨水設(shè)計(jì)排放問題。通過這類公式對(duì)城區(qū)排洪河道設(shè)計(jì)流量進(jìn)行計(jì)算，會(huì)產(chǎn)生洪峰設(shè)計(jì)流量。對(duì)于重現(xiàn)期偏大的暴雨，如果降雨設(shè)計(jì)強(qiáng)度較大，則會(huì)造成洪峰設(shè)計(jì)流量偏大。而在暴雨設(shè)計(jì)時(shí)段內(nèi)，降雨的強(qiáng)度是不斷發(fā)生變化的，且偏大的降雨強(qiáng)度也會(huì)使洪峰設(shè)計(jì)流量偏大。由于集流時(shí)間的變化導(dǎo)致匯水面積增長(zhǎng)的速度也具有一定的不確定性，因此，其對(duì)洪峰設(shè)計(jì)流量所產(chǎn)生的影響也具有一定的不確定性。而水利系統(tǒng)中的相關(guān)計(jì)算公式則比較適用于流域較大的區(qū)域，但流域面積必須小于500 km2，且這些公式不適用于泥石流、巖溶以及受到人為各種措施影響的地區(qū)。此外，在產(chǎn)流階段，推導(dǎo)穩(wěn)滲流率等是在徑流關(guān)系與天然河流降雨二者關(guān)系的基礎(chǔ)上計(jì)算的；在回流階段，則是按照自然狀況下匯流的規(guī)律來計(jì)算的。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)城區(qū)排洪河道設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法以及相關(guān)公式的分析，闡述了水利系統(tǒng)和市政系統(tǒng)中排洪流量的計(jì)算公式，對(duì)公式中所涉及假定條件進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)兩種系統(tǒng)中的計(jì)算公式的適用條件繼續(xù)了詳細(xì)闡述，從而為城區(qū)排洪河道的流量計(jì)算提供參考資料。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕