| 陳 斌?
(福建省水利規(guī)劃院) 城市排澇是城市建設(shè)發(fā)展的一項重要工作，是水利部門與城建部門跨部門合作與協(xié)作的一門邊緣學(xué)科，也是城市水文學(xué)一個重要的組成部分。由于我國尚未有一個城市排澇規(guī)范，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)科側(cè)重點(diǎn)不同，因此引起爭議和探討的問題也較多。
城建部門排水公式以城市暴雨強(qiáng)度公式和雨水流量公式為主，水利部門則有推理公式法、瞬時單位線法等水文公式。兩部門在暴雨樣本選樣及采用的重現(xiàn)期上有較大差異，雨洪設(shè)計流量成果也不一樣。
一些給排水專業(yè)人員與水文規(guī)劃專業(yè)人員在城市排澇排水工作中，為沒有適當(dāng)?shù)某鞘信艥硺?biāo)準(zhǔn)與方法，深感為難，故呼吁進(jìn)行這方面工作。 1 城區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn) 福建省城區(qū)現(xiàn)行排澇標(biāo)準(zhǔn)及計算方法多移用原農(nóng)村排澇的辦法。為確定福建省城區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)，必須探討城建和水利部門各自采用的設(shè)計重現(xiàn)期銜接問題，保證用城建部門雨水管渠設(shè)計的小區(qū)域雨洪流量，能夠同按水利部門設(shè)計的大區(qū)域雨洪流量相容，使同一場暴雨能夠順利地從城區(qū)雨水管渠進(jìn)入內(nèi)河，最后匯集到排水口由排澇閘自排或由排澇站抽排至承泄區(qū)?？梢詮膬煞矫孢M(jìn)行分析。
一是從短歷時暴雨資料分析。根據(jù)福州市區(qū)和政和城區(qū)歷年60 min暴雨資料，按照“年最大值法”和“年超大值法”的不同選樣方法，求出福州城區(qū)“年頻率曲線”H60=41.0 mm，CV=0.27，CS=3.5 CV；“次頻率曲線”H60=31.0 mm， CV=0.33,Cs=4CV。求出政和城區(qū)“年頻率曲線”H60=40.5 mm， CV=0.35，CS=3.5CV；“次頻率曲線”H60=29 mm，CV=0.42，CS=3.5CV。根據(jù)同一設(shè)計暴雨量在二條曲線上查出的重現(xiàn)期值求出二者對應(yīng)關(guān)系見表1。 表1 60min設(shè)計暴雨量與重現(xiàn)期關(guān)系 | 城建部門重現(xiàn)期Te(a) | 0.333 | 0.5 | 1 | 2 | 5 | | 福州城區(qū) | 60min設(shè)計暴雨量（mm） | 39.3 | 43.0 | 49.2 | 55.0 | 62.3 | | 水利部門重現(xiàn)期T(a) | 2 | 2.69 | 4.85 | 9.09 | 21.28 | | 倍比數(shù)T/Te | 6.01 | 5.38 | 4.85 | 4.55 | 4.26 | | 政和城區(qū) | 60min設(shè)計暴雨量（mm） | 37.9 | 42.8 | 50.8 | 58.8 | 68.3 | | 水利部門重現(xiàn)期T(a) | 2.02 | 2.84 | 5 | 9.26 | 21.3 | | 倍比數(shù)T/Te | 6.07 | 5.68 | 5 | 4.63 | 4.26 | 二是根據(jù)設(shè)計流量成果分析。福州城區(qū)選擇匯流面積為2.17 km2的瓊東河片，城建部門福州市暴雨強(qiáng)度公式為： i=(6.162+3.881lgTe)/(t+1.774)0.567 雨水設(shè)計流量公式為： Q=100ΨiF/6? 政和城區(qū)選擇匯流面積為1.9 km2的林屯洋片，城建部門南平市區(qū)暴雨強(qiáng)度公式為： q=1721.648(H+0.515lgTe)/(t+5.596)0.665 雨水設(shè)計流量公式為：? Q=ΨqF/10?
式中 q--設(shè)計暴雨強(qiáng)度，L/(s·hm2)
? i--設(shè)計暴雨強(qiáng)度，mm/min?
?t--降雨歷時，min?
?Te--設(shè)計重現(xiàn)期，a?
?Q --雨水設(shè)計流量，m3/s?
?Ψ --徑流系數(shù)?
?F --匯流面積，km2 用水利部門推理公式計算的澇水流量分別點(diǎn)繪兩條曲線，根據(jù)同一設(shè)計流量在兩條曲線上查出的重現(xiàn)期值，求出二者對應(yīng)關(guān)系見表2。 表2 澇水設(shè)計流量與重現(xiàn)期關(guān)系 | 城建部門重視期Te(a) | 0.333 | 0.5 | 1 | 2 | 5 | | 福州城區(qū) | 澇水設(shè)計流量（m3/s) | 8.27 | 9.88 | 12.6 | 15.5 | 19.5 | | 水利部門重現(xiàn)期T（a） | 2.16 | 3.16 | 5.78 | 11.24 | 27.78 | | 倍比數(shù)T/Te | 6.49 | 6.32 | 5.78 | 5.62 | 5.56 | | 政和城區(qū) | 澇水設(shè)計流量（m3/s) | 11.2 | 12.7 | 15.3 | 17.8 | 21.3 | | 水利部門重視期T（a） | 2.39 | 3.13 | 5.32 | 9.71 | 21.3 | | 倍比數(shù)T/Te | 7.18 | 6.26 | 5.32 | 4.86 | 4.26 | 從以上兩方面探討結(jié)果可以認(rèn)為，城建部門與水利部門采用的重現(xiàn)期只能有著大約相應(yīng)或相當(dāng)?shù)年P(guān)系。由于城建部門是進(jìn)行較短歷時較小區(qū)域排水設(shè)計，水利部門是進(jìn)行較長歷時較大區(qū)域排澇設(shè)計，大小流域雨洪特性不同，因此，不必要也不可能建立嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。考慮到城建與水利部門選用重現(xiàn)期的通常習(xí)慣，采用以下大致關(guān)系，見表3。 表3 重視期大致關(guān)系 | 城建部門重現(xiàn)期Te(a) | 0.333 | 0.5 | 1 | 2 | 5 | | 水利部門重現(xiàn)期T（a） | 2 | 3 | 5 | 10 | 20 | 根據(jù)福建省城區(qū)城市排水管道標(biāo)準(zhǔn)采用的設(shè)計重現(xiàn)期，綜合分析各城市雨洪特點(diǎn)及排澇設(shè)施現(xiàn)狀，綜合考慮城市排澇與雨水管道的排水標(biāo)準(zhǔn)大致關(guān)系，福建省各城區(qū)排澇重現(xiàn)期可采用3～5年一遇澇水不漫溢的城市排澇標(biāo)準(zhǔn)，條件較好的地區(qū)或重要地區(qū)可適當(dāng)提高標(biāo)準(zhǔn)。 2 城區(qū)排澇計算方法 2.1 澇水流量計算
城市排澇要分區(qū)采用不同澇水流量計算方法。對城市小區(qū)，按各城市暴雨強(qiáng)度公式及流量公式計算。對山丘區(qū)和較大匯水面積的內(nèi)河、溝渠采用水文公式。用水文公式計算時，要考慮城市化對澇水流量的影響。限于國內(nèi)研究現(xiàn)狀，可暫以兩種方法論證：一是以城市化前后徑流系數(shù)變化來修正澇水流量；二是考慮城市化前后雨水入滲量不同，調(diào)整穩(wěn)滲率fc的數(shù)值。
2.2 山坡及小區(qū)來水與內(nèi)河澇水疊加
城市澇片內(nèi)的內(nèi)河澇水、小區(qū)雨水及山坡匯水同在一較小的區(qū)域內(nèi)，基本上都受同一天氣系統(tǒng)控制，同頻率組合機(jī)遇較大。但由于集水面積及集水距離的差異，需根據(jù)產(chǎn)匯流時間不同進(jìn)行疊加。大家知道，采用水文公式如瞬時單位線法、推理公式法等能求得洪水三要素：洪峰流量、洪水總量和洪水過程線，不同區(qū)域的洪水通常是錯峰進(jìn)行疊加的。而在城市小區(qū)里城市雨洪排水系統(tǒng)主要由一系列口徑不同的管路構(gòu)成，各條管路設(shè)計洪峰流量是控制工程設(shè)計的重要參變量，設(shè)計洪水總量和洪水過程線形狀一般作用較小，因此，采用的城市暴雨強(qiáng)度公式及流量公式僅求出雨水設(shè)計流量。但是，應(yīng)用城市暴雨強(qiáng)度公式及流量公式計算各個不同小區(qū)雨水設(shè)計流量時，也是錯峰進(jìn)行疊加的。例如：對福州市城區(qū)瓊東河上段、中段、下段及整段和樹兜河上段、下段及整段應(yīng)用城市暴雨強(qiáng)度公式及流量公式計算澇水流量成果見表4。 表4 各小河澇水流量成果 | 河段 | F(km2) | L(m) | Q(m3/s) | i(mm/min) | t(min) | | 樹兜河上段 | 0.25 | 850 | 2.2 | 0.649 | 45.1 | | 樹兜河下段 | 0.23 | 700 | 2.2 | 0.698 | 39.8 | | 樹兜河整段 | 0.48 | 1550 | 3.3 | 0.504 | 70.0 | | 瓊東河上段 | 1.25 | 1446 | 9.0 | 0.520 | 66.3 | | 瓊東河中段 | 0.53 | 1050 | 4.4 | 0.601 | 51.5 | | 瓊東河下段 | 0.39 | 1050 | 3.3 | 0.607 | 50.7 | | 瓊東河整段 | 2.17 | 3546 | 12.6 | 0.420 | 96.1 | 從表4可以看出兩個或兩個以上小區(qū)雨水流量疊加不是簡單地把峰量相加，而是錯峰疊加，排水公式本身已考慮到這一點(diǎn)。
有些城郊山坡來水可通過開挖截洪溝，高水高排，避開市區(qū)直接排放入江。對城區(qū)排澇高水高排方案以政和縣城區(qū)為例。
政和縣城區(qū)地處山區(qū)河谷小盆地，七星溪主流自東向西從城區(qū)穿過，城區(qū)的老城區(qū)澇片排澇采取高水高排方案，以縣水電局附近地勢最高點(diǎn)為界，沿公路邊分別向東西方向布置排澇溝排水入七星溪。西排澇溝集水面積0.925 km2，長1.7 km，5年一遇設(shè)計流量12 m3/s，東排澇溝集水面積1.11 km2，長1.6 km，5年一遇設(shè)計流量15 m3/s。
2.3 小區(qū)雨水和內(nèi)河澇水與外江水位組合方法
小區(qū)雨水和內(nèi)河澇水與外江水位(大海潮位)如何組合，主要依據(jù)實(shí)測資料分析。如福州市城區(qū)排澇計算時，分析了閩江洪水和城區(qū)內(nèi)澇遭遇情況，見表5。 表5 福州城區(qū)內(nèi)澇與閩江同期洪水遭遇情況 | 洪水日期 | 竹歧水文站洪水 | 城區(qū)24h降雨（mm） | 有無內(nèi)澇 | | 洪峰流量（m3/s) | 重現(xiàn)期（a） | 解放大橋站 | 赤橋站 | 思頂站 | | 1961-06-03 | 26000 | ≈10 | 74.6 | 116 | 108 | 有 | | 1962-06-29 | 27000 | ＞10 | | | | 無 | | 1968-06-19 | 294000 | 24 | 56.4 | 53.1 | 60.5 | 有 | | 1982-06-19 | 25800 | ≈10 | | | | 無 | | 1984-06-02 | 25100 | ≈10 | | | | 無 | | 1992-07-07 | 30300 | 40 | 94.1 | 103 | 106 | 有 | 閩江下游洪水集中在4月-7月。竹岐水文站10年一遇洪水流量為2560m3/s。福州市城區(qū)防洪堤修建后，發(fā)生6次接近或超過10年一遇洪水，其中3次因同期城區(qū)降雨而發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇。所以，外江設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)選用10年一遇。
福州市城區(qū)8月-10月的內(nèi)澇是由城區(qū)臺風(fēng)暴雨產(chǎn)生大量降水又遇閩江下游不利潮型影響排水造成的。城區(qū)建堤后，發(fā)生在8月-10月的嚴(yán)重澇災(zāi)共7次，其中4次遇到大潮，即1975年8月7日(農(nóng)歷七月初一大潮)、1977年7月31日(農(nóng)歷六月十六日大潮)、1992年8月31日(農(nóng)歷八月初三大潮)、1996年8月1日(農(nóng)歷六月十七大潮)。因此外江設(shè)計潮水位選用同期2年一遇的年最高潮位。
2.4 排澇水利計算方法
排澇水利計算主要是蓄排澇計算和水面線推算。?
一些澇片有滯洪容積，一些澇片需利用現(xiàn)有池塘洼地建蓄澇池。為確定排澇泵站裝機(jī)容量和排澇閘、排澇渠、蓄澇池規(guī)模，需進(jìn)行蓄排澇計算，計算根據(jù)澇區(qū)設(shè)計洪水過程、外江水位過程、澇片滯洪容積關(guān)系或蓄澇池容積關(guān)系和泵站抽水流量及水閘泄水能力，以水量平衡方程式進(jìn)行逐時段調(diào)節(jié)計算，求出澇片最高水位及相應(yīng)蓄澇容積。如政和城區(qū)林屯洋澇片計算，泵站抽水流量為4、5、6m3/s，所需蓄澇池容積分別為1.98×104m3、1.01×104m3、0.27×104m3，考慮到土地利用及蓄澇池的要求，選定抽水流量為5m3/s的方案，相應(yīng)蓄澇池規(guī)模為45m×45m×45m。各個澇片一般都有排澇內(nèi)河或溝渠，為確定各地點(diǎn)水位，需進(jìn)行水面線推算。各地段水面高程加上一定的超高，就可確定城市規(guī)劃地面標(biāo)高。?? 參考文獻(xiàn) 1 陳斌 城市排澇與排水研究 給水排水，1996；22(9)
2 陳斌 石獅排澇計算討論 灌溉排水，1993；(3)
3 聯(lián)合國教科文組織 東南亞地區(qū)城市水文學(xué)術(shù)研討會論文集 南京：河海大學(xué)出版社，1997
作者通訊處：350001 福州市東大路21號
福建省水利規(guī)劃院
(收稿日期 1998-07-17) | 
