城市防洪排涝规划（精选8篇）
第一章 城 市 概 况 第一节 自 然 概 况
（一）城市的地理位置及在流域中所处的地位。
（二）城市性质
（三）城市规模
1.城市现状（建成区）人口（其中非农业人口、农业人口）； 2.总体规划期限内人口（其中非农业人口、农业人口）； 3.城市现状（建成区）用地范围； 4.城市规划区用地范围 5.防洪规划的范围
（四）气象和水文特性
1.气温、降水、水位、流量、泥沙、潮汐、风暴等； 2.气压、风向、湿度、蒸发量等。
（五）地形地貌地质概况
1.地形地貌特点、所属水系及主要河流、湖泊、洼地等的分布； 2.主要防洪排涝工程设施、建筑地址的地形特点；
3.主要工程设施、建筑物的工程地质情况（地层主要地理力学指标）； 4.地区和防洪排涝工程设施、建筑物的水文地质条件（含水层分布、地下水埋深、补排水条件等）。
5.地震基本烈度、断层分布走向等。
第二节 洪涝灾害情况及防洪排涝工程现状和存在的问题
一、历史上发生的洪、涝灾害情况
（一）主要洪、涝灾害年份的雨情、水情重现期
（二）灾情
1.洪、涝淹没范围、水深、历时； 2.经济损失（直接、间接、无形）。
二、防洪排涝工程现状情况及存在的问题
（一）现状防洪、排涝能力和标准；
（二）防洪排涝工程设施和非工程措施现状建设情况（包括历年来投资情况）；
（三）目前防洪排涝工程设施和非工程措施存在的主要问题及造成原因。第二章 城市防洪排涝规划 第一节 规划依据和原则
一、规划依据
（一）上级指示和批文；
（二）城市总体规划；
（三）流域防洪规划（或防风暴潮规划）；
（四）国家和省市现行有关标准、规范、规定。
二、规划原则
（一）贯彻全面规划、综合治理，防治结合、以防为主的方针。因地制宜、因害设防，提高防洪排涝能力，保护城市安全，适应国民经济发展需要。
（二）与流域防洪规划和城市总体规划相协调，兼顾市政建设及有关部门的要求。
（三）合理选定防洪排涝标准，重要城市对超过标准的特大洪水要作出对策性的方案。
（四）充分发挥城市防洪排涝工程效能、功能和效益，并考虑与流域防洪设施的联合运用。修建水库和分（蓄）洪工程，要尽可能地考虑综合利用。
（五）从实际出发，因地制宜，就地取材，提高投资效益。
（六）近远期结合，分期实施。要区别轻、重、缓、急，随着城市发展，逐步提高城市防洪排涝设施的抗洪、涝能力。
（七）防洪工程措施与非工程措施相结合。要把非工程措施提高到与工程措施同等重要的地位，以节省防洪费用，提高防洪效益。
（八）与城市建设和管理相结合。规划要为防洪工程计划立项、市政建设和管理提供依据。
（九）城乡结合。城市防洪排涝，要配合农田水利，修建小水库、塘坝、谷坊等工程达到防洪灌溉两受益。
（十）与城市环境美化相结合，考虑保护环境提高环境效益，美化城市。第二节 城市防洪规划
一、规划年限：
与城市总体规划相一致（或从防洪规划编制年起，近期10年、远期20年）。
二、防洪标准
根据我省各市实际与资金投入情况，按城市地形、地貌、地质特点、流域面积形状、洪涝灾害程度，城市在国民经济中的重要性、城市的大小、人口多少等具体情况，确定城市防洪等别，按不同保护对象因地制宜地选用防洪标准。
(一)城市防洪表一
分 等 指 标
城市防
洪等别
等 级
城 市
非农业人口
（万人）
50-150
重要的政治、经济、国防中心及交通枢纽
特别重要的大型工业企
业
大型工业企业重要的中型工业企业
受淹后损失严重者
受淹后损失较大，大城市局部受淹者
受淹后损
重要性
工业、企业 危害程度
一
大城市重要城市
二
中等城市大城市边缘地区
小城市
≤20
20-50
比较重要的政治、经济中心
一般性小城市 中小型工业三
企业
失较小，影响范围小
四
工业企业生活区
注：（1）城市人口系指城市总体规划区内规划的非农业人口
城市防洪标准（一般均为河洪）表二
受淹范围为生活区
城市防洪等别
重现期（年）
一
二
³ 100
频率（%）
£
1河 洪、海 潮
山 洪
频率（%）
5-2
重现期（年）
20-50
50-100
2-1
10-20
10-5
三
四
20-50
5-2
5-10
20-10
10-20
10-5
5-10
20-10 注：（1）标准上下限的选用应考虑受灾后造成的影响、经济损失、抢险难易以及投资的可能性等因素。
（2）海潮系指设计高潮位。
三、洪峰流量实地调查
四、防洪水文分析与计算
（一）洪水（或潮水）分析 1.水文资料分析（1）洪灾类型、成因；
（2）历史上特大洪水、大洪水及山洪特性；
（3）水文观测数据分析（洪水位、洪峰流量、不同时段洪水量、洪水流量过程线、重现期）。
2.风暴潮资料分析
（1）历史上特大、大风暴潮特性
（2）风暴潮观测数据分析（潮位、浪高、重现期）。3.人类活动对洪水（或潮水）影响的分析研究。
（二）水文计算
1.设计洪水和设计潮位的计算
（1）计算河道（或山洪沟）的设计洪水（包括设计洪峰流量、洪水位、不同时段洪水量和洪水过程线）；
（2）计算沿海、河口及潮水河段的设计高潮位和设计低潮位及风浪侵袭高度。2.对现有桥涵等交叉构筑物的过水断面进行校核。
五、规划方案
（一）本城市防洪规划的方针、对策和防治措施（泄、蓄、分、截等）
（二）排洪水系的规划方案
1.依据设计洪峰流量，确定河道、分洪、截洪、排洪沟渠等的平面布置方式及横断面尺寸；
2.河段整治（或湖岸、海岸防护整治）规划方案； 3.河道、行洪区清障规划、处理方案及措施；
4.与城市总体规划相协调，确定河湖蓝线（沿河湖岸边每侧一般不小于5米）
（三）防洪工程设施规划方案 1.主要防洪工程设施等级、标准；
2.对超过设计标准的洪水，采取的对策性措施方案；
3.主要防洪工程设施（水库、堤防、分洪道、滞畜洪区、蓄纳潮区、挡潮闸、防浪坝、涵闸等）的规划方案；
4.配合农田水利，塘坝、谷坊等的规划方案；
5.现有工程设施改造利用措施及与流域防洪设施的联合运用方案。
（四）不符合防洪标准要求的现有桥涵、管道、公路、城市道路等交叉构筑物的改造利用措施。
（五）非工程防洪措施规划方案 1.水土保持、增加植被措施； 2.泛洪区、滩涂开发利用规划和管理； 3.分洪、蓄洪区安全建设规划；
4.泛洪区、滩涂低洼区居民的撤退转移、救灾措施；
5.洪水预报、警报系统规划； 6.防洪保险。
（六）工程建设近、远期结合、分期实施规划方案。
（七）防洪工程经济比较 1.工程量估算：
（1）主要工程材料数量；（2）挖、压占地和淹没面积；（3）移民数量；（4）拆迁的经济设施。2.方案的经济估算
（1）分期实施的项目与规模（2）分项造价、分期造价、总造价。
（八）方案比较，确定推荐方案：
综合几个有代表性的方案，根据其工程量、投资、效益等指标，通过技术经济综合分析和比较，然后选定最佳方案。
第三节 城市排涝规划
一、规划年限 同城市防洪规划年限。
二、城市排涝的基本任务：
（一）排除城市低洼区因暴雨或长期连续性降雨集水而形成的内涝；
（二）排除由于防洪设施影响而产生的内涝；
（三）排除外部（河、湖、海）洪水、潮水内侵顶托而引起的涝灾。
三、排涝标准
根据各城市具体情况，综合分析研究确定。城市降雨，宜采用各城市暴雨强度公式，用短历时暴雨资料计算。
一般排涝标准：重现期2～5年。
四、涝水水文分析与计算
（一）涝水分析
1.暴雨、沥涝观测资料情况； 2.历史上发生的大涝的特性；
3.设计涝水的分析（雨量径流量关系、最大流量、不同时段水量、流量过程线）； 4.洪涝、涝潮遭遇分析； 5.设计外河水位、潮水位分析；
6.城市建设和其它人类活动对涝水影响的分析研究。
（二）排涝水文计算
1.当地暴雨公式或参照临近城市的暴雨公式； 2.计算涝水流量。
五、排涝总体规划方案
（一）本城市排涝规划的对策和措施（蓄涝、自排、机排等）；
（二）排涝分区（高水拦截、涝水调蓄、自排、机排等的分区安排）及主要工程设施的总体布置方案；
（三）排涝工程设施规划方案；
1.主要排涝工程设施（截流沟渠、排水渠、闸涵、排涝站、蓄涝区等）的等级和规划标准； 2.主要排涝工程规划方案（新建、扩建、加固、隐患处理等）。
（四）排涝工程建设近、远期结合，分期实施规划方案；
（五）排涝工程经济比较： 1.工程量估算：
（1）主要工程材料数量；（2）挖、占地和淹没面积；（3）移民数量；（4）拆迁的经济设施 2.方案的经济估算
（1）分期实施的项目与规模（2）分项造价、分期造价、总造价。
（六）方案比较、确定推荐方案
综合几个可能的方案，通过技术经济综合分析比较，选定最佳方案。第三章 工程管理规划 第一节 机构和体制
一、管理体制和任务
二、管理机构设置、人员编制和配置 第二节 管理设施
一、水文观测设施
二、主要工程设施、建筑物观测设施
三、通讯、信息处理设备
四、交通、防汛抢险设备 第三节 管理规章、制度、经费
一、管理规章制度
二、主要工程设施调度运用规程
三、管理、运行、维修费及来源 第四章 防洪排涝规划效益评估 第一节 经济效益评估
一、方案经济合理性评价
二、防洪排涝规划方案的经济效益（直接、间接经济效益）
三、负效益的分析估算 第二节 环境影响评价
一、城市环境现状
二、规划方案改善环境的作用分析
三、规划方案对环境可能带来的不利影响的分析，解决或补救的措施和建议。第三节 社会效益分析
一、防洪排涝规划方案，对规划的用地、拆迁、移民等将产生的社会影响分析；
二、防洪排涝规划实施后，产生的经济效益、改善生态环境的作用，将对安定生活、生产、工作、学习等产生的社会效益分析。
附件：
一、有关城市防洪排涝的上级指示和批文；
二、城市总体规划对防洪排涝规划要求摘录；
三、流域防洪规划（或防风暴潮规划）对城市防洪排涝规划要求摘录；
四、投资估算书；
五、其它重要调查、分析研究专题报告。附图：
一、城市区域位置1∶25000～1∶50000
二、流域面积图＜10平方公里，1∶10000～1∶2500＞10平方公里，1∶25000～1∶50000
三、历史大洪、涝淹没范围图1∶5000～1∶10000
四、常年水涝淹没范围图1∶5000～1∶10000
五、防洪排涝总体规划图1∶5000～1∶10000
六、防洪规划图1∶5000～1∶10000
七、排涝规划图1∶5000～1∶10000
八、防洪河道、主要堤防规划平面及纵横断面图； 比例：平面图1∶1000～1∶2000
纵断面图：水平1∶1000～1∶2000、垂直1∶100～1∶200 横断面图：水平1∶500～1∶1000、垂直1∶100
九、排涝沟渠平面及纵横断面图。比例：平面图1∶1000～1∶2000
纵断面图：水平1∶1000～1∶2000、垂直1∶100～1∶200 横断面图：水平1∶500～1∶1000、垂直1∶100 其中：五～九为需绘制的规划成果图。 《城市防洪排涝规划 编制大纲》说明 地处沿海，雨量集中，河湖水面多，洪、涝灾害经常威胁城市的安全，影响城市的建设。
为推进我省城市防洪排涝规划的编制，促进防洪排涝建设，提高防洪排涝能力，保障城市安全，制定了本《编制大纲》（以下简称《大纲》）。
现就《大纲》中有关问题，简要说明如下：
一、城市防洪排涝规划的内容
本《大纲》是按编制一般城市的防洪排涝规划应包括的主要内容拟定的，很多城市除普遍存在的防洪排涝问题外，还有山丘区城市的山洪防治（包括泥石流防治）、滨海城市对风暴潮等自然灾害的防治。这些灾害的防治与防洪排涝性质类似，治理措施类同，关系密切。
我省的河流和水面，由于其流向的不同，构成了三种不同的流域地带： 第一种以沂河、沭河、南四湖水系、中运河水系为主的淮河流域地带，由于都分布并流向我省南部，可称为南部水系；
第二种是以大汶河、玉符河、南北沙河为主的黄河流域和以徒骇河、马颊河、德惠新河为主的海河流域地带，由于都分布且流向北部，可称之为北部水系；
第三种是以胶东丘陵区为中心，河流水系向四周排泄，称之为东部水系。受这三种不同流域地带水系的制约，全省城市水害的种类和程度各有差别，有的以防洪、防山洪为主，有的以防风暴潮为主，有的以城市排涝为主。对此在进行防洪规划时，除结合制订排涝规划外，还应根据各城市的具体情况和所在水系的特点，一并研究其它水害的治理规划，编制的防洪规划，应包括相应的有关内容。
二、与城市总体规划相协调
城市防洪排涝规划，是城市总体规划的一部分，应以城市总体规划为依据，协调统一。
（一）《大纲》中第一章第一节自然概况，应与城市总体规划相一致，防洪排涝规划编制工作若与城市总体规划同步进行，则可统一编写。考虑我省城市总体规划制定得比较早，城市防洪排涝规划大都要在城市总体规划以后制定，为编制文件的完整性和方便资料的整理分析工作，《大纲》中列进了本节内容，规划时可按具体情况进行调查、搜集。
（二）第一章第二节洪、涝灾害情况及防洪排涝工程现状和存在的问题，应结合城市总体规划对防洪排涝的要求，重点调查，以确定规划对策和采取措施。
（三）规划地域范围
防洪排涝规划，以城市总体规划界定的城市规划区用地范围为规划地域范围，对于市管县或一市分几个独立区划（不包括在本总体规划区内）的城市，可分别单独考虑，其标准要根据防护的重要性和人口多少（非农业人口）分别确定。对于市域内的小流域河道、山洪沟等，即使规划区内未全部包括进，也要全流域考虑，全面规划综合治理，标准可在总体规划区内、外分别考虑，规划实施和管理等问题，分别由各分管
部门负责。
（四）防洪排涝工程布置，要与市政建设相协调，不仅要满足城市近期要求，还要适当考虑远期发展需要。
对防洪排涝工程设施和建筑物，要着重研究其规划位置、规模大小、结构形式、细部问题，待设计阶段进一步研究。
（五）滨河堤防作为交通道路、园林风景时，堤宽与堤顶防护应满足城市道路、园林绿化要求，岸壁形式要讲究美观，以美化城市。
（六）河湖蓝线的确定。河湖蓝线，系指河湖、沟渠等岸边的规划控制宽度，《大纲》中确定一般不小于5Ｍ，具体规划设计时，可从以下三个方面综合研究确定：
1.保证岸壁的稳定，从护岸的结构形式（挡土墙、护坡、土坡）考虑，根据土的性质、内摩擦角的大小，荷载的情况、计算滑坡体的宽度，做为控制宽度；
2.根据设计潮水浪高容许进岸的距离，考虑控制宽度；
3.按河湖清淤、管理等的交通要求及岸边绿化宽度，确定控制宽度。
（七）堤坊与城市道路桥梁相交时，宜尽量正交，与桥头防护构筑物衔接要平顺，以免水流冲刷。通航河道应满足航运要求。
（八）支流或排水渠道出口，与干流防洪设施要妥善处理，以防止洪水倒灌或排水不畅，形成内涝。
当两岸地形开阔，可以沿干流和支流两侧修筑防洪墙、使支流泄洪畅通，在市区内应不影响城市美观。
当有水塘、洼地可供调蓄时，可以在支流出口修泄洪闸，平时开闸渲泄支流水量，当干流发生洪水时，关闸调蓄，必要时还应修建排水泵站。
三、以城市防洪设施为主，与流域防洪规划相配合
（一）首先应以提高城市防洪设施标准（一般应不低于流域防洪标准）为主，当不能满足城市防洪要求或达不到技术经济合理时，需要与流域防洪规划相配合，（如修建水库、分洪蓄洪等），并纳入流域防洪规划。
（二）对于流域中可供调蓄的湖泊，应尽量加以利用，采取逐段分洪、逐段水量平衡的原则，分别确定防洪水位。
四、基础资料
可靠充分的基础资料是制定城市防洪排涝规划的基础。
在进行规划设计时，需要有图纸和测量、地质、水文、勘测等方面的原始资料，作为依据。
（一）图纸和测量资料 1.图纸（1）地形图
图纸比例宜按实际情况而定，一般可为1∶25000～1∶50000；（2）城市建成区地形图
图纸比例一般可为1∶5000～1∶10000；（3）城市总体规划图（含说明书）；（4）流域防洪规划图（含说明书）；（5）城市排水规划图（含说明书）；（6）城市防洪排涝现状设施分布图。2.测量资料
（1）防洪排涝区段、海岸、河流、沟渠等的带状平面图及纵横断面图。图纸比例宜为1∶1000～1∶2000；测量范围岸边各100～200米。
测量图上应有座标，注明建（构）筑物（包括建筑、闸涵、桥梁、道路等）名称、平面尺寸、标高、闸涵桥梁孔径、桥下净空。
纵断面图比例宜为：水平1∶1000～1∶2000，垂直1∶100～1∶200； 横断面图比例宜为：水平1∶500～1∶1000，垂直1∶100。
（2）防洪排涝区域内湖泊、坑塘、洼地地形图、比例宜为1∶1000～1∶2000。
（二）地质资料 1.工程地质：
土壤和岩石的物理性质、水理性质、力学性质及土壤的组成与结构；岩石状态、成分和厚度，地质构造等。
2.水文地质：
（1）地下水的分布特征：
分布类型、埋深、厚度、补给、排泄、径流、流向、流量、渗透系数、影响半径。
（2）地下水的物理性质： 温度、色度、嗅味及导电性等。（3）地下水的化学性质： 成分、矿化度。3.水文：
（1）河流分布、长度宽度、坡度、流量（最大最小）、流速（最大最小）、水位（最大最小）、含沙量等。
（2）湖、坑塘面积、深度、容量。
（3）海水浪高、连续20年以上的测潮位（高、低）。4.地震基本烈度、断层分布走向。
（三）气象资料 1.气象：
气温、气压、风向、温度、蒸发量、渗透量、冻土深度。2.降水
（1）年平均降雨量、年最大（小）降雨量，多年平均24小时降雨量；（2）连续20年以上雨量记录；（3）地区暴雨公式。
（四）原有构筑物：
1.规模、主要尺寸、标高、结构式、用途； 2.防洪设计标准，修建年代及现状情况等。
（五）城市人口规模
（六）其它资料： 1.建材来源、运输、价格； 2.劳力价格； 3.施工能力及水平； 4.电力情况； 5.农业灌溉用水情况；
6.征地价格、补偿使用、及所挖、压点地、作物类别、产值等。
五、防洪标准
防洪标准是城市防洪规划最重要的一个指标，标准高、安全度高，投资多；标准低投资少，但防洪安全度低，承担洪、涝灾害的风险大。选定合理适度的防洪标准，是个十分复杂而重要的问题。参照中国市政工程东北设计院1991年3月编写的《城市防洪工程设计规范》（送审稿）有关防洪等别和防洪标准，拟定了我省的城市防洪等别和防洪标准。
（一）防洪等别 1.根据所保护的对象在国民经济中的重要性，城市大小、人口多少，工程规模和效益，将我省的城市划为三等，工业企业划为四等，详见《大纲》中表一。
2.城市是指国家按行政建制设立的县级市（含县城）以上的城市。
（二）防洪标准
1.城市防洪标准系指所保护的城市应具备的防洪能力。应根据城市防洪等别确定，详见《大纲》中表二。
2.城市分区设防时，可根据各设防区的重要性选用不同的防洪标准。3.对于情况特殊的城市，经上级主管部门批准，防洪标准可适当提高或降低。4.市区河段的防洪标准，应不低于上，下游河段的防洪标准。
5.位于山丘区的城市，当市区高差较大时，应分析可能淹没的范围，按淹没区的重要性，非农业人口数量及不同的高程用不同的防洪标准。
6.平原、湖洼区，防御持续时间长或河、湖高水位的城市，一般在表二规定的范围内，取上限的防洪标准。
7.边境界河城市防洪标准，一般不应低于对岸的防洪标准，特殊情况专门研究后确定。
8.根据城市防洪工程的特点和防洪工程运行的实践，城市防洪标准可采用一级标准，即设计标准，不设校核标准。
六、水文计算
（一）设计洪水的计算
洪峰流量是确定防洪工程设计、防洪构筑物断面尺寸的主要数据，影响洪峰流量的因素错综复杂，各地区、各流域水系的条件不同，很难总结出一个普遍适用于我省的计算方法或公式。
1.一般常用的方法有：（1）实测流量法；（2）洪水调查法；
（3）推理公式、经验公式法。
实践证明，无论是用调查法、推理公式或经验公式所得到的洪峰流量，均产生一定误差，因此，在可能的情况下，最好向工程附近水文站获取实测流量资料，以便求得比较可靠的有关流量数据。
2.对有较长期的实测洪水资料（一般20年以上），并有历史洪水调查和考证资料时，可用频率法计算设计洪水。
3.没有较长期的洪水实测资料，而城市所在流域内或邻近地区有较长的实测暴雨资料（一般20年以上），并具有实测或调查大暴雨和多次可供产生汇流分析的暴雨洪水对应观测资料时，可用频率分析法计算设计暴雨，再由设计暴雨推求设计洪水。
4.在洪水资料短缺的情况下，当上下游邻近水文站（即参证站）的流域面积与设计站（或设计断面）的流域面积相差不超过10％，且中间无天然或人工分洪、滞洪设施时，可将参证站的洪水资料直接移用于设计站。
5.根据我省的实际情况，为方便推求设计洪水的需要，《水文图集》中，分析了三种设计洪水的计算方法，即：
1 城市防洪体系规划
城市防洪体系规划是城市发展中最为关键的要素, 城市防洪体系规划的研究对象是整个城市乃至城市的上下游水系, 需要对城市客水提出相应防护措施, 防止外围洪水入侵城市, 保障城市防洪安全。
一方面, 城市排洪与排水标准需要进行衔接, 排水活动是为了应对比较小的规模, 时间短暂的降雨导致的问题, 通常是按照暴雨公式来进行计算设计。但是排洪主要的是针对较大的规模的, 当前主要的是按照水文公式来进行计算设计。所以, 在开展防洪排洪的设计的时候, 要认真地分析其标准连接的事项。
另一方面, 雨水系统规划设计应与城市防洪排涝规划和城市竖向规划相结合, 尤其是在广大的平原低区, 将上述的三点统一到一起是非常关键的。
最重要的, 城市防洪体系规划需充分发挥整个城市的水库调蓄作用, 需在城市战略规划或总体规划阶段将城市水库统筹考虑, 进而进一步指导排水系统, 雨水系统的规划设计。
城市防洪体系规划应首先分析防洪工程现状, 对现有河道防洪标准进行复核。从而形成中心城区及城市各分区的防洪规划方案, 进一步对防洪规划方案进行比较以及规划堤线布置, 河道安全泄流量的分析, 最后分析主要工程量。此外, 还要形成防洪预案。
城市防洪规划是指导城市建设发展的重要依据, 只有严格按照城市防洪规划完成城市防洪排涝体系, 才能保障主城区防洪安全和经济社会的可持续发展。
2 城市排涝体系规划
城市河道治理标准是解决城市排涝和城市不遭受外围洪水侵犯的综合标准。城市排涝体系规划主要是解决城市局部地区的排涝问题, 基本不承担城市防洪任务。
发生暴雨内涝现象的原因中很重要的一条就是中小河道未按规划进行治理, 大部分城市中心城河道的治理已经按照规划标准实施, 但是中小河道的治理未随着城市化进程按照规划进行治理, 未治理的中小河道现状断面小, 排水能力不足, 造成城区管道排水不畅, 是导致很多城市地区严重积水的主要原因之一。
国外发达国家城市雨水标准体系一般分为两个层面, 欧盟国家标准体系中规定了管道排水标准和涝灾控制标准。在我们国家, 在管道排水标准基础上, 尚未明确提出城市内涝控制标准。因而在城市排涝体系规划工作中, 应对城区现有河道进行全面评估, 捋清现状, 进一步建立城区排涝系统模拟模型, 从长远出发, 充分考虑不确定因素, 进行城市排涝体系规划。
3 城市水系规划
城市河道的功能分类为:防洪、排涝、输水、景观、航运, 一般要综合确定, 可为单一功能, 也可为多功能, 同一河道的不同河段的功能可能不同。城市水系分为防洪河道、排涝河道、景观河湖三类。
城市水系逐渐消失, 变成了一条条地下排污管道。规划专家指出, 近年来部分城市水患频繁、部分城市严重干旱, 都与城市水系的严重破坏有着密切关系。因此, 如何规划城市水系、重建生态系统成为城市可持续发展的重要课题。
城市水系规划是城市防洪排涝安全的重要保障, 是城市格局的基础之一。水系的存在将对规划用地的选择、用地布局、路网结构等产生较大影响, 甚至影响城市的结构形态, 需将水系规划纳入到城市用地分析的前期重要研究, 这样不仅使城市用地布局更合理, 更能够体现城市的灵气。
城市水系规划应服从城市防洪的各项要求, 并保证城市防洪安全。将城市水系与城市雨水管渠相衔接, 通过改造使其作为城市雨水排放的重要通道与规划区外围水体连通, 一方面可与现状雨水排放系统较好衔接, 保证排水通畅;另一方面可作为雨水排放系统的重要组成部分和截流式排水系统截污通道, 降低城市市政基础设施建设的投入。在满足城市防洪安全的前提下, 水系规划的首要任务是满足城市排涝要求;在满足城市防洪排涝安全的前提下, 水系规划可根据用地、水源、高程等具体情况满足航运要求。
水系规划是在“城市防洪体系规划”和“城市排涝规划”的基础上提炼和适当补充后的产物。
4 结论
城市防洪规划和城市排涝规划是城市总体规划的上位规划和基础, 应先行编制。在城市总体规划编制过程中, 在不影响防洪排涝安全和河道扩建用地的前提下, 城市水系的走向、具体位置和宽度可顺应城市经济社会发展的需求而进行适当调整。
城市防洪系统及排涝系统规划需先行, 在此基础再进一步编制市政规划设计中的雨水系统规划, 最后编制污水排除规划。
摘要：城市雨污水系统规划是城市市政规划设计中的重要部分, 城市排洪系统规划和城市排涝系统规划是城市雨污水系统规划设计的前提, 进而合理布局城市水系统, 保证城市安全。本文讨论了城市排洪系统规划以及城市排涝系统规划在雨污水系统规划设计中的重要作用。
关键词:城市防洪;堤防工程;防洪标准;排涝标准
中图分类号:TV87 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)27-0064-02
城市防洪排涝工程主要包括城市上游的防洪水库、滞洪区或蓄洪区,城区或郊区的防洪堤、排泄沟、溪、塘堰、湖泊以及排涝泵站等。目前,随着城市建设的步伐加快,城市作为国家或地区的政治、经济、文化中心和交通枢纽,而城市防洪排涝工程设施作为城市基础设施的重要组成部分,其防洪排涝安全越来越重要。因此,本文将谈谈城市防洪排涝工程设计,以供参考。
1城市等别和防洪设计标准
我国颁布实施的《防洪标准》(GB50286-94)中规定,城市等别应根据所保护城市的重要程度和人口数量分为四等;城市防洪设计标准应根据城市等别、洪灾类型确定,具体见表1、表2。
表1城市等别
城市等别分等指标
重要程度城市人口(万人)
Ⅰ特别重要城市≥150
Ⅱ重要城市150～50
Ⅲ中等城市50～20
Ⅳ一般城市≤20
注:①城市人口是指市区和近郊非农业人口;②城市是指国家按行政建制设立的直辖市、县、镇。
表2防洪标准
城市等别防洪标准(重现期:年)
河(江洪、海潮)山洪泥石流
Ⅰ≥200100～50100
Ⅱ200～10050～20100～50
Ⅲ100～5020～1050～20
Ⅳ50～2010～520
注:①标准上下限的选用应考虑受灾后造成的影响、经济损失、抢险难易以及投资的可能性等因素;②海潮系指设计高潮位;③当城市地势平坦排泄洪水有困难时,山洪和泥石流防洪标准可适当降低。
城市防洪标准与保护人口有关,而城市由于河流和地形特点,往往可以分区设防,而分区设防保护人口就远小于城市的总人口,对于可以分区设防的城市,规范要求防洪时应根据各防护区的重要性来选用不同的防洪标准。但由于城市不同城区的生活、工作都是相互影响的,其中一个城区的交通、供水、供电等设施一旦受到洪灾影响,必会影响到其他城区。因此,城市防洪标准该从城市整体设防还是从分区设防,应以城市的具体情况设计适宜的防洪标准。如可从整个城市非农业人口数量或经济效益、社会效益来考虑,首先是非农业人口数量来划分,其次是经济效益,再是社会效益来考虑,综合确定。但城市个别城区情况特殊时,应从实际情况来考虑提高或是降低设防标准;城市临时性建筑物的防洪标准也可适当降低,以重现期在5～20年范围内分析确定;沿国际河流的城市,其防洪标准应专门研究确定。
2堤库结合的防洪标准及级别
按照《堤防工程设计规范》和《防洪规范》中的规定,如堤库结合的堤防标准的设计为20年一遇标准的洪水,加上水库的作用,防洪标准提高到100年一遇标准的洪水。但由于考虑到堤防标准和水库标准实施的先后顺序,避免出现当堤防标准先实施时,堤防按20年一遇标准的洪水及相应级别设计;而水库先实施,堤防则按100年一遇标准的洪水及相应级别设计,导致其标准及级别就较高等情况。因此,在具体确定防洪标准和级别时,应将堤库的标准分开考虑,以使其防洪标准能起到最好的防洪作用。
3堤顶高程的确定
堤防的高度取决于洪水水位和超高。根据《堤防工程设计规范》(GB 50286-98)有关公式:堤顶高程=设计高潮位+波浪爬高+安全超高,且《堤防工程设计规范》中规定1、2级堤防,在计算出来的超高值小于2 m时,应按2 m计算。但由于我国处于河海口(感潮河段)或吹程和风速较小河段的城市和处于内地山区河流吹程和风速较大河段的城市,其20、30、50、100年一遇标准的洪水相差不一样,且由于一些城区的堤防,特别是老城区的堤防,多与道路相结合,堤身经砌护后的安全度较高,允许短时间越浪,且大部分城市洪水涨退速度快,高水位持续时间短。因此,堤顶高程的确定,应根据每个城市的不同情况,参照规范适当降低堤防的安全超高。如处于内地山区河流吹程和风速较大河段的城市,在计算出来的超高值小于2 m应按2 m时,堤顶可设1 m高左右的防浪墙,以降低工程的造价;而对处于河海口(感潮河段)或吹程和风速较小河段的城市,其超高值按计算取值。另外,在堤身结构和基础处理等方面应增加一定的安全度,做到既安全又美观。
4城市防洪规划和城市总体规划相协调
目前,城市总体规划有《城市规划法》,防洪规划有《水法》和《防洪法》,在城市总体规划和防洪规划中,均应正确体现上述法规要求。且由于防洪规划是城市总体规划的重要组成部分,因此,还应将城市防洪规划纳入城市总体规划中去。首先,随着当前我国城市规划和建设的步伐加快,应同步加快城市防洪规划建设的步伐,将城市设防标准与城市建设步伐同步,且城市设防标准的校核,应经过城市防洪部门的规划、设计和审批;其次,随着流域性河道建设速度加快、城市防洪设防能力的提高,城市防洪规划还应注重上下游、左右岸在防洪规划设计的协调,以在遭遇洪水时,能顾及全局的解决防洪排涝问题。
5堤防工程设计与城市规划相结合
城市堤防工程,是城市总体建设的重要组成部分,不能与之截然分开。改革开放以来,随着现代化建设的推进,城市多功能高品位的建设木匾和可持续发展的总体要求,对城市堤防建设提出了更高的要求,即城市堤防不仅要有防洪功能,还应具有景观环境功能,必要时还应具有交通、商业等多种功能,走可持续发展道路。因此,堤防工程设计时,应充分考虑城市自然条件、社会环境、经济发展等因素,首先,必须服从流域防洪规划,堤岸线的布置应保证排洪的需要;其次,应与城市总体规划协调,服从城市总体规划所赋予堤防的功能任务,即堤防工程建设在保证不影响防洪安全的前提下,应朝着多功能全方位的方向发展,提升城市品位,使其具有防洪、交通、休闲、旅游(园林景观)、繁荣经济的功能。
6城市排涝标准的确定
6.1自排标准的确定
自排,是指堤防外江不涨水或水位低于防洪排涝闸关闸水位时,堤防保护区内设计标准下的暴雨洪水能及时通过防洪排涝闸自流排出堤防外。对于自排标准,虽然城市排涝各区域支流的地形及出口高程不相同,但是自排主要在堤防与支流出口处设闸,其孔口尺寸的大小对工程量及投资影响不大,因此一般自排标准取不低于堤防标准的年最大24 h的设计暴雨量(雨洪不遭遇),根据排涝区不允许淹没的范围、调蓄区容积及排涝区内表面硬化情况,计算确定自排流量。
6.2抽排标准的确定
抽排是指堤防外江涨水防洪排涝闸关闸后,堤防保护区内设计标准下的暴雨洪水能及时通过排涝泵站抽排出堤防外。对于抽排标准,按《泵站设计规范》规定:“取排水区建站后重现期10年～20年一遇的内涝洪水位”。但由于城市各个抽排区域支流的地形及出口高程不相同,所选取抽排标准应是不一样;且抽排标准设计过高,抽排流量就越大,相应地装机容量就越多,投资就越大。因此,科学选取抽排标准显得十分重要,即其标准一般取某一排水区支流的排水口关闸水位(防汛要求),关闸后外江涨水到退水开闸此过程统一计算雨洪同期遭遇不同频率不同时间组合的设计暴雨量,再根据这一设计暴雨量和各排涝区不允许淹没的范围、调蓄容积及排涝区内表面硬化情况,计算确定各排涝区抽排流量。
7投资分摊
随着城市堤防工程的建设朝着多功能全方位方向发展,其建设不再是单一的防洪水利工程,而是涉及城市的规划、建设、计划、财政、水利、土地、拆迁、供水、排水、供电、电信、交通、环保等多个部门的一个系统工程,且由于其工程量、投资较大,因此需进行投资分摊。一般情况下,投资分摊一般按水利和城建(市政)投资进行。为了合理分摊水利和城建(市政)投资,对于堤顶路(道路)、园(园林景观)相结合的堤防,从防汛路的角度考虑,水利投资可按《堤防工程设计规范》规定的堤顶宽度进行,即对于1级堤防按堤顶宽度8 m分摊水利投资;对于2级堤防按堤顶宽度6 m分摊水利投资;对于3级及以下堤防按堤顶宽度3 m分摊水利投资;对于堤顶路(道路)、园(园林景观)相分开的堤防,水利投资除计防洪挡墙外,堤后路宽度可按6 m～8 m分摊水利投资。
综上所述,城市防洪排涝工程的设计,应考虑城市建设的特点,在设计时,应服从城市等别和防洪标准、堤库结合的防洪标准、城市总体规划和城市防洪规划、堤防工程设计与城市总体规划、城市排涝标准和投资分摊等,在保证防洪排涝的前提下,尽可能做到设计合理和经济合理的统一。
参考文献
1《防洪标准》(GB50286-94)
2《堤防工程设计规范》(GB50286-98)
3《泵站设计规范》(GB/T50265-97)
4 杨如林、邹小雄.城市堤防工程设计的体会与思考[J].湖南水利水电,2006(4)
5 覃锡武.城市防洪排涝工程设计若干问题的探讨[J].人民珠江,2004(2)
Discusses the Urban Flood Prevention Draining
Waterlogged Land Engineering Design
Zhou Huan,Liu Zhongkuan
Abstract: This article mainly from the city rank and flood prevention design standard, the dike storehouse union’s flood control standard and the rank, the crest elevation’s determination, the urban flood prevention plan and the city overall plan is coordinated, the dike project design and the urban planning unifies, the city to drain waterlogged land the standard determination and the investment shares carries on the elaboration.
根据浙江省气象台预测，今年首个强台风“梅花”将于5日进入东海东南部海域，影响我省大部分地区，中心附近最大风力15级，强台风必然伴随强降雨。今年以来多地因暴雨发生内涝，暴露排水系统规划落后。如7月26日韩国首尔连降暴雨，造成首尔及周边地区53人死亡、14人失踪。繁华的都市大道一片汪洋，出现了“暴雨淹城”的景象。今年7月27日，今夏一度被淹的北京市再次遭遇强降水，不少道路被水淹没。另据不完全统计，7月末的暴雨造成石家庄、郑州等10多个城市内涝。
今年上半年我省的强降雨导致了265.8万人受灾，因洪涝灾害造成直接经济损失49.6亿元，其中由于城市排水不畅导致的工业交通损失10.9亿，城市排水系统的通畅与否将直接影响强降雨天气下防汛排涝工作，降低受灾损失。此次台风“梅花”带来的强降雨也将再次考验城市的排水系统。
基层认为，在台风“梅花”到来之前对城市排水系统开展隐患排查、检修维护，以此减少因城市排水不畅带来的经济损失。
开发区总面积121.68km2，其中北区76 km2，东区45.68 km2，常住和就业人口18万人，主要沟排涝沟渠约64.5km，北区约27.3km，东区约37.2km，固定泵站17座，其中区管泵站11座，装机46台套，装机容量9350kw，排涝流量110.13m3/s，村管泵站6座，装机13台套，装机容量607kw，排涝流量6.15m3/s，北区主要有银湖、凤鸣湖等大的调蓄水面。目前所有泵站均是农排泵站，排涝标准为10年一遇，排涝标准低，每年汛期排涝工作压力较大。现将我区2011年排涝准备情况汇报如下：
一、排涝准备工作情况
1.加强领导、落实防汛排涝责任制
全区立足于“防大汛、排大涝、抗大灾”，以确保“水安全”为中心，调整和充实防汛排涝指挥机构，组建了陆雷同志担任指挥长，叶政林、方春果、孙四平、杨会成同志任副指挥长，有关部门主要负责人为成员的开发区防汛排涝指挥部。指挥部下设办公室，负责防汛排涝日常管理和协调工作。进一步落实了防汛排涝行政首长责任制，3月中旬对全区主要排涝水系、泵站进行了检查，明确了防汛责任人和技术责任人。
2.制定防汛排涝工作意见和各项工作预案
根据近年极端灾害性天气频发的态势对全区防汛排涝工作预案作了进一步的细化调整和补充，修订了《芜湖经济技术开发区2011年防汛排涝应急预案》，该预案对汛期值班、巡查、清疏、抢险及应对突发事件的组织、领导、物资保障等工作做出了明确规定和要求，增加了防汛排涝预案的可操作性。街道根据区防指要求结合自身实际情况出台了各自辖区的防汛排涝工作预案。
3.开展机泵维修工作
去年12月开始对区管泵站进行维修和保养，更换损坏设备及配件，准备了部分易损配件，明确专人负责维修管理，建立了维修台帐，做到机电设备完好无缺，并对每台机组进行试运行，目前所有机组运行全部正常。
4.加强水利信息化建设
投资42万元在青山河、清闸沟、万春二站等前池建设7座水位和雨量自动
测报站，可随时掌握水情、雨情信息，为领导科学决策，正确调度提供依据，截止目前，区管11座泵站前池均安装了自动水位站及雨量站，实现雨水情信息自动采集。
5.排涝沟渠和管网清淤、疏浚及整治
为增大蓄水面积，改善水环境，我区街道、村（居）委会等投资200多万元对镜内沟渠、湖塘进行清淤；为增大渠道过水断面和加快排洪速度，投资约9000多万元对银湖下游西江明渠、衡山西路明渠等共计约9.5公里进行硬化、整治，并于主汛期来临前，对排水涵管进行突击清疏，确保洪水能及时外排。
6.加快泵站工程建设
随着城市化进展，原有按农田排涝标准设计的泵站已远不能满足排涝要求，为改善投资环境，彻底解决排涝问题，按照先急后缓的原则，我委拟对杨港、西江等泵站进行改造。上闸泵站投资2700多万元，目前正进行设备安装；杨港站投资6400多万元，土建及设备供货单位均已确定，汛后开始动工。西江站投资2400多万元，设备招标已经完成，待汛后开工；规划建设杨家坟站，已委托设计单位在做前期工作。
7.认真开展汛前检查，及早布署落实
对泵站前池、区内明渠和进出水口等防汛排涝设施进行了全面检查，检查中发现部分排水渠道内生活垃圾较多，诸如西江站排涝明渠；部分排水渠道因硬化整治工程施工导致阻塞等问题，诸如西江水系、褐南水系、上闸水系以及犁头尖水系等因施工致使水系迂回曲折，过水断面较小，极易造成行洪不畅，针对上述问题已要求责任单位限期采取措施尽快清除。
二、存在问题
1、由于我区企业较多，城市化进程是一个长期过程，开发建设时破坏和占用水系较多，再加上均是农排泵站，排涝能力不足等原因，导致突发性暴雨时短时积涝。
2、我区排水沟渠和鸠江区相联通，部分排涝泵站座落在鸠江区境内，排涝沟渠和高压线路清障问题要和鸠江区协调，尤其是沟渠内杂草丛生、生活垃圾众多，排涝时全部聚集在拦污栅前，致使前池内外水位差较大，极易造
成拦污栅冲毁，威胁机泵安全运行，排涝责任难以明确。
三、下一步工作安排
1.统一思想、提高认识
我区地处城郊，虽然近几年的水利建设为防汛排涝工作奠定了一定的工程基础，但还有渠道排水出路不畅、部分泵站排涝能力不足、水系规划不配套等问题还没有得到根本解决。下一阶段，我们将通过召开全区会议、组织检查、加大宣传等手段全面提高全区上下对今年防汛排涝形势的认识，坚决克服麻痹侥幸思想，坚持从难从严，高标准严要求，提前谋划，认真准备，扎实工作，力争牢牢掌握今年全区防汛排涝工作的主动权，确保我区今年不受淹。
2.进一步认真落实防汛排涝责任制。
继续坚持以行政首长负责制为核心的各项防汛排涝责任制，切实加强领导，落实责任，真正做到思想到位、组织到位、措施到位，层层抓好责任制的落实工作。同时强化渠道清障、理顺内部水系，开展渠道及内部水系畅通情况的检查落实，对照城市防洪排涝要求，及时检查维修城市各项防汛排涝设施，对所有雨污管道和排水渠道，及时进行疏通和清理，确保汛期畅通，安全度汛。
3.密切关注天气及雨水情，暴雨前及时发布预警信息，并腾空底水，做好迎战突发性强降雨准备工作。
以上汇报不足之处，敬请批评指正。
开发区防汛抗旱指挥部
第一节 答题方法、步骤
1.1试题类型
（1）数量分布
设计类4道：总体规划2道（大、中城市各一道），居住小区规划2道，管理类2道，二者之间1道（如提设计条件、任务书）。
（2）类型（评析难度：高、中、低），有正例和反侧，正例题要求指出特点，外加一些不足，反例题要求指出缺点，可能让你提出修改意见。有可能做图，但不是快题设计。设计类一般都有附图。
1.2答题方法、步骤
（1）审题：理解题意，判断正反例，考点范围。
（2）看图：不忽视任何要素。
（3）寻找考点：综合判断确定。
重要考点（明显错误，违背原则，符合题意）。
可能考点（不太妥当处）。
非考点（不足，但命题人员不打算考你）。
诀窍：图上没有标示的（缺项，深度不够）一般不是考点。图上标示的多半是考点。但缺项到最后也要答一下。如题目问小区交通组织的特点，考生应该立即反应出至少应该从下列4方面答题；与主路接口，出入口关系；人车分行；通而不畅，道路分级；停车。又如有的题目中标示：该地区有地铁站，古庙，商业中心等，每一个都是考点，如地铁应考虑人、出入口、与商业功能联系等，古庙应考虑保护措施、与商业中心及公共空间的联系等，商业中心应考虑与地铁站、古庙的联系，与公共空间的结合等。
方法：按图例依次对照规划原理找问题，最后关注全局（路网系统、城市整体结构问题等）。这样会不漏项。
（4）答题：
先答重要考点，再答可能考点。
语言组织条理清晰，表述规范（应用专业术语）。
字迹工整，卷面整洁。
指出问题后，必须说明理由（意思一致即可得分）。
多答不扣分（可以密网捕鱼，广种薄收）。
对第二问“提出修改意见”的回答，若无把握则答得原则一些。
最基本的原理就是重要的得分点。
第二节 试题练习
2．1城市规划务实方案评析答题口决
文字图例先细读 再看风象与水流 商业中心人气足 交通便捷好服务
良好地段给居住 上班不必跑长途 工业用地重运输 污染大户须防护
易燃易爆要隔离 转运便利建仓储 公共绿地宜均布 滨水地带多种树
旧区新区要兼顾 文化遗产多保护 干道骨架要清楚 两侧用地须相符
道路间距宜适度 一般内密而外疏 港口须有疏港路 生活岸线要留足
机场进城走快速 端侧净空须关注 高速公路不穿城 过境公路擦边溜
客运站场宜深入 编组站场城外布 夏季凉风能导入 冬季寒风能阻住
道路依山傍水走 相交尽量九十度 净污分置上下游 雨水尽量顺势流
城市排涝工程考虑的是城市内的雨水承纳体及相应排涝设施 (水闸、泵站) 对雨水的调蓄及控制能力的大小。城市雨水承纳体多为具有一定调蓄能力的河湖、沟塘及低洼地。根据有关水文计算规范[1], 一般按最大24 h暴雨产生的雨水量并考虑调蓄作用, 以确定排涝工程的标准及规模。当处于汛期期间, 由于涝区的外江河水位一般高于地面, 涝区自流排涝机会很少, 这时需要抽排, 同时设计调蓄池以消减峰值流量, 在选定了当地的排涝设计标准后, 如何计算合理的排涝体系 (泵站抽排流量, 调蓄池容积) , 成为需要解决的问题。
1 暴雨过程线
城市汇水面积一般较小, 暴雨强度的空间变化可以忽略, 但时程变化则非常明显, 因而对洪峰流量及流量过程线都有显著影响。据测定, 在汇流历时内平均雨强相同的条件下, 雨峰在中部或后部的三角形雨型比均匀雨型的洪峰流量大30%以上[2,3]。而常用的小流域洪水计算推理公式采用均匀雨型, 与绝大多数降雨实际情况不符, 因而不能正确描述雨水汇流过程线, 也就不能正确计算雨水调蓄池的容积。
如何合理地确定汇水区设计暴雨雨型, 是计算与抽排泵站相配套的调蓄池容积的关键。推求降雨过程线 (暴雨雨型) 方法很多, 笔者认为芝加哥流量过程线模型较其他模型简单实用、容易操作[4], 仅需要汇水区的暴雨强度公式和排涝标准, 便可推求降雨过程线。一般从水文手册上查得设计涝区在某一重现期P下的暴雨雨量 (实际观测数据) , 与将该P值代入暴雨强度公式计算出的相同历时下的总雨量 (理论公式推算数据) 是不一样的, 往往前者比较小, 后者比较大。例如从水文手册查得湖北天门县20年一遇1 d降雨量为172.4 mm[5], 而采用天门县的暴雨强度公式计算, 相同重现期相同历时下的降雨量为266.1 mm, 比前者大50%多。两者数据不统一的主要原因是, 1 d降雨指时间连续并不表示降雨连续, 而公式推求则是考虑24 h连续降雨。笔者认为可以通过重现期和降雨量反算出等效降雨历时, 如上述天门县的20年一遇1 d降雨量为172.4 mm, 代入暴雨强度公式算得相应的降雨历时约9 h。故将1 d降雨量集中在9 h内, 既能符合暴雨强度公式, 又考虑了暴雨形成径流的最不利情况, 因为对于总量一定的长历时降雨, 连续降雨的机会和造成洪灾危害比断续降雨的大。
据岑国平等研究[4], 在连续一次降雨过程中单峰雨型占大部分, 双峰或者多峰雨型很少。由于单峰降雨的雨量集中, 易引起较大洪水, 对城市排水影响较大, 故应重点考虑单峰雨型。
确定了重现期和降雨历时后, 就可以利用芝加哥流量过程线模型推求降雨过程线 (设计暴雨雨型) , 其推求过程如下:
我国设计暴雨强度公式采用下式:
式中:q为平均暴雨强度, mm/min或L/ (s·hm2) ;A1为重现期为1 a的设计降雨的雨力;C为雨力变动参数;P为设计重现期, a;td为暴雨历时, min;b、c为常数。
从式 (1) 可见q是一定降雨历时内的平均雨深。由于A1、C、b、c为常数, 故设计重现期P和设计降雨历时td确定以后, 就可求得设计降雨强度q。
某一区域在给定重现期P下的暴雨强度可以简化为Horner公式:
其中iaw为平均暴雨强度, 其定义是
其中i (t) 为降雨强度随时间变化的曲线。将式 (2) 和式 (3) 合并:
对上式两边求微分:
式 (5) 是降雨平均强度为iaw的瞬时降雨过程线。研究表明该过程线的雨峰将出现在暴雨的开始阶段, 然后逐渐减小, 这与现实情况不相符合。为此, 需要对该雨量过程线进行修正, 使之在降雨历时的某一比例r处形成雨峰。设tb为峰前时间, ta为峰后时间, 则降雨历时为:
分别代入式 (5) , 有
或
式 (7) 即为芝加哥暴雨过程线模型。为确定峰值系数r, 一般可以根据当地降雨过程资料统计, 取多场降雨的平均值:
式中:tj为峰前历时;Tj为降雨总历时;m为所统计降雨场数。国内外大量资料表明, 大部分地区的r= 0.3～0.5, 因此缺乏资料时可近似取r=0.4。
以天门县20年一遇1 d降雨为例, 利用芝加哥暴雨模型进行降雨过程模拟。查得天门县暴雨强度公式为:
其中P=20, t=9小时, 峰值系数r=0.4, 以15 min为单位时间间隔, 模拟降雨过程线如图1。
传统推理法是假设降雨历时的各时刻是等雨强的, 其降雨过程线将是平均降雨强度为19.15 mm/h的水平线。可见图1的峰值雨强 (299 mm/h) 是平均雨强的15.65倍, 这就是造成相同降雨总量、相同降雨历时却不同洪峰流量的主要原因 (另有汇流、调蓄等其他因素的影响) 。
2 径流模型
我国现行的推理公式算法在推导地面雨水产汇流过程线时, 有不少简化的假定都与实际情况相差较大, 例如恒定降雨 (均匀雨强) 假设, 将流域按等流时线划分的假设, 汇水面积随着降雨历时的增加而线性增加的假设, 降雨历时等于或者大于汇水面积最远点的雨水到达设计断面的集水时间的假设, 水流状态为恒定均匀流的假设, 径流系数采用综合值等。
美国环境保护局的雨洪管理模型 (SWMM) 是一个综合性的数学模型, 可以模拟完整的城市降雨径流过程, 包括地面径流和排水系统中的水流和雨洪调蓄过程, 可以显示系统内和受纳水体中各点的水流和水质状况。通过计算机模拟, 可以对水动力学进行修正, 考虑连续性的影响, 考虑暴雨强度变化对流域汇水时间的影响, 考虑非恒定非均匀流态, 考虑汇流地域透水区和不透水区情况, 考虑排水管网不同组件之间以及管网水流与受纳水体之间的交互作用。对模拟对象进行时序上连续性模拟, 可以得到更加符合实际的设计数据, 进而实现系统运行性能的优化管理控制[6,7]。
SWMM径流模拟软件由5个模块组成。4个计算模块分别为径流模块, 输送模块, 扩充输送模块和储存/处理, 可以对地面径流、排水管网及污水处理单元等的水量水质进行动态模拟。1个服务模块的主要功能是进行一些计算后的处理, 如统计、绘图等。
使用 SWMM进行模拟的基础工作包括输入降雨时间序列、管网概化、提取各个子流域的土地利用信息和模型参数确定等四个部分。降雨时间序列输入模拟的降雨过程;管网概化过程提取城市雨污水管网的空间分布特征和管道的长度、流向、管径等属性数据, 为Transport模块提供计算依据;各子流域的土地利用信息的提取可为Runoff模块提供计算依据;而模型参数的确定是模拟结果真实有效的必需步骤。将各个模块的参数和数据输入完毕后, 即可对其进行模拟计算。
例如, 对天门县某一汇水区域20年一遇的1 d降雨进行排涝模拟计算, 已知该汇水区域总汇水面积为445.2 hm2, 枯水季节雨水自流排入南干渠, 洪水季节由于外河水位高于涝区路面, 只能通过泵站提排入南干渠) 。汇水区域和雨水管网如图2所示。
SWMM模型软件人机界面友好, 可操作性强。通过输入降雨过程线、流域地面参数和排水管道系统布置图, 可分别得到图1芝加哥模型非均匀雨强降雨过程模拟的和推流公式均匀雨强降雨过程模拟的出口断面的流量过程线, 如图2、图3所示。
3 调蓄容积
工程设计中采用规范提供的排涝模数公式来计算涝区单位面积泵站抽排量, 进而得出涝区抽排泵站的总抽排量, 为了便于计算与比较, 本例采用排涝模数公式确定设计排涝历时下的抽排量, 然后利用SWMM模拟的出口流量过程线计算得出相应的调蓄池容积, 如表1, 表2。由于抽排泵站抽排量是一定的, 且其值等于该涝区的排涝模数与涝区面积乘积, 我们只需将涝区平均抽排流量算出后, 从出口流量过程曲线上得到曲线值大于该抽排流量部分的面积, 换算成容积单位即是所需要调蓄容积。
由表中数据可知, 不同的雨型对于调蓄池容积大小的影响是很大的, 主要是因为峰值流量的大小和超过排涝泵站的抽排量的涝水持续时间的长短不一样, 该案例中在降雨1 d排完情况下, 两者相差70 000个m3。对于在降雨半日排完的情况下, 抽排泵站的装机容量对均匀雨强是满足排涝要求的, 但在实际情况下可能还需要增设44 784 m3的雨水调蓄池才能满足排涝要求。
4 结 语
(1) 在确定设计雨型时, 当设计涝区有足够的暴雨过程资料时, 可以利用频率法进行同倍比缩放得到典型的该地区的暴雨过程线;当无资料时, 可以利用水文手册的涝区设计标准下的总降雨量, 结合涝区暴雨强度公式, 反算出等效的降雨历时, 然后利用芝加哥过程线法对其进行降雨时程分配, 模拟出设计标准下的降雨过程线。
(2) 利用SWMM模型模拟涝区出口流量过程线, 不仅可以校核雨水管道是否满足水力要求, 而且还可以合理地确定设计排涝标准下配套的调蓄池容积, 文中只考虑了雨水需要全部抽排的情况, 但其他情况也可作同样处理。
(3) 实际雨水径流情况是复杂的, 传统推理算法将其简化, 没有考虑降雨的时程分配、雨型、雨峰等对地面径流的影响, 造成较大的计算偏差。而利用计算机模拟, 可以考虑更多实际因素, 如下垫面情况、地下水参与径流、渗透、回水、倒灌、压力流、甚至雨水蒸发等的影响, 这无疑将更合理高效地为工程设计提供更可靠更准确的依据, 确保设计的安全性。而且运用计算机模拟计算, 可以在提高工作效率和满足设计合理性两个方面都取得良好效果。
参考文献
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（2015年10月19日浙江省十二届人大常委会第六十次主任会议研究通过）
省十二届人大常委会第二十三次会议审议了《浙江省人民政府关于全省防洪排涝工作审议意见处理落实情况的报告》。常委会组成人员认为，经过一年来的整改，省人大常委会第三十四次主任会议讨论通过的《关于全省贯彻“五水共治”战略决策推进防洪排涝工作情况报告的审议意见》大部分得到落实，并取得了明显的成效。但是，必须看到在不少地方还存在部分河流缺少流域性控制性工程、主要平原排涝能力有待提高、城市防洪排涝工程建设亟待加强、小流域缺乏系统治理等问题，防洪排涝任务依然十分艰巨。为继续推进这项工作，现提出以下意见和建议。一、进一步强化规划引领，统筹推进防洪排涝工作。要按照尊重规律、科学治水、疏堵结合和“给洪水以出路”的指导思想，认真做好我省“十三五”防洪排涝工程规划编制工作，并继续编制和完善流域综合规划、专项规划、城市排涝规划等，建立完整的规划体系。着力提高规划编制的科学性，强化规划的刚性约束，引领、推进防洪排涝工作。二、进一步加大重点防洪排涝工程建设的推进力度。省有关部门要掌握情况、针对问题，剖析原因、分类施策。对需要列入国家的重点项目，要加强与国家有关部门的沟通协调，完善相关配套政策，加强要素保障，争取国家早日批复和加快建设；对列入省重点工程的项目和跨行政区域的项目，省有关部门要统筹协调，简化审批程序，加强检查指导，推进项目加快建设。在抓建设进度的同时，要把工程质量放在第一位。切实加强项目全过程的监管，使这些民生工程发挥最大的作用。三、进一步重视小流域的治理和山塘水库除险加固。要总结小流域治理的经验和教训，调整思路、统筹规划，实行综合治理，把工程措施、生态修复与美丽乡村建设结合起来。按照整体规划、全流域治理的要求，一条一条地抓好治理工作，逐步消除山洪、泥石流等隐患。同时，要加大山塘水库特别是“屋顶山塘”的治理力度。省财政对山区、海岛山塘水库除险加固和小流域治理任务重的县（市）要给予更多的扶持。四、继续统筹做好姚江流域防洪排涝工作。要围绕提高姚江流域防洪排涝能力的目标，加快实施已经部署的六大工程。省有关部门要加强统筹协调，帮助宁波市做好姚江东排二通道的科学论证、规划制定等工作。督促、推进姚江流域沿线各市、县团结治水，切实加快把姚江治理好。以上意见，请省政府研究处理。
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