关于城市河道防洪的探讨

王娟 袁莹 杨世锋

随着经济的发展及各地对于环境改善力度的加大,城市中河道既担负着城市防洪排涝的功能,同时又作为城市景观功能的载体,已越来越多的被各个城市所重视,然而在城市河道的设计中,关于防洪标准及洪峰流量计算方法的确定,笔者深感困惑,针对这两个问题,希望本文对城市河道设计能有一定的指导意义。

1 防洪标准的确定

城市河道的防洪标准目前主要依据国家标准GB 50201-94防洪标准和行业标准CJJ 50-92城市防洪工程设计规范,然而规范中“城市防洪标准”是指城市所在地流域水系防洪体系的防洪标准,还是城市自身防洪堤的防洪标准;当一个城市中有几条河道时,河道的防洪标准应分别确定还是统一采用城市防洪标准。上述问题在规范中没有明确的规定或说明,因而在实际确定城市与河道的防洪标准时产生了不确定性。

笔者认为,城市除了受到主要外河洪水的威胁外,还可能有许多城区河道洪水。城市作为防洪保护区,应当从保障整个保护区安全的角度出发,考虑城市的整个防洪体系。所以城市的防洪标准,不仅要考虑城市抵御主要外河的防洪标准,还应当考虑城区河道的防洪标准。河道应根据其防护对象的重要性、范围和人口等综合考虑后确定防洪标准,可以不必与城市的防洪标准相同。

2 洪峰流量计算方法的确定

对于计算河道的洪峰流量,水利上常用的方法是采用排水模数公式或采用推理公式法,这两种方法均适合无组织的排水系统且汇流时间一般较长的情况。而城市建成区的排水形式一般都采用管网系统来进行有组织的排水。雨水通过地面径流汇入最近的集水井后进入城区各个雨水排水管网系统,经过支管、次干管、干管最后进入河道。这个汇流过程与直接经地面径流汇入河道的过程显然是有很大的差别。所以采用排水模数法及推理公式法在理论上与城市有组织排水的实际不符,计算出的河道设计洪峰流量显然不太合理。

3 工程实例

新野县城区河道多年来没有进行过系统的治理,现状大部分河道防洪除涝标准不足5年一遇,新野县城区河道生态治理工程包括城区内的军民渠、护城河、西寨河、南寨河、农场沟等。本次计算以军民渠为例。

3.1 防洪标准的确定

依据GB 50201-94防洪标准,新野县属于一般城镇,城市的防洪标准应为20年～50年。笔者认为,工程项目区西侧有白河防洪大堤,不存在外水涌入问题,所以此次治理的河道不承担区域以外的防洪任务,只是将区域内雨洪及时排出,在新野县城市防洪体系中承担辅助作用,兼顾考虑河道整治的经济性,故经过本次治理,使防洪区域重要性较高、人口较多的军民渠防洪设计标准10年一遇。

3.2 排水模数公式计算洪峰流量

计算公式如下：

其中,m为设计排水模数,m3/(s◦km2);Qm为设计洪峰流量,m3/s;R为设计净雨深,mm;F为流域面积,km2;K为峰量关系综合系数,选用《河南省水利工程水文计算常用图》分析成果,1 d的K=0.035;α为超过河道排水标准的洪峰折算系数,“α”分不同的标准采用。按5年一遇排水标准治理的河道,其10年,20年一遇洪水的“α”值分别为0.9,0.8。

计算结果见表1。

表1 排水模数公式计算结果

3.3 推理公式计算洪峰流量

按照《河南省暴雨参数图集》(河南省水文水资源局编制,2005年12月)进行分析计算,按图集要求200 km2以下采用推理公式为宜。

计算公式如下：

其中,Qm为设计洪峰流量;ψ为设计洪峰径流系数;τ为洪峰汇流时间;F为流域面积;L为设计断面至分水岭的干流长度;J为河道的平均比降;S为设计最大1 h雨量平均强度;n为设计暴雨递减指数;μ为平均入渗率,取μ=4 mm/h;m为汇流参数。

计算结果见表2。

表2 推理公式计算结果

3.4 结果对比

根据两种不同的计算方法得到的设计洪峰流量,结果相差3倍～6倍。

4 结语

设计洪峰流量的大小直接关系到河道治理工程的规模,影响工程的投资,所以河道防洪标准及洪峰流量计算方法的不确定将导致工程设计的不合理,必须给予重视。本文中的工程实例给其他的河道工程设计以参考,更希望能抛砖引玉,尽早明确城市河道防洪标准及更合理的洪峰流量计算方法。

[1]荀嘉雷.从牡绥线初测谈滨河路堤的水文计算[J].山西建筑,2008,34(13)：362-363.