市政排水与水利排涝关系的研究

周江宜

安徽水安建设集团股份有限公司综合设计院 安徽合肥 230601

城市暴雨灾害是我国城市建设发展中常见的一种自然灾害，具有发生频率高、影响范围广、影响力深远的特点。尤其是在夏季，城市暴雨灾害频发，对社会经济的可持续发展、人们生活的稳定产生了制约。根据我国现阶段实行的城市管理发展体制，我国有关市政部门开始注重对市区管道排水管理。我国水利部门则是主要管理河流道路防洪排涝总体规划。这两个部门应用的是不同的暴雨选样方法。在水务一体化的演进发展下，市政部门和水利部门排涝管理关系变得日益密切。为了更好地实现城市排涝治理，需要结合市政部门和水利部门自身的优势，不断摸索探讨出水利排涝和市政排水重现期的相互转换关系[1]。

1 市政排水和区域排涝比较

城市排水系统的组成，包括市政给排水体系和区域排涝体系。其中，市政排水系统运行，主要是排放自然降雨。利用雨水排放系统，收集降雨以及路面降雨，汇集到某个区域，通过泵站过滤以及分散，实现排放。在建设前，要依据区域暴雨强度，进行雨水流量计算，进而确定管道以及泵站建设规模。区域排涝：此体系主要解决江河湖排涝问题。因为暴雨会使得河流产生较大的表面径流，从上山或者路面，汇集到相应的河道内，由河道自行调蓄。利用控制水阀或排涝泵站，实现河道水的分散处理。若外河水位保持不变，则需要边蓄水边进行排放。区域河道排涝体系的构建，对于水量的计算，是按照明渠恒定流预测降雨标准以及边界条件等。

2 计算方法

2.1 短历时暴雨计算

在进行短历时暴雨计算时，可将相关数值带入到设计暴雨公式中。根据室外排水规范有关规定，可利用水文学计算公式：Qm=F·q·Ψ。其中F代表汇水面积，hm2；q代表暴雨强度；Ψ代表综合径流系数。本文主要以佛山市南海区为研究对象，采用该地区的暴雨公式进行短历时暴雨计算，能得到q=167A/（t+b）n的计算公式，式子中t为降雨时间和汇流时间总和，min。排水重现期下相关参数n、b、A可通过以下计算公式来确定：n=0.68-0.031ln（P-0.59）；b=10.54-0.8ln（P-0.69）；A=18.25-0.09ln（P-0.8）。在确定暴雨计算表达式后，还要设计暴雨雨型。当前城市暴雨主要应用的暴雨设计雨型方法包括模式雨型法、均匀雨型法和Huff法等，其中市政排水中应用较普遍的为均匀雨型法。Huff法计算结果容易受到历时因素影响，当存在历时选择不当问题时，将无法保证结算结果有效性。模式雨型法在计算暴雨瞬时强度和雨量积累量方面都是逐步推导出来的。对于市政排水和暴雨历时资料相对缺乏的城市来讲，更倾向于使用模式雨型，综合比较，本文可选用模式雨型方法。设计模式雨型主要体现出以下特点：一是表明暴雨平均强度及最强降水时段的规律性，对于雨峰时段的暴雨平均强度及公式计算的强度来讲是一致的，能对其进行同频率控制；二是模式雨型能反映出由小到大在减小的暴雨强度变化过程；三是雨峰位置能根据当地资料确定，反映当地大多数暴雨的情况。根据国内外有关资料，本文将雨峰位置选择在暴雨历时的0.4位置处。设定模式雨型强度变化过程历时为t0，降雨量为Ha，雨峰前的降雨瞬时强度曲线Ia，峰后曲线为Ib，历时tb，累积降雨量为Hb，能得出 ta/r=tb/（1-r）[2]。

2.2 排涝演算

排涝演算采用MIKE11水动力模型开展。Mike11是一款多功能的一维水动力学软件包，以求解圣维南方程组作为理论基础，并带有对流扩散，水质生态，泥沙传输，降雨径流，洪水预报，实时操作及溃坝模拟等多种模块。MIKE11中一维非恒定流，采用Abbott六点隐式格式求解方程组，该离散格式并不在每一个网格点同时计算水位和流量，而是按顺序交替计算水位或流量，分别称为h点和Q点。Abbott六点隐式格式无条件稳定，可以在相当大的Courant数下保持计算稳定，输入输出及操作界面均为可视化，功能较强大。MIKE11排涝演算具体通过模型模拟文件将河网、断面、边界以及参数4个文件链接起来组合成一个水动力模型。河网文件需要设置河道属性（河道名、上下游端点里程、河道类型、河道流向、与其他河道连接信息以及断面最大间距等），断面文件中河名、里程以及TOPID需要与河网文件的河道相对应，输入断面宽、高等尺寸信息后自动计算得到水力参数、过流面积以及水力半径等数据。边界文件主要设置河道上游边界的入流量Q或旁侧入流的流量Q、下游边界的水位H或者Q/h边界。参数文件主要是设置初始水位流量值、河床糙率以及增加结果输出（如流速、河道蓄水量、水工建筑物、过流断面等）等。模拟文件除了集合各文件信息外还需设置模拟方法、时间步长和输出结果形式等[3]。

3 结语

文章根据市政排水与水利排涝重现期的差异问题进行了具体的分析，根据实际情况给出了A城市市政排水与水利排涝重现期之间的对应关系，现阶段城市规划发展中的排涝工作要比排水工作更为重要，因此暴雨的设计要充分考虑河道排涝计算设计发展的总体要求，实现城市河道排涝效果符合一般设计标准要求。经过调查分析发现，排水和排涝的重现期之间存在一定的衔接关系，且在某种条件下，这种衔接关系能够实现转换。文章在对某城区排水与排涝设计暴雨重现期关系，得到了不同排水设计暴雨重现期所对应的排涝设计暴雨最佳重现期，旨在为该地区的排水防涝提供实践经验支持。