周江宜

安徽水安建設集團股份有限公司綜合設計院 安徽合肥 230601

城市暴雨災害是我國城市建設發(fā)展中常見的一種自然災害，具有發(fā)生頻率高、影響范圍廣、影響力深遠的特點。尤其是在夏季，城市暴雨災害頻發(fā)，對社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、人們生活的穩(wěn)定產生了制約。根據(jù)我國現(xiàn)階段實行的城市管理發(fā)展體制，我國有關市政部門開始注重對市區(qū)管道排水管理。我國水利部門則是主要管理河流道路防洪排澇總體規(guī)劃。這兩個部門應用的是不同的暴雨選樣方法。在水務一體化的演進發(fā)展下，市政部門和水利部門排澇管理關系變得日益密切。為了更好地實現(xiàn)城市排澇治理，需要結合市政部門和水利部門自身的優(yōu)勢，不斷摸索探討出水利排澇和市政排水重現(xiàn)期的相互轉換關系[1]。

1 市政排水和區(qū)域排澇比較

城市排水系統(tǒng)的組成，包括市政給排水體系和區(qū)域排澇體系。其中，市政排水系統(tǒng)運行，主要是排放自然降雨。利用雨水排放系統(tǒng)，收集降雨以及路面降雨，匯集到某個區(qū)域，通過泵站過濾以及分散，實現(xiàn)排放。在建設前，要依據(jù)區(qū)域暴雨強度，進行雨水流量計算，進而確定管道以及泵站建設規(guī)模。區(qū)域排澇：此體系主要解決江河湖排澇問題。因為暴雨會使得河流產生較大的表面徑流，從上山或者路面，匯集到相應的河道內，由河道自行調蓄。利用控制水閥或排澇泵站，實現(xiàn)河道水的分散處理。若外河水位保持不變，則需要邊蓄水邊進行排放。區(qū)域河道排澇體系的構建，對于水量的計算，是按照明渠恒定流預測降雨標準以及邊界條件等。

2 計算方法

2.1 短歷時暴雨計算

在進行短歷時暴雨計算時，可將相關數(shù)值帶入到設計暴雨公式中。根據(jù)室外排水規(guī)范有關規(guī)定，可利用水文學計算公式：Qm=F·q·Ψ。其中F代表匯水面積，hm2；q代表暴雨強度；Ψ代表綜合徑流系數(shù)。本文主要以佛山市南海區(qū)為研究對象，采用該地區(qū)的暴雨公式進行短歷時暴雨計算，能得到q=167A/（t+b）n的計算公式，式子中t為降雨時間和匯流時間總和，min。排水重現(xiàn)期下相關參數(shù)n、b、A可通過以下計算公式來確定：n=0.68-0.031ln（P-0.59）；b=10.54-0.8ln（P-0.69）；A=18.25-0.09ln（P-0.8）。在確定暴雨計算表達式后，還要設計暴雨雨型。當前城市暴雨主要應用的暴雨設計雨型方法包括模式雨型法、均勻雨型法和Huff法等，其中市政排水中應用較普遍的為均勻雨型法。Huff法計算結果容易受到歷時因素影響，當存在歷時選擇不當問題時，將無法保證結算結果有效性。模式雨型法在計算暴雨瞬時強度和雨量積累量方面都是逐步推導出來的。對于市政排水和暴雨歷時資料相對缺乏的城市來講，更傾向于使用模式雨型，綜合比較，本文可選用模式雨型方法。設計模式雨型主要體現(xiàn)出以下特點：一是表明暴雨平均強度及最強降水時段的規(guī)律性，對于雨峰時段的暴雨平均強度及公式計算的強度來講是一致的，能對其進行同頻率控制；二是模式雨型能反映出由小到大在減小的暴雨強度變化過程；三是雨峰位置能根據(jù)當?shù)刭Y料確定，反映當?shù)卮蠖鄶?shù)暴雨的情況。根據(jù)國內外有關資料，本文將雨峰位置選擇在暴雨歷時的0.4位置處。設定模式雨型強度變化過程歷時為t0，降雨量為Ha，雨峰前的降雨瞬時強度曲線Ia，峰后曲線為Ib，歷時tb，累積降雨量為Hb，能得出 ta/r=tb/（1-r）[2]。

2.2 排澇演算

排澇演算采用MIKE11水動力模型開展。Mike11是一款多功能的一維水動力學軟件包，以求解圣維南方程組作為理論基礎，并帶有對流擴散，水質生態(tài)，泥沙傳輸，降雨徑流，洪水預報，實時操作及潰壩模擬等多種模塊。MIKE11中一維非恒定流，采用Abbott六點隱式格式求解方程組，該離散格式并不在每一個網(wǎng)格點同時計算水位和流量，而是按順序交替計算水位或流量，分別稱為h點和Q點。Abbott六點隱式格式無條件穩(wěn)定，可以在相當大的Courant數(shù)下保持計算穩(wěn)定，輸入輸出及操作界面均為可視化，功能較強大。MIKE11排澇演算具體通過模型模擬文件將河網(wǎng)、斷面、邊界以及參數(shù)4個文件鏈接起來組合成一個水動力模型。河網(wǎng)文件需要設置河道屬性（河道名、上下游端點里程、河道類型、河道流向、與其他河道連接信息以及斷面最大間距等），斷面文件中河名、里程以及TOPID需要與河網(wǎng)文件的河道相對應，輸入斷面寬、高等尺寸信息后自動計算得到水力參數(shù)、過流面積以及水力半徑等數(shù)據(jù)。邊界文件主要設置河道上游邊界的入流量Q或旁側入流的流量Q、下游邊界的水位H或者Q/h邊界。參數(shù)文件主要是設置初始水位流量值、河床糙率以及增加結果輸出（如流速、河道蓄水量、水工建筑物、過流斷面等）等。模擬文件除了集合各文件信息外還需設置模擬方法、時間步長和輸出結果形式等[3]。

3 結語

文章根據(jù)市政排水與水利排澇重現(xiàn)期的差異問題進行了具體的分析，根據(jù)實際情況給出了A城市市政排水與水利排澇重現(xiàn)期之間的對應關系，現(xiàn)階段城市規(guī)劃發(fā)展中的排澇工作要比排水工作更為重要，因此暴雨的設計要充分考慮河道排澇計算設計發(fā)展的總體要求，實現(xiàn)城市河道排澇效果符合一般設計標準要求。經(jīng)過調查分析發(fā)現(xiàn)，排水和排澇的重現(xiàn)期之間存在一定的銜接關系，且在某種條件下，這種銜接關系能夠實現(xiàn)轉換。文章在對某城區(qū)排水與排澇設計暴雨重現(xiàn)期關系，得到了不同排水設計暴雨重現(xiàn)期所對應的排澇設計暴雨最佳重現(xiàn)期，旨在為該地區(qū)的排水防澇提供實踐經(jīng)驗支持。