關于城市河道防洪的探討

王娟 袁瑩 楊世鋒

隨著經濟的發展及各地對于環境改善力度的加大,城市中河道既擔負著城市防洪排澇的功能,同時又作為城市景觀功能的載體,已越來越多的被各個城市所重視,然而在城市河道的設計中,關于防洪標準及洪峰流量計算方法的確定,筆者深感困惑,針對這兩個問題,希望本文對城市河道設計能有一定的指導意義。

1 防洪標準的確定

城市河道的防洪標準目前主要依據國家標準GB 50201-94防洪標準和行業標準CJJ 50-92城市防洪工程設計規范,然而規范中“城市防洪標準”是指城市所在地流域水系防洪體系的防洪標準,還是城市自身防洪堤的防洪標準;當一個城市中有幾條河道時,河道的防洪標準應分別確定還是統一采用城市防洪標準。上述問題在規范中沒有明確的規定或說明,因而在實際確定城市與河道的防洪標準時產生了不確定性。

筆者認為,城市除了受到主要外河洪水的威脅外,還可能有許多城區河道洪水。城市作為防洪保護區,應當從保障整個保護區安全的角度出發,考慮城市的整個防洪體系。所以城市的防洪標準,不僅要考慮城市抵御主要外河的防洪標準,還應當考慮城區河道的防洪標準。河道應根據其防護對象的重要性、范圍和人口等綜合考慮后確定防洪標準,可以不必與城市的防洪標準相同。

2 洪峰流量計算方法的確定

對于計算河道的洪峰流量,水利上常用的方法是采用排水模數公式或采用推理公式法,這兩種方法均適合無組織的排水系統且匯流時間一般較長的情況。而城市建成區的排水形式一般都采用管網系統來進行有組織的排水。雨水通過地面徑流匯入最近的集水井后進入城區各個雨水排水管網系統,經過支管、次干管、干管最后進入河道。這個匯流過程與直接經地面徑流匯入河道的過程顯然是有很大的差別。所以采用排水模數法及推理公式法在理論上與城市有組織排水的實際不符,計算出的河道設計洪峰流量顯然不太合理。

3 工程實例

新野縣城區河道多年來沒有進行過系統的治理,現狀大部分河道防洪除澇標準不足5年一遇,新野縣城區河道生態治理工程包括城區內的軍民渠、護城河、西寨河、南寨河、農場溝等。本次計算以軍民渠為例。

3.1 防洪標準的確定

依據GB 50201-94防洪標準,新野縣屬于一般城鎮,城市的防洪標準應為20年～50年。筆者認為,工程項目區西側有白河防洪大堤,不存在外水涌入問題,所以此次治理的河道不承擔區域以外的防洪任務,只是將區域內雨洪及時排出,在新野縣城市防洪體系中承擔輔助作用,兼顧考慮河道整治的經濟性,故經過本次治理,使防洪區域重要性較高、人口較多的軍民渠防洪設計標準10年一遇。

3.2 排水模數公式計算洪峰流量

計算公式如下：

其中,m為設計排水模數,m3/(s?km2);Qm為設計洪峰流量,m3/s;R為設計凈雨深,mm;F為流域面積,km2;K為峰量關系綜合系數,選用《河南省水利工程水文計算常用圖》分析成果,1 d的K=0.035;α為超過河道排水標準的洪峰折算系數,“α”分不同的標準采用。按5年一遇排水標準治理的河道,其10年,20年一遇洪水的“α”值分別為0.9,0.8。

計算結果見表1。

表1 排水模數公式計算結果

3.3 推理公式計算洪峰流量

按照《河南省暴雨參數圖集》(河南省水文水資源局編制,2005年12月)進行分析計算,按圖集要求200 km2以下采用推理公式為宜。

計算公式如下：

其中,Qm為設計洪峰流量;ψ為設計洪峰徑流系數;τ為洪峰匯流時間;F為流域面積;L為設計斷面至分水嶺的干流長度;J為河道的平均比降;S為設計最大1 h雨量平均強度;n為設計暴雨遞減指數;μ為平均入滲率,取μ=4 mm/h;m為匯流參數。

計算結果見表2。

表2 推理公式計算結果

3.4 結果對比

根據兩種不同的計算方法得到的設計洪峰流量,結果相差3倍～6倍。

4 結語

設計洪峰流量的大小直接關系到河道治理工程的規模,影響工程的投資,所以河道防洪標準及洪峰流量計算方法的不確定將導致工程設計的不合理,必須給予重視。本文中的工程實例給其他的河道工程設計以參考,更希望能拋磚引玉,盡早明確城市河道防洪標準及更合理的洪峰流量計算方法。

[1]荀嘉雷.從牡綏線初測談濱河路堤的水文計算[J].山西建筑,2008,34(13)：362-363.