城區排洪河道設計流量計算方法分析

賈波

摘 要：目前，城區排洪河道設計流量計算方法中常用的公式主要有2種，即市政系統中計算雨水流量的公式和水利系統中的推算公式及單位線法。本文通過工程實例，對排洪河道設計流量的計算方法和相關公式進行了詳細闡述。

關鍵詞：排洪河道；設計流量；防洪工程；雨水排放系統

中圖分類號：TV131.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.083

1 城區排洪河道

隨著洪水總量以及洪峰流量的不斷上升，城區防洪工程所面臨的壓力也在逐漸增大，加之城區調蓄洪水的能力不足，造成了城區匯流洪水的速度過快，且難以對此進行準確預報。洪峰具有流量大、歷時相對較短、破壞力強大的特點。因此，為了確保城區安全，就必須采取有效的排洪措施。而城區排洪河道的排水任務主要針對的是匯水流域大、歷時長、面積大的洪水。對于大部分的中小城區而言，在規劃和建設城區的過程中，一般只注重建設雨水排放系統，而沒有對城區排洪河道進行一定的整治。比如在順平縣，由于城區的排洪河道中積聚了很多的淤泥，造成了嚴重的河道淤塞，加之過水斷面不斷縮小，河道的排洪能力在不斷下降，對城區河道的排洪功能造成了嚴重的影響，提升了洪澇災害的發生率。因此，為了保證城區安全，需要科學地規劃和整治城區排洪河道。

2 城區排洪河道設計流量的計算方法

2.1 市政系統中雨水流量的計算

市政系統中雨水流量的計算公式為：

假定條件：①在整個匯水面積上的降雨分布是均勻的，而在降雨時段選定之后，該時段內的降雨強度保持不變；②隨著集流時間的延長，匯水面積擴大的速度為常數。

2.2 水利系統中的計算公式

2.2.1 單位線法單位線法的計算公式

單位線法的計算公式為：

假定條件：①流量假定。如果凈雨的歷時為m個時段，則在每個時段中，形成凈雨過程的徑流線之間不會干擾，且各個時段的凈雨流量之和等于斷面出口的流量；②倍比假定。如果凈雨量在單位時段內具有n個單位，則凈雨量形成的地面徑流的流量過程線的值為流量單位線的n倍，且其與單位線具有相同歷時；③假定流域上每一個點具有相同的水力條件；④不考慮形成流量過程中分配流域面積的形式，且認為洪水的形成與暴雨為相同的頻率。

2.2.2 推理公式

推理公式為：

假定條件：①在流域中，產流和降雨的時程分配、分布等都是均勻的；②降雨強度直接決定了出口流量斷面處的最大流量，且形成階段主要包括2個，即回流階段和產流階段；③不考慮流域的調蓄功能和形成流域過程中的分配流域面積的形式，認為洪水的形成與暴雨的頻率相同。

2.2.3 河道水力的計算公式

城區通過管道將雨水排放至附近的河道之后，會慢慢地由河道回流，河道水力的計算公式為：

2.3 適用條件

市政系統中雨水流量計算公式比較適用于解決集水時間在60～120 min的時間段內，且面積一般小于1.5 km2的匯水工廠、城鎮排洪溝渠、雨水管渠的雨水設計排放問題。通過這類公式對城區排洪河道設計流量進行計算，會產生洪峰設計流量。對于重現期偏大的暴雨，如果降雨設計強度較大，則會造成洪峰設計流量偏大。而在暴雨設計時段內，降雨的強度是不斷發生變化的，且偏大的降雨強度也會使洪峰設計流量偏大。由于集流時間的變化導致匯水面積增長的速度也具有一定的不確定性，因此，其對洪峰設計流量所產生的影響也具有一定的不確定性。而水利系統中的相關計算公式則比較適用于流域較大的區域，但流域面積必須小于500 km2，且這些公式不適用于泥石流、巖溶以及受到人為各種措施影響的地區。此外，在產流階段，推導穩滲流率等是在徑流關系與天然河流降雨二者關系的基礎上計算的；在回流階段，則是按照自然狀況下匯流的規律來計算的。

3 結束語

綜上所述，通過對城區排洪河道設計流量計算方法以及相關公式的分析，闡述了水利系統和市政系統中排洪流量的計算公式，對公式中所涉及假定條件進行了詳細介紹，對兩種系統中的計算公式的適用條件繼續了詳細闡述，從而為城區排洪河道的流量計算提供參考資料。

參考文獻

[1]宋珊，程伍群，張西平.城區排洪河道設計洪峰流量計算方法研究[J].河北農業大學學報，2014（06）.

[2]鄧柏旺，鄔顯晨，羅上.城區河道設計洪峰流量計算與分析[J].水資源研究，2011（03）.

〔編輯：張思楠〕