城市化地区市政排水与区域排涝关系研究

城市化地区市政排水与区域排涝关系研究摘要：随着地区经济的不断发展，城市化进程越发加快，这使人们的生活水平得到提高，地区经济也随之更加快速的发展，城市化有很多优点得到肯定，但是在城市化的进程中，还是存在着一些不完美的缺陷的，比如土地的破坏，环境的污染，资源的浪费一系列等等问题，但是其中有一种比较严重但是并没有被大多数人所重视的问题，那就是市政排水与区域排涝之间的关系，这一问题一般在旱季并不明显，很难引起人们的重视，但是到了雨季的时候，尤其是在容易产生洪涝灾害的环境天气下，这一问题显得尤为突出，城市化地区市政排水与区域排涝的关系处理的是否合理，直接影响人们的日常生产和生活，严重了还会对人们的生命安全以及财产安全构成威胁。关键词：城市化地区；市政排水；区域排涝；关系城市化地区主要是原本不是城市的地区在经过政府规划之后由原来的农田土地和其它用地在经过规划之后变成城市用地，由于各种地形地势上的不同，使得城市化进程前进的道路比较崎岖，其中一个很重要的问题就是市政排水和区域排涝，这两种方式各有各的特点，但是在某些方面又存在着交集，比如说在雨季排水时，市政排水和区域排涝很大可能会同时进行。区域排涝大多数的情况下都是在之前雨季时进行农田排涝的基础上，很多时候沿用的也是农田排涝的一些基本方法，但是这块土地已经是城市的一部分了，在进行排涝时应该更多的考虑一下城市中的市政排水，这样有助于两方面积极配合，使排水工作能够更加顺利的进行，保障人们的生命安全和财产安全。一、不同暴雨选样的重现期衔接关系1、暴雨选样暴雨资料的选样方法主要有年最大值法和非年最大值法2类,其中非年最大值法选样包括年超定量法、超大值法、年多个样法等。城市的区域排涝通常是在原有农田排水系统的基础上形成,负担较大区域暴雨涝水排除,综合考虑了河、沟、田、塘等的调蓄,其暴雨通常以24h、72h为控制时段,城市化区域设计暴雨多以24h最大暴雨为控制。水利部门进行防洪排涝设计时,考虑的是年发生1次超标准暴雨的概率,适宜采用年最大值法选样。年最大值法选样简单,独立性强,在水文统计中应用最广泛,但该法会遗漏一些数值较大,在年内排位第二或第三的暴雨,使小重现期部分(重现期1～5年)的暴雨强度明显偏小。由于水利排涝中通常采用的重现期较大(10年以上),用年最大值能够满足水利排涝要求。市政排水系统主要考虑城市小区域暴雨积水排除,径流形成速度快、汇流时间短,因此市政排水暴雨控制时段通常采用5～120min等控制时段,市政部门进行城市管网排水系统的规划设计时,不仅要考虑年内最大暴雨,还要考虑年内出现多次超标准暴雨的机会,通常采用非年最大值法选样(超大值法、超定量法、年多个样法)。根据《室外排水设计规范》,市政排水系统的设计标准一般为0.5～3年,最低为0.25年,包含了1年多遇的情况,其暴雨选样采用非年最大值法通常能够反映1年内能够遭遇几次超标暴雨的概率,且不会遗漏较大暴雨,在小重现期部分能够比较真实地反映暴雨的统计规律,可以获得重现期小于1年的设计暴雨。2、重现期的衔接关系由于暴雨选样方法的不同,对于相同量级的暴雨,水利部门和市政部门得到经验频率和重现期各不相同。当资料年份足够长时,年超大值法选样和年多个样法的前n个选样与年最大值法选样分布特性相同,存在相互衔接转换的内在关系。通过二项几率原理和其概率内涵可以得到相互之间的衔接关系。二、频率分布模型转换关系频率分布计算是确定水文概率的必要方法,不同的水利工程其频率曲线的应用目的不同。水利部门的防洪工程由于设计洪水重现期往往比实测资料年份长很多,频率曲线主要用于外延。而对水利排涝和城市排水而言,由于其设计重现期(0.5～20年)通常小于水文资料统计年数,频率曲线主要用于内差[7]。目前我国在水文统计中广泛采用P-Ⅲ分布曲线,而在排涝和防洪中所用频率曲线区间目的不一样,P-Ⅲ分布在这很小区间内不一定最优。室外排水设计规范[3]建议年多次法选样可采用指数分布,年最大值法选样可以采用Gumbel分布。从理论上讲,非年最大值法选样不会遗漏较大暴雨,适合于市政排水选样,但其资料的要求较高,现在水文、气象部门发布的暴雨资料通常只有年最大值资料,非年最大值法所需资料难以获得。年最大值法选样简单,资料易得,但其选样结果在小重现期部分偏小较多,且不能用于重现期小于1年的排水设计。为此常常需要研究由年最大值样本推求小重现期设计暴雨的衔接转换关系。三、设计流量计算1、计算方法城市中排除雨水径流的管渠,由于汇水面积较小,且受下游河、沟水位影响较小,调蓄能力弱,管道设计流量为一定重现期暴雨在设计断面上产生的最大流量。城市排水面积相对较小,属小汇水面积上的流量推算。其设计暴雨流量公式通常采用推理公式计算最大峰量作为设计流量。2、两种推理公式法异同点及适用性分析1)市政部门推求公式时,为推求管网最大设计流量,采用“极限强度原理”,设定降雨历时等于汇流历时,排水区域的最大流量发生在全部汇水面积产生径流时,而对于部分汇流情况则不适用。此外公式中推导采用的暴雨强度曲线只表示同频率最大平均暴雨强度的规律,并不描绘暴雨强度的过程。因而市政部门的推理公式只能确定最大径流,不能研究径流过程。2)水利部门采用的推理公式研究了全面汇流和部分汇流2种情况下的洪峰流量的计算方法,推导过程中,为确定产流历时和洪峰径流系数,推求瞬时雨强历时曲线时,隐含着假定了一条各个时段雨量同频率控制的设计暴雨过程。除能计算出洪峰流量,还可以通过净雨过程及采用“概化多峰三角形过程线”推求洪水过程线。3)市政部门降雨产流扣损通过洪量径流系数计算径流损失,且其径流系数在产汇流过程中取为定值,不随重现期的变化而变化。而水利部门推理公式中降雨产流通过扣损法计算净雨过程,其径流系数是变值,随重现期的增大而变大。4)在推理公式中,流域的汇流过程通常是通过汇流时间τ来反映。水利部门推理公式根据流域汇流水力特性的不同,将汇流过程分为坡面汇流和河槽汇流2个阶段,采用平均流速概括径流运动,通过水力学经验公式推求得到式。5)市政部门将汇流时间分为地面集水时间和管内流行时间2个部分,其中地面集流时间受地形坡度、地面铺砌、地面种植和道路等因素的影响,一般采用经验数值,《室外排水设计规范》规定对地面集水距离50～150m范围,采用地面集水时间5～15min。地下径流按管道满管均匀流计算。总结：随着城市化进程的日益加快，城市化地区有一些原有的农田与河道都慢慢的成为了城市化排水系统的一部分，这使得市政排水与区域排涝之间的关系越来越紧密，也使得市政排水和区域排涝这两者之间的界限变得越来越模糊，尽管这两种排水方式有很多的相似之处，但是在很多时候并不是通用的，它们各自有各自的特点，存在着很大的特殊性。所以在进行排水工作时，要结合当下的实际情况，认真分析好各种排水方式的利与弊，仔细选择一种适合当时实际情况的排水方式，从而促进排水工作的顺利展开，保障人们的生命安全和财产安全，避免引发社会上不必要的恐慌，努力使洪涝带来的损失降到最低点，促进城市化进程的加快以及社会经济的平稳发展。参考文献：[1]谢华,黄介生.城市化地区市政排水与区域排涝关系研究[J].灌溉排水学报.2007.[2]曾娇娇.市政排水与水利排涝标准衔接研究[D].华南理工大学.2015.[3]张晓波,盛海峰.城市市政排水与区域排涝水动力耦合模型研究[J].人民长江.2015.