城区排洪河道设计流量计算方法分析

贾波

摘 要：目前，城区排洪河道设计流量计算方法中常用的公式主要有2种，即市政系统中计算雨水流量的公式和水利系统中的推算公式及单位线法。本文通过工程实例，对排洪河道设计流量的计算方法和相关公式进行了详细阐述。

关键词：排洪河道；设计流量；防洪工程；雨水排放系统

中图分类号：TV131.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.083

1 城区排洪河道

随着洪水总量以及洪峰流量的不断上升，城区防洪工程所面临的压力也在逐渐增大，加之城区调蓄洪水的能力不足，造成了城区汇流洪水的速度过快，且难以对此进行准确预报。洪峰具有流量大、历时相对较短、破坏力强大的特点。因此，为了确保城区安全，就必须采取有效的排洪措施。而城区排洪河道的排水任务主要针对的是汇水流域大、历时长、面积大的洪水。对于大部分的中小城区而言，在规划和建设城区的过程中，一般只注重建设雨水排放系统，而没有对城区排洪河道进行一定的整治。比如在顺平县，由于城区的排洪河道中积聚了很多的淤泥，造成了严重的河道淤塞，加之过水断面不断缩小，河道的排洪能力在不断下降，对城区河道的排洪功能造成了严重的影响，提升了洪涝灾害的发生率。因此，为了保证城区安全，需要科学地规划和整治城区排洪河道。

2 城区排洪河道设计流量的计算方法

2.1 市政系统中雨水流量的计算

市政系统中雨水流量的计算公式为：

假定條件：①在整个汇水面积上的降雨分布是均匀的，而在降雨时段选定之后，该时段内的降雨强度保持不变；②随着集流时间的延长，汇水面积扩大的速度为常数。

2.2 水利系统中的计算公式

2.2.1 单位线法单位线法的计算公式

单位线法的计算公式为：

假定条件：①流量假定。如果净雨的历时为m个时段，则在每个时段中，形成净雨过程的径流线之间不会干扰，且各个时段的净雨流量之和等于断面出口的流量；②倍比假定。如果净雨量在单位时段内具有n个单位，则净雨量形成的地面径流的流量过程线的值为流量单位线的n倍，且其与单位线具有相同历时；③假定流域上每一个点具有相同的水力条件；④不考虑形成流量过程中分配流域面积的形式，且认为洪水的形成与暴雨为相同的频率。

2.2.2 推理公式

推理公式为：

假定条件：①在流域中，产流和降雨的时程分配、分布等都是均匀的；②降雨强度直接决定了出口流量断面处的最大流量，且形成阶段主要包括2个，即回流阶段和产流阶段；③不考虑流域的调蓄功能和形成流域过程中的分配流域面积的形式，认为洪水的形成与暴雨的频率相同。

2.2.3 河道水力的计算公式

城区通过管道将雨水排放至附近的河道之后，会慢慢地由河道回流，河道水力的计算公式为：

2.3 适用条件

市政系统中雨水流量计算公式比较适用于解决集水时间在60～120 min的时间段内，且面积一般小于1.5 km2的汇水工厂、城镇排洪沟渠、雨水管渠的雨水设计排放问题。通过这类公式对城区排洪河道设计流量进行计算，会产生洪峰设计流量。对于重现期偏大的暴雨，如果降雨设计强度较大，则会造成洪峰设计流量偏大。而在暴雨设计时段内，降雨的强度是不断发生变化的，且偏大的降雨强度也会使洪峰设计流量偏大。由于集流时间的变化导致汇水面积增长的速度也具有一定的不确定性，因此，其对洪峰设计流量所产生的影响也具有一定的不确定性。而水利系统中的相关计算公式则比较适用于流域较大的区域，但流域面积必须小于500 km2，且这些公式不适用于泥石流、岩溶以及受到人为各种措施影响的地区。此外，在产流阶段，推导稳渗流率等是在径流关系与天然河流降雨二者关系的基础上计算的；在回流阶段，则是按照自然状况下汇流的规律来计算的。

3 结束语

综上所述，通过对城区排洪河道设计流量计算方法以及相关公式的分析，阐述了水利系统和市政系统中排洪流量的计算公式，对公式中所涉及假定条件进行了详细介绍，对两种系统中的计算公式的适用条件继续了详细阐述，从而为城区排洪河道的流量计算提供参考资料。

参考文献

[1]宋珊，程伍群，张西平.城区排洪河道设计洪峰流量计算方法研究[J].河北农业大学学报，2014（06）.

[2]邓柏旺，邬显晨，罗上.城区河道设计洪峰流量计算与分析[J].水资源研究，2011（03）.

〔编辑：张思楠〕