专利名称：非平原城市排洪规划设计方法
技术领域：
本发明涉及城市排洪技术领域，特别是一种非平原城市排洪规划设计方法。
背景技术：
作为城市可持续发展的保障，防洪排涝规划体系在城市建设中的地位日益显著， 特别是城市内河上游是山区或丘陵的非平原城市，其防洪排涝规划具有其鲜明的特色。首先由于城市上游山洪全部或局部通过城市内河排入外江，而城市在规划重现期 内不允许出现“雨涝”现象，进入城市的山洪及城市内部产生的雨水洪峰必须及时排除，因 此，传统的城区“排涝”概念在此并不适用，实际上包含了 “排洪”概念。非平原城市上游山 洪往往通过城市内河排入外江，因此其城市防洪排涝规划的内涵与定义有进一步完善的需 求，特别是其城市排涝规划概念需要探讨明确。另一方面，城市又需要字面意义和实际内涵相一致的“排涝规划”。通常城市遇到以下两种情况会出现雨涝灾害(1)城市遭遇超过规划重现期标准 的降雨，城市排洪设施无法及时排除暴雨产生的雨水，从而产生“涝”。(2)在城市规划期的 建设发展过程中，由于建设时序性问题，局部地区尚未建设到规划设计的排洪标准，从而产 生“涝”。为此，必须就不同超标准重现期可能造成内涝水位标高进行估算并制定相应排涝 对策，譬如生命线工程规划建设、排涝应急工程措施规划等内容。综上所言，为了更准确指导非平原城市防洪排涝规划，将目前城市防洪排涝规划 作如下重新定义与划分1)防洪规划主要针对跨流域城市外江防洪，其内容以提防规划 为主。例如福州市闽江防洪规划。若是沿海地区，可改为防潮规划。其次采用高水高排或 截流方法(如水库)解决城市上游地区山洪防御的规划措施，也可归入防洪规划。总之，凡 是将洪水阻拦在城区之外的规划措施均属于防洪规划的范畴。2)排洪规划主要针对城区 内部内河流域洪水排除与滞蓄的规划，凡是进入城区的雨水均属于排洪规划的范畴。3)排 涝规划主要针对城市超标准暴雨的一种城市防灾工程规划对策。由于排洪规划是非平原城市的一个重要规划，在实际工作中存在一些争议和问 题，因此，如何针对非平原城市排洪规划建立一个可操作的初步框架体系是一个亟待解决 的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非平原城市排洪规划设计方法，该方法有利于排除非 平原城市内河流域的洪水，防止城区内出现内涝现象。为实现上述之目的，本发明的技术方案是一种非平原城市排洪规划设计方法，其 特征在于包括以下步骤(1)根据城市的重要性和城市排洪汇水流域面积确定城市排洪规划重现期；(2)推求内河流域洪峰流量将内河汇水面积划分成上游郊区与下游城区两大部分，分别计算上游洪峰流量和下游城区洪峰流量，将上游洪峰流量与下游城区洪峰流量相 加作为总的内河流域洪峰流量；(3)确定城市排洪方案对于盆地或上游山地下游平原地形城市，采用高水高排、 低水滞蓄和抽排外江方案；对于山区狭长河谷型城市或狭长形临海城市，采用全抬高直排 外江方案；(4)确定内河水面线；(5)将排洪规划与城市竖向规划、排水规划相结合，在内河水位达到最高时，非平 原城市最低点控制高程不小于该处雨水排水系统壅水的水位高程。本发明的有益效果是将非平原城市的排洪结构与城市竖向规划、排水规划相结 合，使之相互配合、协同工作，从而有效地确保了非平原城市在规划重现期内其规划区域范 围不出现内涝现象，具有普遍的推广意义。本发明的有益效果是通过将非平原城市排洪规划重现期的选择、城区洪峰流量的 推求方法、排洪规划方案的确定、城市内河水面线的计算以及排洪规划与城市竖向规划之 间的配合等方面相结合，提出了非平原城市排洪规划的初步技术框架，对非平原城市排洪 规划的理论研究和实际工作都具有一定的指导意义。下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例的内河流域洪峰流量推求示意图。图2是本发明实施例的内河水面线推求示意图。图3是本发明实施例的城市竖向标高的示意图。
具体实施例方式本发明的非平原城市排洪规划设计方法，包括以下步骤(1)根据城市的重要性和城市排洪汇水流域面积确定城市排洪规划重现期；(2)推求内河流域洪峰流量将内河汇水面积划分成上游郊区(山区丘陵)与下 游城区两大部分，分别计算上游洪峰流量和下游城区洪峰流量，将上游洪峰流量与下游城 区洪峰流量相加作为总的内河流域洪峰流量；(3)确定城市排洪方案对于盆地或上游山地下游平原地形城市，采用高水高排、 低水滞蓄和抽排外江方案；对于山区狭长河谷型城市或狭长形临海城市(上游是山区)，采 用全抬高直排外江方案；当然有些城市根据自身具体条件，采用综合型排洪方案，譬如大 部分地区采用全抬高直排方案，局部采用抽排外江方案等。(4)确定内河水面线；(5)将排洪规划与城市竖向规划、排水规划相结合，在内河水位达到最高时，非平 原城市最低点控制高程不小于该处雨水排水系统壅水的水位高程。在步骤(1)中，城市排洪标准与城市重要性相关，城市重要性越大，其排洪标准越闻。具体如表1所示表1城市排洪标准
而城市排洪汇水面积越大，洪峰总量也越大，危害也越大，设防标准也应相应提 高。另外，从地区经验公式Qp = CH24Fn(其中C为综合系数，H24为对应重现期的最大24h 雨量，F为流域面积，η为流域特征指数，0. 3 < η < 1. 0)可得当Qp/F相同时，H24 · Flri = 定值，即H24与F1-"成正比关系，由此可见，当地区性质、重要性相当时，在单位面积的洪峰流 量相同的情况下，流域面积越大，所选择的暴雨重现期也应越大。步骤(2)中上游洪峰流量采用如下的小流域水文推理公式计算 其中，Qpl表示上游洪峰流量，、表示上游汇流历时，η表示相当于、时段的暴雨递 减系数，Sp表示相St1时段暴雨雨力，f表示后损平均入渗率，F1表示上游集雨面积，L表 示干流河长，m表示流域汇流参数，J表示干流平均坡降。联解如上的方程组即可得到上游 洪峰流量Qpl。步骤(2)中下游城区洪峰流量采用如下公式如下Qp2 = 167X Φ XipXF2其中，Qp2表示下游城区洪峰流量，Φ表示平均径流系数，ip表示城区暴雨强度，F2 表示下游城区汇水面积。需强调的是这里的城区暴雨强度ip是采用当地新编制的按年最 大值选样拟合的排洪暴雨强度公式计算得到的(重现期概念与水利部门一致，并延长暴雨 历时选样)，其暴雨历时按雨水在主要排水系统包括雨水管道与内河明渠内流动的时间计 算，相关参数亦按城市暴雨计算方法选用。将上游洪峰流量Qpl作为集中流量进入城区内河 并与下游城区洪峰流量Qp2相叠加即为总的内河流域洪峰流量Qp。但如果、>>t2情况时 (F1 > F2)，应考虑错峰因素，城区汇水历时可按ti+t’(t’为Qpl在城区内河流动时间)代入 排洪暴雨公式计算得Qp2。具体示意图详图1。在排洪规划中，排洪内河水面线确定十分重要，因为城区雨水管道允许直接排入 内河，因此它关系到内河汇水流域范围内城市竖向标高的确定。内河水面线的确定首先是 内河出口最高水位的确定，分为两种类型采用内河直排外江的规划方案时，采用如下方法确定内河出口及附近水位(1)内河规划重现期对应的洪水位与外江平均洪水位组合；(2)外江规划重现期对应的洪水位与内河多年平均洪水位组合。如图2所示，出口处水面线取“ON”线。采用内河抽排外江的规划方案时，出口处水位应考虑下列因素(1)外江多年平均洪水位或平均高潮位时能自流排出；
(2)排洪泵站流量及相应蓄洪容积需求；(3)汇水面积内地块竖向标高；出口水位确定后，其余内河各段水面线可利用水面曲线基本方程来推求 其中，Z1表示下游断面水位高程，Z2表示上游断面水位高程，hf两断面之间沿程水 头损失，~表示两断面之间局部水头损失，α工表示下游动能修正系数，α 2表示上游动能修 正系数，V1表示下游断面平均流速，V2表示上游断面平均流速，上式中~为局部水头损失， 在城市内河中桥墩产生的局部水头损失应予以一定重视，可根据相关水力学方法计算其壅 水高度。在允许城市雨水直排内河的非平原城市，河水不漫溢并不能保证城市地块不内 涝，因此，非平原城市的排洪规划必须与城市竖向规划、排水规划相互配合、协同工作，在步 骤(5)中，所述非平原城市最低点控制高程满足如下关系式0 ≤ H-h-L X i % -d ≤ D其中，H表示非平原城市最低点控制高程，h表示所述最低点所在路段的雨水管出 水口处河道规划的涝水位高程，L表示该点沿雨水管走向至出水口的距离，表示水力坡 降，d=(道路横坡X车行道宽度+2)，D表示可接受的最大安全超高值。如图3所示，此 时雨水系统中的雨水虽然以压力流状态进入内河，但城市地面不会积水。另外，排洪规划应与防洪规划相互配合，尽量将上游山洪高水高排，这对降低下游 内河水面线很有帮助，相应地也降低城区竖向标高与填方量，这对新区开发中最大限度减 少投资，强化水土保持具有十分重要意义。以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作 用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
权利要求
一种非平原城市排洪规划方法，其特征在于包括以下步骤(1)根据城市的重要性和城市排洪汇水流域面积确定城市排洪规划重现期；(2)推求内河流域洪峰流量将内河汇水面积划分成上游郊区与下游城区两大部分，分别计算上游洪峰流量和下游城区洪峰流量，将上游洪峰流量与下游城区洪峰流量相加作为总的内河流域洪峰流量；(3)确定城市排洪方案对于盆地或上游山地下游平原地形城市，采用高水高排、低水滞蓄和抽排外江方案；对于山区狭长河谷型城市或狭长形临海城市，采用全抬高直排外江方案；(4)确定内河水面线；(5)将排洪规划与城市竖向规划、排水规划相结合，在内河水位达到最高时，非平原城市最低点控制高程不小于该处雨水排水系统壅水的水位高程。
2.根据权利要求1所述的非平原城市排洪规划方法，其特征在于步骤(2)中上游洪 峰流量采用如下的小流域水文推理公式计算 其中，Qpl表示上游洪峰流量，、表示上游汇流历时，η表示相当于、时段的暴雨递减 系数，Sp表示相St1时段暴雨雨力，f表示后损平均入渗率，F1表示上游集雨面积，L表示 干流河长，m表示流域汇流参数，J表示干流平均坡降。
3.根据权利要求1所述的非平原城市排洪规划方法，其特征在于步骤⑵中下游城 区洪峰流量采用如下公式如下Qp2 = 167X Φ XipXF2其中，Qp2表示下游城区洪峰流量，Φ表示平均径流系数，ip表示采用当地新编制的按 年最大值选样拟合的排洪暴雨强度公式计算得到的城区暴雨强度，F2表示下游城区汇水面 积。
4.根据权利要求1所述的非平原城市排洪规划方法，其特征在于在步骤⑷中，采用 内河直排外江的规划方案时，采用如下方法确定内河出口及附近水位(1)内河规划重现期对应的洪水位与外江平均洪水位组合；(2)外江规划重现期对应的洪水位与内河多年平均洪水位组合。
5.根据权利要求1所述的非平原城市排洪规划方法，其特征在于在步骤(5)中，所述 非平原城市最低点控制高程满足如下关系式[0 彡 H-h-LXi% -d 彡 D其中，H表示非平原城市最低点控制高程，h表示所述最低点所在路段的雨水管出水口 处河道规划的涝水位高程，L表示该点沿雨水管走向至出水口的距离，1%表示水力坡降，d =(道路横坡X车行道宽度+2)，D表示可接受的最大安全超高值。
全文摘要
本发明涉及城市排洪技术领域，特别是一种非平原城市排洪规划方法，包括以下步骤根据城市的重要性和城市排洪汇水流域面积确定城市排洪规划重现期；推求内河流域洪峰流量将内河汇水面积划分成上游郊区与下游城区两大部分，分别计算上游洪峰流量和下游城区洪峰流量，将上游洪峰流量与下游城区洪峰流量相加作为总的内河流域洪峰流量；确定城市排洪方案；确定内河水面线；将排洪规划与城市竖向规划、排水规划相结合，在内河水位达到最高时，非平原城市最低点控制高程不小于该处雨水排水系统壅水的水位高程。该方法有利于排除非平原城市内河流域的洪水，防止城区内出现内涝现象。
文档编号E02B1/00GK101929140SQ200910111408
公开日2010年12月29日 申请日期2009年4月2日 优先权日2009年4月2日
发明者高学珑 申请人:福州市规划设计研究院