1、城市河道整治初小雨截流流量计算摘要：随着城市经济社会发展，对城市范围内河道水质要求的提高，对城市建成区河道两岸进行初小雨截流是提高河道水质保证率的有效手段，本文通过对城市内河道两岸产流区域的初小雨产汇流特性分析，提出比较符合实际的计算方法。 关键词：城市河道初小雨截流流量计算 中图分类号：TV143+.3 文献标识码：A 文章编号： 随着城市建设的日新月异，城市面源污染日益严重，而城市居住者对城市水环境的要求亦日益提高，要解决这两者的矛盾，靠单纯的市政污水截流处理是无法解决的，必须进行初雨截流处理，以解决面源污染的问题，本文就初雨洪水计算进行探讨。 1 问题引出 随着城市的大规模发展，面源污染
2、日趋严重，流经城市的河流污染严重，仅建立完善的城市污水系统（雨污分流）并不能有效降低面源污染对城市水体的污染，只有有效的解决面源污染的治理问题，才能切实提高城市水体洁净保证率。 根据目前部分国内城市建立的雨水污染物冲刷模型计算，结合取样分析雨水中污染物浓度与降雨量的指数关系，屋面、路面初期雨水净雨量为 3mm 和 6mm，能分别去除污染物总量的 70%80%，当净雨量进一步增加，去污效果显著减少。可见，从截污效果考虑，初雨规模净雨量不宜小于 6mm。 在确定根据当地气象条件选定截流初雨规模后，初雨产生的洪水流量计算就显得重要，其是确定截流工程规模的重要依据。 2 初雨规模拟定 截流初雨规模拟定
3、是个系统工程，既要工程规模合理，又要截污效果明显，实际操作中是选择两者间的平衡点，在保证截污效果的前提下，工程规模尽可能的小，即初雨规模尽可能小。 以广东省某雨量站为例，根据近 40 年的雨量资料统计，降雨小于9mm/场的天数保证率在 87%左右，根据设计要求河道水质保证率要求达到80%以上，因此按照收集初雨规模为 9mm/场、7mm/场、5mm/场，同时对降雨历时分别为 1.0h、1.5h 的情况按照平水年、丰水年及枯水年选取典型年进一步进行统计分析。其中平水年降雨场次为 270 场、总降雨天数为135 天，丰水年降雨场次为 203 场、总降雨天数为 102 天，枯水年降雨场次为 183 场
4、、总降雨天数为 95 天，分别按照截流9mm/1h、7mm/1h、5mm/1h、9mm/1.5h、7mm/1.5h、5mm/1.5h 降雨及收集效果进行统计，统计成果见表 1。 表 1 某站不同截流标准天数保证率统计表 从表 1 数据可知，从全年水质天数保证率来看，在相同的截流标准下，丰、平、枯 3 个水平年的天数保证率接近，不同截流标准的变化规律趋于一致，可以证明采用典型年统计成果与全系列统计成果应是接近的，可以采用。 截流保证率分析，从 9mm/h 到 7mm/h，水质保证率从 86.5%降低至85.7%，水质保证率下降 0.8%；从 7mm/h 至 5mm/h，水质保证率从 85.7%降
5、低至 79.5%，水质保证率下降 6.2%，降雨历时 1.5h 的保证率变化类似，7mm/场为转折点，而且 7mm/场大于去除路面污染物的净雨临界点 6mm，可以达到较好的收集面源污染的效果。对于截流同一规模净雨，降雨历时 1.0h 和 1. 5h，各标准的水质保证率下降幅度很小（1%左右） ，但是1.5h 比 1.0h 收集规模小很多，因此适当延长降雨历时，减少收集管道规模比较经济合理。 综合分析本次设计选择 7mm/1. 5h 的降雨为截流初雨标准。 3 初雨洪水计算 初雨洪水计算，目前采用较多的是按室外排水设计规范（GB50014-2006）中雨水流量计算公式计算，作者认为其计算公式适合
6、小面积的排水区域使用，对于面积达几平方公里甚至十几平方公里的较大区域的初雨洪水计算不太合适，本文根据设计经验推荐采用计算较大流域洪水的单位线法计算初雨洪水，单位线法成因明确，只要确定单位净雨的径流过程，将各时段净雨径流过程叠加即可得初雨洪水过程线，其峰值即为初雨洪水洪峰流量。以广东省普遍使用的广东省综合单位线为例，是根据对纳希瞬时单位线方法的深入分析，结合当地实际，提出的一套具有本地特色的综合单位线法，因此对于广东省地方初雨洪水计算采用广东省综合单位线计算较为合适。 广东省综合单位线是将各t 时段净雨形成的径流过程叠加得出设计洪水过程线，同时也求得设计洪峰流量；降雨过程的变化对成果影响较大，由
7、于初雨只是小雨，或某场暴雨的开始，且初雨的设计雨型历时仅1.5h，初雨的时段内分布较为均匀，简化计按初雨时段内平均分布，根据计算断面的区域面积确定的单位线适宜计算时段（单位线适宜计算时段t 是按工程集水面积大小确定的）折算时段净雨量。 广东省综合单位线是一种线性单位线，某一断面的t 时段单位线是指由时段t 内强度不变、在该断面集水区域内空间分布均匀的单位净雨（即 lmm）所形成的地表径流过程线。线性单位线遵循倍比叠加的汇流原理，即每个t 时段净雨形成的地表径流过程线的纵座标与净雨强度成正比；逐个时段净雨形成的地表径流过程，按发生先后线性叠加构成整个地表径流过程，如下图所示。 图 1 单位时段净
8、雨及单位净雨径流过程示意图 具体初雨洪水计算时，首先量算计算断面汇流区域的集雨面积、干流河长、底坡降等参数，其中干流河长、底坡降应结合集雨区域的市政雨水系统（现状、规划）情况量算，因为初雨雨水汇流过程主要为市政雨水系统内的汇流，由干流河长、底坡降参数计算集水区域特征参数，由特征参数结合下垫面条件选定单位线滞时；其次，根据工程所在区域，确定采用的无因次单位线类型，根据汇水面积确定适宜计算时段t；最后根据选定的无因次单位线，计算各个净雨时段的径流过程，然后按发生先后，线性叠加构成整个地表径流过程。 如某计算断面集雨面积 5.2km2，则适宜计算适当为 0.5h，1.5h 雨型共有 3 个时段，单位
9、线过程取其中最大 5 个时段，则径流过程有 7 个时段（3+5-1） ， ，其中 max(Qi)即为所求的初雨洪水洪峰流量。 根据计算的初雨洪水洪峰流量，结合各段初雨截流管涵的底坡降，按满管过流即可计算得需要的初雨截流管涵规模。 4 结语 （1）城市河道治理截初雨规模，应根据当地降雨量资料分析拟定，根据当地需要的河道水质保证率合理确定初雨规模、初雨设计雨型，从截污效果考虑，初雨规模净雨量不宜小于 6mm。 （2）初雨产生洪水洪峰流量计算，以采用单位线法为宜，对计算断面的河长、底坡降等参数应结合集雨区域的市政雨水系统（现状、规划）情况量算，然后分时段计算洪水过程，叠加得初雨洪水洪峰流量。 参考文献 1 任伯帜. 城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究D，重庆大学，2004. 2 广东省暴雨径流查算图表使用手册 ，广东省水文总站，1991.
