城市排涝渠设计流量计算

　　摘要：本文以清远市清城区东城街道牛车塘排涝渠改造工程的水文分析计算为例，浅谈城市排涝渠的设计排涝标准，以及城市排涝渠的设计流量的计算方法。

　　关键词：排涝渠;设计排涝标准;设计流量;计算方法

　　1概述

　　近年来，随着清远市社会经济持续高速发展，城市建成区面积不断增加，相当部分的流域被不透水表面所覆盖，原有的排涝体系发生了根本性变化。由于地表不透水表面的增加，不透水地表的入渗量几乎为零，使径流总量增大，不透水地表的高径流系数使得雨水汇流速度提高，同时，由于城市建设过程，未意识到城市内湖泊或洼地的环境和蓄滞洪水的重要作用，不断占用湖泊或洼地，致使城市建成区内可蓄滞洪水的水面面积越来越小，蓄洪洪涝的能力大大降低，从而使洪峰出现提前，使得城市区域比城郊或乡村地区更容易受到洪涝灾害的侵扰。作为城市排涝大动脉的排涝渠，在城市区域的调蓄水面减少之后，其排涝作用和压力越来越大。因此，在城市建设的过程，不可避免要对排涝渠进行改造时，为了不减小原有排涝体系的排涝能力，其规模和尺寸必须经过科学的水文计算。

　　本文以清远市清城区东城牛车塘排涝渠改造工程的设计流量计算为例，浅谈城市涝区排涝渠的设计流量计算。

　　2流域概况

　　牛车塘排涝渠是清北围内牛车塘电排站的主排涝渠，集雨面积6.16km2，起源于瓦窑岗，全长约2.3km，综合比降0.0009，渠底宽 3～20m。区内排水由长岗尾、长埔支渠汇入牛车塘排涝渠，至牛车塘电排站进行抽排，当清北水闸能够自排时，牛车塘排涝渠途中部分涝水可由塘管头排涝渠汇入澜水河，至清北水闸流入北江。长岗尾支渠集雨面积为2.86km2，起源于长岗尾，全长1.85km，综合比降0.002，渠底宽2～7m。长埔支渠集雨面积为1.76km2，起源于长埔水库，全长2.1km，综合比降1/2000，渠底宽1～2m。

　　清北围集雨面积56.57km2，经老龙河、石板等截洪渠截洪后，围内尚余40.70km2集雨面积的内涝水需靠水闸自排或电排站抽排来解决，其中澜水河排涝区集雨面积为38.70km2，平塘排涝区集雨面积为2.0km2。围内现有电排站三座，分别为清北电排站、牛车塘电排站、平塘电排站，其中清北电排站现装机15台，装机容量2450kW，设计流量24m3/s;牛车塘电排站装机3台，装机容量330kW，设计扬程6.8m，设计流量3m3/s;平塘电排站装机1台，装机容量130kW，设计扬程5.8m，设计流量1.1m3/s。澜水河排涝区内的涝水在清北水闸能自排的情况下，由清北水闸自排出北江，当清北水闸不能自排时，则启动清北电排站和牛车塘电排站进行抽排;平塘排涝区内的涝水由平塘电排站水闸自排或抽排出北江。

　　清北围内主要水系情况如下：澜水河发源于笔架山的黄腾峡顶，流经石板村、连塘村等村后，于澜水村汇入北江，原集雨面积52.65km2，干流河长 17.18km，修建老龙河、石板等截洪渠后，原笔架山边的那一部分山洪被截走，流域面积缩减为38.70km2，澜水河逐步演变成为清北围的内河及主排涝沟。当外江水位较高时，清北围内的涝水主要是通过澜水河，由清北电排站抽排。澜水河下游地区现状为清城区城市建成区及清城区政府所在地，中上游地区有大量农田、鱼塘分布和建有黄鸡洞、井坑塘、长埔等3座水库。

　　3改造方案

　　根据相关城市建设用地规划，牛车塘排涝渠、长岗尾支渠环城北路以西段需要进行规划改造，原牛车塘排涝渠环城北路至牛车塘电排站段，改为在长东村的南角，向下长村的南角延伸，转弯沿规划道路至规划污水处理厂，再沿征地线的外沿至牛车塘电排站，改造后的渠道断面全部采用箱涵。

　　为了不减小原有排涝体系的排涝能力，需要对东城雨水渠改造方案进行复核和设计，并进行设计流量计算。

　　4排涝流量计算

　　4.1排涝标准

　　根据清远市城市总体规划，除现清北围内靠近旧城区的部分为市区外，近期发展规划把围内长埔、连塘等区域规划成市区范围，远期清北围将极有可能成为清远市的新中心区域，及清远市政府所在地。澜水河中上游地区的农田和鱼塘将逐渐演变为城镇和道路，原有滞蓄涝水的功能将会丧失，清北电排站的排涝压力将会越来越大，同时，对排涝渠的过流能力要求也越来越高。根据广东省水电厅粤水电总字[1995]4号《广东省防洪(潮)标准和治涝标准(试行)》规定的治涝标准：10年一遇最大24h暴雨所产生的径流量，城镇及菜地1d排干，农田3d排干。因此，牛车塘电排站排涝设计标准按10年一遇最大24h暴雨所产生的径流量1d排干。

　　根据2011年广东省水利厅的中小河治理的有关精神，围内的排水闸和排水涵和排水渠一般按照10年一遇的排涝标准计算设计流量，原则上不采用平均排除法进行排涝流量计算，按排峰进行计算。因此，本次改造工程牛车塘排涝渠排涝标准按10年一遇洪峰流量的标准。

　　4.2排涝流量计算

　　1)设计暴雨推求

　　由于本地区无实测径流和暴雨资料，排涝流量计算所需的暴雨资料均采用广东省水文局2003年颁布的《广东省暴雨参数等值线图》和1991年版的《广东省暴雨径流资料查算图表》查算。经查算排涝区的暴雨参数如下表1-1。

　　表1-1排涝区暴雨参数(P=10%)单位：mm

　　H24 CV KP H24p

　　180 0.55 1.72 309.6

　　设计面雨量=设计点雨量×α24。暴雨点面关系折算系数α24根据排涝面积，由1991年版的《广东省暴雨径流资料查算图表》查找。

　　2)设计排涝流量

　　牛车塘排涝渠排涝流量，采用广东省洪峰流量经验公式。

　　广东省洪峰流量经验公式：

　　式中：Qp——某频率的设计洪峰流量(m3/s)

　　F——集雨面积(km2)

　　H24P——相应频率的24小时设计暴雨量(mm)，P=10%时，为309.6mm;

　　Cp——随频率而变的系数，P=10%时，Cp=0.044;

　　θ——集水区域特征参数，;

　　根据牛车塘排涝渠各断面的流域特征参数和区内的降雨参数，按照广东省洪峰流量经验公式计算结果如下表1-2。

　　表1-2牛车塘排涝渠各断面设计排涝流量

　　断面名称

　　项目 长岗尾支渠汇入口以上干渠 长岗尾支渠汇入口以下干渠 长岗尾支渠

　　集雨面积(km2) 2.89 6.16 2.86

　　流量(m3/s) 27.0 51.5 29.2

　　5结论

　　由于澜水河流域现有排涝标准偏低，随着东城新区的开发建设，区域排涝压力将逐年加大，因此，牛车塘排涝渠改造，必须按照上述过峰的要求断面进行改造，为以后整个澜水河排涝区的排涝达标工程留有余地;由于牛车塘地区的的排涝系统的底坡较为平缓，水流速慢，渠道容易淤积，箱涵的过流能力差，不容易清淤，建议牛车塘排涝渠改造工程断面全部采用明渠或者明暗渠结合方式;

　　参考文献：

　　(1)《中小河流治理工程初步设计研讨班材料》广东省水利水电技术中心江门鹤山2011.3;

　　(2)《广东省流域综合规划修编工作大纲》广东省水利厅2008.2;

　　(3)梁荣灿《清远市洪情概貌》清远市水利局2004.4

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