市政排水标准与水利排涝标准关系综合比较分析

费永法 李 臻

市政排水标准与水利排涝标准关系综合比较分析

费永法 李 臻

一、前言

城市涝水往往先通过市政管网排水系统收集后再排入河道，部分排涝河道要通过较长的农区才进入骨干排水河道。由于管理体制原因，市政管网排水一般由城建部门负责，而进入河道后的排水一般由水利部门负责。市政排水设计和水利排涝设计在计算目的、设计标准、设计暴雨样本选取和设计流量计算方法上存在很大差异，这就形成了排涝河道水利排涝标准与市政排水标准不一致的问题。

有学者尝试寻找出市政排水与水利排涝标准的简便对应关系，得出了一些有益的结论。按照市政部门排水流量设计方法（以下简称市政排水法）与水利部门排水流量计算方法（以下简称水利排涝法）的设计暴雨计算方法，分析市政排水法设计暴雨重现期与水利法设计暴雨重现期对应关系，来研究市政管网排水与水利排涝标准的关系。由于设计暴雨到设计流量还有产流和汇流等环节，与设计排水流量的标准有一定的差距。对影响市政排水与水利排涝标准的因素及其

差异进行综合对比分析，研究市政排水与水利排涝标准相互关系，对协调城市排水与水利排涝设计标准，保证城市管网和外排河道涝水的顺利排除具有一定的意义。

二、市政排水流量计算与水利排涝流量计算的差异

设计暴雨历时差异：管网排水中由于各级管道的集水范围不会很大，地面集流时间一般在数分钟到数十分钟，因而降雨历时采用5～120min。而排涝河道由于地处市政管网下游，将汇集一定数量的市政管网控制范围的来水，集水面积相对较大，汇流路程较长，并且在调蓄传输涝水过程中尚有一定的调蓄容积，形成河道最高水位相应的调蓄控制历时相对较长，故统计历时一般采用l～24h。

重现期的差异：市政管道的设计重现期一般采用0.5～5年，实际使用中标准最高的为北京天安门广场10年一遇；而城市河道排涝标准目前没有标准，一般采用10～20年一遇，城市规模大、受淹后损失重的排涝标准高，反之则低。北京市护城河采用50年一遇，两者重现期差异巨大。

设计暴雨选样方法的差异：城建部门在规划设计城市管道排水系统时，要考虑一年内可能承受数次暴雨积涝排水的情况。因此，城市管道排水系统设计时，不能只考虑年最大一次雨量。平均一年内将发生几次超标暴雨，有超定量法和超大值法两种方法选样。水利法计算的城市排水河道选样一般是年最大值法。以南京市为例，通过对比超定量选样法（市政选样法）1h设计暴雨与年最大值法（水利选样法）3h、6h、24h设计暴雨重现期对应关系，得出当管道设计暴雨重现期为1年时，河道相应的排涝设计暴雨重现期为7～18年；当管道设计暴雨重现期为2年时，河道相应的排涝设计暴雨重现期为16～29年；当管道设计暴雨重现期为3年时，河道相应的排涝设计暴雨重现期为17～31年。

流量计算方法的差异：市政排水计算流量的公式是Q=ψqF，即一定时段内的设计暴雨强度q通过径流系数ψ折合成净雨强度，在汇水面积F所形成的水量，也可以直观地理解为一定时段内的设计暴雨所形成的水量在该时段内平均排出的流量。水利排涝计算城区排水流量的方法一般采用单位线法、推理公式法等，由于水利排涝设计暴雨时段相对较长，水利法考虑了降雨所产生的径流在集水面上汇流的不均匀性和汇流过程中的流域坡面和河槽的调蓄作用。

市政排水法和水利排涝法在设计暴雨历时、暴雨选样方法、暴雨重现期、流量计算方法等方面存在重大差异，这些差异是导致市政排水和水利排涝标准不一致的主要原因。由于上述差异对洪水流量的影响十分复杂，因此，市政排水标准与水利排水标准之间的关系也十分复杂。

三、市政排水法与水利排涝法设计流量重现期的对应关系分析

限于篇幅，本文以合肥市许小河为例，比较分析市政排水设计流量重现期与水利排涝设计流量重现期之间的关系。合肥市位于安徽省中部，江淮之间，南邻巢湖。许小河为城市内河，位于合肥市滨湖新区的包河区工业园内，发源于合肥市市区南部望江东路，自西北流向东南汇入十五里河，流域面积22.34km2，主河道全长8.2km，河道平均坡降1.3‰。

1.市政排水流量计算

市政排水流量采用《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000），计算公式：

式中：Q—雨水设计流量（l/s），q—设计暴雨强度（L/s·ha），Ψ—径流系数，F—汇水面积（ha）。

暴雨强度公式采用合肥市建委编制的公式：

式中：q—暴雨强度（L/s·ha），t—降雨历时（min），m—折减系数，P—设计重现期（a）。

本次分别计算了许小河不同控制断面0.5、1、2、3、5年一遇设计排水流量，结果见表1。

表1 典型区不同设计重现期设计排水量

2.水利排涝流量计算

城区水利排涝主要采用两种方法，即单位线法和平均排除法。根据安徽省一般做法，城区水利排涝流量计算采用《安徽省1984年山丘区中、小面积设计洪水计算办法》，即地区综合单位线法。

根据安徽省年最大24h降雨量均值等值线图、CV等值线图和安徽省年最大1h降雨量均值等值线图、CV等值线图计算出不同频率的最大24h降雨量和最大1h降雨量。根据流域特征值和设计暴雨等资料，分析计算瞬时单位线参数，再计算出各控制断面5、10、20、50年一遇设计洪水过程线及洪峰流量，计算结果详见表2。

表2 不同重现期设计洪水洪峰流量计算结果

3.重现期比较

不同控制断面分别建立水利排涝法计算的重现期T与流量Q的关系T～Q，将不同断面市政法计算的各重现期设计流量用T～Q关系插值计算出相应水利重现期，结果见表3。

表3 市政排水法对应“84办法”重现期关系

由表3可得出如下结论：

（1）市政排水重现期与相对应的水利排涝重现期差异很大

根据表3，繁华大道控制断面市政排水法0.5～5年一遇相应流量相当于水利排涝法计算的13.8～41.7年一遇流量，重现期相差很大，并随着重现期的增大，绝对差值增大，但相对差值在缩小。

（2）市政排水重现期与水利排涝重现期的差异随集水面积增大而减小

根据表3，市政法1年一遇重现期相应流量，最上游的繁华大道控制断面相应水利重现期20.4年一遇流量，到最下游入河口断面相当于水利重现期15.4年一遇流量。综合其他各控制断面情况，可以得出市政排水重现期相与水利排涝重现期的差异随集水面积增大而减小的结论，并且面积越小差异就越大，面积越大差异就越小。

（3）市政排水标准与水利排涝标准不存在简单的关系

根据两类方法比较分析，市政排水法重现期与水利法重现期与暴雨特性、面积大小、产汇流特点等有关。各地的暴雨特点、流域特性和产汇流特点各不相同，由此可以推断，各地的市政排水标准与水利排涝标准之间的关系各不相同，不存在简单的相互关系。

四、结语

随着城镇化进程的加快，原有的农田、河道逐渐纳入城市排水体系，水利排涝与市政排水的联系愈发紧密。根据上述分析，市政排水与水利排涝标准之间不存在简单的关系，应根据不同城市的实际情况，协调好市政排水与水利排水标准和规模问题，确保城市涝水能够顺利排泄，又不致使区域排涝河道规模过大造成浪费■

（作者单位：中水淮河规划设计研究有限公司 233001）

（专栏编辑：王 适）