城市排涝标准的关键因素分析

于凤存 王友贞 高成

【摘要】针对城市排涝标准缺乏统一规范的问题，总结归纳了国内部分城市的排涝标准，探讨了设计暴雨历时、排涝历时及排涝历时的不同表述等对排涝标准的影响，并进行了实例分析。选取合肥雨量站，分析了最大24小时设计雨量与最大1日设计雨量的数量关系；选取宿州市，分析了24小时即时排除与24小时内排除造成的排涝模数的差异。研究结果表明，最大24小时设计暴雨量值是最大1日设计雨量值得1.15～1.18倍，相同设计暴雨重现期与降雨历时情况下，24小时即时排除与24小时内排的排涝模数的2.4倍左右。该研究成果可为城市排涝标准的制定提供一定的参考，同时也说明我国急需一部系统、完善的城市排涝规范用以指导城市排涝标准的确定及排涝设施规划建设。

【关键词】排涝标准；设计暴雨重现期；设计暴雨历时；排涝历时

Abstract： For lack of the unified standard norms of urban drainage， some urban drainage standards were summarized， and the affects on the drainage standard was discussed from duration of design storm， drainage time and the different expressions of the drainage time. Finally， take Hefei rainfall station as example， the relationship between the amount rainfall of maximum 24 hours and the 1 day. While selecting Suzhou City， the difference of drainage modulus was analyzed caused by 24 hours immediate exclusion and within 24 hours excludehe. The results showed that the magnitude of the maximum 24 hours design storm is the larger than the 1 day 1.15 to 1.18 times， and drainage modulus under the 24 hours immediate exclusion is larger 2.4 times than under within 24 hours with the same design storm return period and drainage time. The research results can provide a reference for the urban drainage standards， but also shows that it is urgent to make a perfect city drainage specification standards to guide urban drainage and drainage facilities planning and construction.

Keywords： drainage understand， return period of storm， duration of design storm， drainage time

引言

我國城市排涝标准方面存在缺乏统一的规范及标准、部分城市排涝标准上表述不一致等问题。但近年来的城市内涝问题，使城市排涝标准的科学合理制定提上了日程，本文分析了城市排涝标准制定的相关依据及关键因素，并进行实例分析，通过数量关系说明排涝标准表述与实际排涝标准的关系。研究成果可为城市排涝标准的制定与城市排涝规划提供一定的参考。

1.城市排涝标准的制定

排涝标准除规定一定重现期的暴雨外，还包括暴雨历时和排涝时间。因此，排涝标准包含三方面：暴雨历时、暴雨重现期和排涝时间。在相关规范和文件中对排涝标准进行了确定。

（1）《城市防洪工程设计规范》（GB/T50805-2012），其中规定了不同防洪保护对象的设计排涝标准，结合实际情况一般选取5～20年一遇。

（2）参考《国务院办公厅关于做好城市排水防洪设施建设工作的通知》，《城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲》提出了不同城市内涝防治标准，具体为：直辖市、省会城市和计划单列市中心城区能有效应对不低于50年一遇暴雨，地级城市中心城区能有效应对不低于30年一遇的暴雨，其它城市中心城区能有效应对不低于20年一遇的暴雨，对经济条件较好且暴雨内涝易发的城市可视具体情况采取更高的城市排水防涝标准。

但到目前，尚未有一部完善、系统的规范将确定城市排涝标准的三个方面进行明确，导致国内很多城市排涝标准的表述及关键要素的取值都存在不统一、不规范的情况，国内典型省市排涝标准的表述如表1。

2.城市排涝标准的关键问题分析

根据表1，城市排涝标准设计暴雨重现期地市级以上为20年一遇，县级10年一遇，24小时暴雨24小时排出；但同时也体现了国内关于排涝标准的表述不统一，不规范。相同重现期，不同的表述，其内涵不同，导致实际标准（应该采用实际排涝能力更准确，下同）不同。具体可归纳为三类：一是设计暴雨历时不同造成的实际排涝标准不同；二是排涝时间不同造成的实际排涝标准不同；三是同样的排涝时间长度，由于表述不同，引起的实际排涝标准不同。

（1）设计暴雨历时不同

城市排涝标准中的设计暴雨有两种表述方法，24小时设计暴雨和1日暴雨。对于同一个地区，24小时设计暴雨和1日设计暴雨值不同，导致排涝标准的差异。一般情况下，24小时设计暴雨的排涝标准高于1日设计暴雨的排涝标准。

（2）排涝历时及排除方式不同

表1中，排涝历时及排除时间的表述有：24小时暴雨当天排干、24小时随时排干、雨后1/2日排出、1天排完、36h内排完。显然，相同设计暴雨重现期及设计暴雨历时下，排涝历时越短实际排涝标准越高，计算的排涝模数越大。

对于相同的排涝历时，若表述不一致，也会导致实际排涝标准不一。广东省特别重要的城市市区和宁波市规定1日排干，这1日可能持续到雨后，也可能出现积水，其积水时间长短不定；杭州市建成区暴雨当天排干，不允许持续到雨后，可能出现积水，对积水时间长短未作规定，其设计排涝标准显然高于前者。南京市和上海市都是20年一遇24小时暴雨即时或随时排除，南京市还强调“保证城区在排水标准下不积水”，“即时或随时排除，不积水”这样的表述使得上海市、南京市的设计排水标准高于杭州、宁波市的排涝标准。

3.案例研究

3.1 最大24小时设计暴雨与最大1日设计暴雨值

以合肥市雨量站为例，进行研究。合肥雨量站位于南淝河流域中游、合肥市北门处，有1973～2010年连续38年的观测资料，是流域内观测年限最长、资料较齐全的雨量站。通过统计年最大24h和最大1日雨量，进行频率分析计算，得出最大24h和最大1日点雨量频率分布参数，见表2。

根据表2，在不同设计暴雨重现期下，最大24h设计暴雨值均比最大1日设计暴雨值大，对于20年一遇而言，最大24小时设计暴雨是最大1日设计暴雨值的1.18倍。

3.2 24小时即时排干与一天内排完

以宿州市城区新汴河、沱河以南、京沪铁路以西、浍河以北部分为研究范围，首先对研究区域河网进行概化，并将各概化河道的汇水区域根据管网排水路径进行了划分，见图1和表3。

通过频率计算，得到20年一遇设计暴雨，并选取典型暴雨过程，采用同频率法进行缩放得到20年一遇最大24h设计暴雨过程，见图2。采用新安江三水源模型進行产流计算，得到20年一遇最大24h设计净雨过程，见表4。

坡面汇流采用线性水库法；管网汇流概化为以管道设计出流能力为上限，其出流过程作为河网非恒定流计算的入流过程；河网汇流采用明渠非恒定流法。为充分反映宿州市主城区河道涝水退水过程，在本次研究中，计算时段选择72小时。在20年一遇24小时的设计暴雨情况下，研究区域内水面率为4%时，利用河网水力模型计算得到各主要南排浍河河道出城断面的排涝流量。城市排涝计算中，排涝模数计算按照公式计算，

式中：为区内第时段河道入流量，此处仅以管道排水能力上限为控制，计算得到的河道净雨入流过程（mm）；为排涝区排涝模数（m3/s/km2）；为水面率；为排涝区内河道预降水深（m）；为m时段内的河道入流总量，亦为最大m h的河道入流量（mm）。

根据表解法原理，计算该城区k=4.4%、=0.7 m时的排涝模数，采用表解法计算，给m赋一系列值，求得相应的Mm，取其中最大的一个值即为所求排涝模数，得知：m=4时，M=3.40m3/s/km2。

若按照24小时内排除，利用平均排除法，设计净雨量122.4mm，则要求24小时内平均排除，求得排涝模数为1.42m3/s/km2。

由此可见，宿州市20年一遇最大24小时设计暴雨24小时即时排除与24小时内排除的排涝模数差别很大，若是反应在排涝工程建设上，成本差别更大。

4.结论

针对目前城市排涝标准没有统一规范可查的情况下，探讨了城市排涝标准三要素，即设计暴雨重现期、设计暴雨历时、排涝时间，总结分析了国内部分城市的排涝标准，针对排涝标准的表达不同，分析了实际的差别。以合肥站为例，进行了最大24h设计暴雨和1日设计暴雨的差别；以宿州市为例，对比分析了相同设计暴雨重现期和设计暴雨历时情况下，24h即时排除涝水和一天内排完的排涝模数的差别，结果表明，两种情况下，排涝模数差别很大。可为城市排涝标准的制定及排涝工程规划、建设提供一定的参考。

参考文献：

[1]张冬冬，严登华，王义成，等城市内涝灾害风险评估及综合应对研究进展[J].灾害学，2014，29（1）：144-149.

[2]于凤存，王友贞，蒋尚明，等.基于设计暴雨强度城市河道排涝与管渠排水标准关系研究.灾害学，2015，30（1）：21-24

[3] GB/T50805-2012城市防洪工程设计规范[S]. 北京： 中国计划出版社，2012.

[4]国务院办公厅.国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知，国办发〔2013〕23号. 2013年3月25.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.住房城乡建设部关于印发城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲的通知，建城[2013]98号. 2013年6月18.

[6]黄常斌.城市防洪排涝标准探讨，水利科技，2009，（4）：60-61

[7]谢华，黄介生.城市化地区市政排水与区域排涝关系研究[J]. 灌溉排水学报，2007，26（5）：10-13.

[8]牟金磊.北京市设计暴雨雨型分析[D].兰州，兰州交通大学，2011：：12）

[9]赵振兴，何建京.水力学[M].北京：清华出版社，2005）

[10]高成，刘俊，崔韩，徐红娟.城镇圩区排涝模数计算方法及其河道调蓄库容关系研究[J].灾害学，2008，23（3）：7-9