福建省城市防洪排涝规划若干问题探讨
福建省城市防洪排涝规划若干问题探讨
林
斌
(福建省水利水电勘测设计研究院，福建福州350001)
摘要：该文针对福建省城市防洪排涝规划中存在的若干问题，结合福建前沿的工程实例，从规划理念、防洪排涝和市政排水标准的区分、设计暴雨不同计算方法的关系、产汇流计算方法及河网水利计算等方面进行分析研究，旨在为我省城市防洪排涝规划设计提供参考。关键词：城市防洪排涝; 规划理念; 设计标准; 设计暴雨; 产汇流; 河网水利计算中图分类号：TV212. 5
文献标识码：B
文章编号：1002－3011（2014）03－0006－03
定与城市规划协调的河道蓝线、绿线，避免城市开发建设挤占河道、滞洪区。
（2）尊重自然。防洪排涝工程建设应尽量不改变天然河流的属性，顺应河势。河道天然特性明显的溪流应详细地分析工程建设前后的差别，其它无明显特性的沟渠应重点剖析其与市政工程布置的关系。
（3）更注重休闲、景观和生态。一些传统的河道治理模式和观念值得商榷，其存在着工程功能单一、侧重防洪、河床硬化、断面规则化及束窄河岸带等问题。城市河道治理过程中应注重亲水性、雨污分流、自然和人文景观、生态柔性护岸、河流生态恢复、河岸带综合利用等方面的设计和研究。（4）合理划分建设期。一般应根据城市发展的轻重缓急合理划分建设期，重要区域先建设，采用较高设计标准，郊区或短期未大规模开发的区域缓建或近期先采用较低设计标准。现代城市的发展对土地的需求大，远期改扩建的土地空间难以控制，成本或超过一次性新建工程，建议城市防洪排涝规划应为远期预留空间，明确制定河道蓝线。
前言
近年来，福建省大力推进海峡西岸经济区建设，城市化进程加快，市区扩容，新城涌现。城市建设改变了土地利用性质，地面硬化，可蓄滞洪、涝水的天然洼地、池塘、湖泊甚至河道被侵占，不透水面积明显加大，使得暴雨汇流加速，洪涝水调蓄能力降低；市政管网的建设布局常改变汇水走向，且规划设计的标准、方法又与河道设计不一致；已建城防工程往往无法适应社会经济发展对防洪保障的要求；极端天气频现，如2005年福州“龙王”台风，这些因素导致了城市型内涝灾害日益严重。
福建省政府办公厅在2012年出台了《关于进一，要求各地尽快步加强全省城市防涝工作的意见》
编制城市防涝规划，提高城市排涝标准，提升城市防涝设施建设管理水平。科学合理地制定城市防洪排涝规划，解决好城市内涝问题，至关重要。现就福建省城市防洪排涝规划中常见的一些问题，在规划理念、设计标准、设计暴雨、产汇流计算和河网水利计算等方面进行分析和探讨，供参考。
1规划理念
22. 1
设计标准问题标准区分
城市防洪排涝规划是城市规划的一部分，大部分内河河网、滞洪区的布置与城市规划紧密结合。城市防洪排涝规划中应注意的理念有：
（1）统筹考虑防洪安全与城市开发用地的关系。应通过科学合理的规划，选择恰当的设计标准，既不可忽视防洪安全，又不应盲目追求高标准，制
收稿日期：2014－04－24
城市防洪工程的防御目标包括了江河、山洪、
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泥石流、海潮和涝水。其中防洪标准是抵御主要江河洪水的设计标准，以保证河道洪水不超过堤顶成灾；防山洪标准因其局部性的特点，一般稍低于防洪标准；排涝标准是一般不具备防洪功能的内河承泄城市排水管网涝水的设计标准。
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福建省多丘陵，城市的洪水、山洪、涝水常难以严格区分。防洪排涝规划中，内河若按山洪标准设防，工程规模较大且往往可操作性差；如果按排涝标准设防，可能造成设防标准不足，无法保障安全。市政规划部门在参考、使用防洪排涝规划成果时也往往存在误区。如：平潭综合实验区为海岛城市，四面环海，各分区的洪水实际上就是山洪；山洪和涝水也无严格区分，山地产流汇入平坦城区内河河网，同时河网又是承接市政管网排水的出路，且无法独立排出客水；区域是特别重要的新兴城市，拥有建设高标准城防工程的条件，因此其河网按山洪标准设防。福州市主城区的防洪是针对外江闽江干流洪水，内河同时具备排泄山洪和涝水的功能。
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江北城区汇水面积160km ，低于7. 2m 高程（罗
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零高程）的面积56. 6km ，约占总汇水面积的35. 4%，山洪大于涝水。考虑到老城区河流两岸已
33. 1
设计洪、涝水计算设计暴雨计算
设计暴雨的推求在无流量资料地区尤为关键。城市排涝与排水设计标准中，二者对设计暴雨的推求存在不同。首先，暴雨重现期的含义不同。排涝设计为年最大值选样，在无20年以上自动雨量记录的地区，排水设计则为年多个样法。设计标准较低
［3］
时，后者可以比较真实地反映暴雨的统计参数。其次，取样时段、目标不同。排涝设计取1h 、6h 、24h 时段暴雨量，排水设计取10min 、30min 、60min 等短历时雨强。
省内外对二者的对应关系也做了大量研究。如：福州市年最大值法计算5年一遇的60min 设计暴雨量为49. 5mm ，年多个样法计算1年一遇的60min 设计暴雨量为49. 2mm ，认为二者重现期大致关系为3年对应0. 5年、5年对应1年、10年对应2年［4］
等；河海大学对江苏省若干城市排水标准的研究认为，江苏城市管道排水标准一般采用1年一遇超短历时暴雨重现期，对应城市河道排涝设计时段按3h 、6h 、24h ，设计标准采用10 20年暴雨重
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现期。
以福州市2010年实施的琴亭湖片区排水工程为例：根据城区暴雨强度公式计算，其1年一遇设计
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雨强，q 60min =106L /（s ·hm ）、q 30min =162L /（s
无法拓宽，地坪较难提高，在实施山洪防治工程后，山洪所占比例较小的内河可按排涝标准设防，而洪源仍以山洪为主的内河应按防洪标准设防。
此外，市政管网排水标准又有别于内河排涝标准，前者更关注短历时雨强，二者间存在协调匹配的问题。一般雨水管网出口处的控制性水位应按内河排涝标准下相应位置的设计水位，同时内河排水流量应考虑沿途各管网的外排要求，从而保证管网的排水能力不受影响。管网自身规模则影响了雨水在地面和管网内部的滞留时间和淹没程度。
2. 2标准拟定
·hm 2）。按雨水设计流量公式推求1年一遇相应暴雨时段的设计排水流量，综合径流系数采用相应城
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镇建筑密集区0. 60，Q 60min =10. 2m /s、Q 30min =
设计标准的拟定主要依据规范、地方规程及指导性文件，按工程保护范围内的城市重要性、人口数量及洪灾影响确定。
省内许多城市依山傍水而建，实际受洪水影响范围小，为避免工程标准偏高导致高耸的城防工程投资大、景观差、河岸带生态破坏，防洪规划时应按城市实际情况，根据分片区保护对象的重要性、规模，选定城市防洪工程等别，再确定设计标准。在平潭案例中，防洪标准并未刻板地套用其城市总规的要求，而是考虑了各区域的规划功能，其中保护对象重要性较低、影响小的坛南湾旅游休闲区采用相对较低的30年一遇设防，其它片区则采用50年一遇。排涝标准的选定方法与防洪标准基本一致，不同的是其标准为相应暴雨重现期。市政管网排水
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标准的重现期一般采用2 10年一遇。
15. 6m 3/s。该片区最大分片面积为54hm 2，一般平均排水时间为30min ，于是采用此时段设计排水流量值。采用等流时线法，按1h 汇流时间推算琴亭
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湖片区5年一遇流量为17. 5m /s。可见管网1年一遇设计排水流量略小于5年一遇排涝流量。
综合前述，可以分析出不同取样方法求60min 暴雨设计标准间大致的换算关系，也可以用不同计算方法求排出流量，用相近的流量反推相应的设计暴雨标准。但在实际应用中，管网排水控制汇水面积小，其规模常常由小于60min 的时段设计雨强决定，而排涝计算最小的控制时段即为60min 的时段暴雨量，并不反映超短历时的暴雨过程，却更符合内河实际的涝水汇流过程。因此，一般城市排涝与排水的设计暴雨及流量成果不可直接比较，管网排
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水计算应在内河排涝计算的基础上，分别采用相应规范规定的方法进行计算。旧城管网规模较小时，内河的排涝计算应考虑管网排水限制对涝水过程线
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的影响。在有资料条件的情况下，可以对两种设计暴雨标准进行对比，仅作为一种辅助验证的方式。
3. 2产汇流分析
由暴雨推求设计洪、涝水时，省内以往常采用推理公式法、华东特小流域法等，产、汇流参数一般从天然状态下的水文站资料分析得出，在计算天然下垫面的较大洪水时较为准确，中小洪水时往往偏大。福州市山洪防治中，应用暴雨推求赤桥水文站洪水成果，对比实测资料，50年一遇洪水时二者几乎一致，20年一遇时前者高出24%，5年一遇时前者高出40%。
在标准较低、下垫面突变的城市涝水计算中，应对城市做合理的涝片分区，按规划水平年的城市密集度选择综合径流系数，由设计面暴雨扣除初损后计算产流量；汇流计算采用等流时法，片区面积较小时的净雨即为出流。选择典型暴雨过程时，应选择与设计暴雨量相接近的某次雨量过程，特别重视关键时段的设计暴雨值分段控制。当某时段的设计涝水大于市政排水管网能力时，应按排水能力作为控制，余水在之后的时段排出。福建滨海地区往往由台风暴雨引起涝灾，雨量集中。以“龙王”台风暴雨为例，降水集中在3个小时，破坏性极强。选其作为典型雨量过程时，在初拟的1h 、6h 外，增加了3h 时段设计暴雨控制，适当坦化暴雨过程；初期雨量一般高于初损，涝水计算可不考虑初损影响。
若项目区附近有参证站，在采用水文比拟法时要特别重视工程区与参证站的下垫面、河道坡降差异。有较大变化时，应用其它方法进行对比分析，考虑城市化的影响，择其合理者。
立河网一维水动力模型，利于与传统方法对比。现针对模型计算中常遇的几个问题进行分析。
首先是河网概化。以天然河网中骨干河道为基础对河道进行合理概化，减少河流数量，规整河流断面，简化计算，概化后输水、调蓄能力应基本不变。以福州市江北城区为例，大小内河68条，建立模型时概化了诸如凤坂一支河的支流、晋安河与琼东河连接渠一条等；针对晋安河、白马河修建了休闲栈道、河岸带绿化等进行河道断面概化，概化了栈道和绿化基底部分，基底以上水生植物茂盛的按加大河道糙率处理。要注意的是，概化前后都应利用实测洪水进行率定，此过程中模型上、下游边界可采用固定峰值，以便估算。
其次是各片区汇流。考虑城市全区同时刻暴雨，用等流时法计算的各支流流量过程作为上游入流边界条件，用典型暴雨试算，将内河出口断面入流过程、各控制断面最高水位等与实测值对比，适当调整河道糙率，使入流和汇流尽量与实际相符。
第三是下游边界最高水位和入流关系。城市内河出口一般设置有滞洪区、排涝闸、泵站等工程措施，通过调蓄计算可以确定闸前最高内涝水位，省内一般采用内江设计洪峰对应外江设计最高水位的偏不利组合。闸前最高内涝水位一般在内江峰现后，即峰现时闸前内涝水位并不高。因此，河口段的水面线成果应取闸前最高内涝水位组合相应流量、内江洪峰组合相应闸前内涝水位两者的外包成果。参考文献
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［S ］．北京：中国计划出版社，2012. ［2］室外排水设计规范（GB50014－2006）（2014年
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［3］鲁航线，等．城市防洪、排涝及排水三种设计
J ］．城市道桥与防洪，2007，标准的关系初探［
（11）．［4］M ］．福陈斌．福建省水旱灾害防治技术研究［
州：福建科学技术出版社，2011．［5］河海大学，江苏水利工程规划办公室．江苏省
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京：2006．［6］J ］．朱杰．城市化地区排涝计算中的几个问题［
水利规划与设计，2008，（1）．
作者简介：林斌（1984－），男，福建南平人，工程师，从事水利水电规划工作。
4河网水利计算
福建省许多城市的内河水系纵横交错，对这类河网的水流特征常采用非恒定流进行水力学计算，用数值方法进行模拟。河流分段计算法是常规方法，一般从下游到上游分段，先干流后支流，各段设计洪水按同频率进行计算，很难分析城市集中暴雨后各片的涝水汇流过程，河网区又常常地势平坦，支流汇水需要人为分割，也不尽合理。因此，福州市、平潭等防洪排涝规划案例中引入MIKE11软件，建8