国匠城工作台

当前：新闻编辑 | 格式化工具 | 查看本文

/h1

/h2

strong

/strong

<div class="rich_media_content " id="js_content">
 
 <img src="http://up.upnews.cn/images/20160521/yhJ4vQAvfZB29ibhOgZEsnGKPfxDGXbFiaNKFXsywIgCA8GGEPYbsiaGdbViasM7z5qTztfBsFDWHGljgByrcL3zYw.gif" />眼看马上又要到了城市“看海”的时节了......肿么办，肿么办？据不完全统计，在我国调查的500多个城市中，发生过内涝的城市高达300多个，可见我国的城市内涝现象严重，同时暴露出我国城市规划、基础设施建设和政府管理中存在一些问题。雨水管道是城市排除雨水的重要设施，全国出现的一些内涝灾害大多是由于雨水管道不能迅速排除雨水，导致雨水从检查井溢流，甚至河水倒灌，造成内涝灾害。通常，雨水管道涉及排水和防涝两个概念，雨水管道排水一般指排除设计重现期以内的降雨，雨水管道防涝则指防止雨水从检查井溢流造成的内涝。理论上，雨水管道的排水和防涝是两种不同概念，之间基本无联系。1 管道内涝简介传统对于雨水管网的设计计算大多考虑设计重现期以内的管道排水，即采用推理公式法计算雨水设计流量。传统计算方法认为管道管径、坡度越大，排水能力越强。但传统方法缺乏考虑遭遇超过设计重现期暴雨时雨水管道处于压力流的状况，即传统方法缺乏考虑坡度、水位对管道防涝的综合影响。由于管道防涝的详细计算方法会涉及迭代求解偏微分方程组，整个计算过程相对复杂，手工计算难以完成，而采用计算机模型计算在我国尚未普及。因而，雨水管道设计缺少在超标暴雨重现期状况下的应对，致使雨水管网道处于压力流进而产生溢流，常常是形成城市内涝灾害的重要原因，不仅影响城市的正常经济社会活动，而且严重威胁居民的生命财产安全，需要设计人员掌握内涝原理及防治方法。雨水管道设计重现期通常是指在一定暴雨重现期下，雨水管道出水口在自由出流时，管道内的水位处于满流而不超过管顶的临界状态；管道超载指雨水管道内的水位超过管顶，但尚未从检查井溢出的状态；管道内涝指雨水管道内的水位从检查井溢出的状态，见图1。我国大多数城市雨水管道设计重现期为1-5年一遇，当遭遇暴雨强度超过管道设计重现期一定范围时，雨水管道只是从无压流转换为有压流，而不一定产生内涝，即此时雨水管道处于超载状态。当遭遇暴雨强度超出管道设计重现期一定范围外，即雨水管道内处于压力流状态，管内雨水水位上升从检查井溢出，产生内涝。<img src="http://up.upnews.cn/images/20160521/yhJ4vQAvfZCibgYic70mP7GH2SXibDfT8ibagHRibfGeKvy2w0c4meVzsLrS7PibElAD3nSmf5tSqr3hyVfjE4dzjdJQ.png" /> 图1 雨水管道设计重现期、超载、内涝示意图 2 管道防涝模型分析采用PCSWMM模型进行雨水管道水力分析，模型中雨水管道长度为200m，地面高程为1.7m，重点研究水位、坡度、管径对雨水管道排涝的影响，分别执行3个模型的模拟：（1）模型1，管径为600mm，坡度为1‰，变化因子为河道水位，水位从0m上升为1.7m；（2）模型2，管径为600mm，河道水位为1m，变化因子为坡度，坡度从1‰增加为10‰；（3）模型3，河道水位为1m，变化因子为管径，管径从600mm增加为1500mm。2.1 水位对内涝的影响在模型1中管道管径为600mm，坡度为1‰。由管网水力模型分析可以看出，当河道水位为0m时，管道的服务面积及最大流量分别为0.74ha2、0.463m3/s。当河道水位升高至0.6m，出水口完全淹没（目前设计中常采用的方式），此时管道的服务面积及最大流量分别下降为0.7ha2、0.445m3/s。随着河道水位的增加，管道的服务面积及最大流量随之减少。当河道水位上升至地面高程（河道水位为1.7m）时，管道的服务面积、最大流量均为0，管道完全失去排水能力，见图2。<img src="http://up.upnews.cn/images/20160521/yhJ4vQAvfZCibgYic70mP7GH2SXibDfT8ibaH3TJ6L9263vXjIyIn2S5NTzwaZICNibfzf8kJH2coNn7MgukSoCt5ww.png" /> 图2 水位对内涝的影响（模型1）2.2 坡度对内涝的影响在模型2中河道水位为1.0m（河道水位距地面为0.7m），雨水管道出水口处于淹没出流。此时改变管道坡度对管道的服务面积及最大流量几乎没有影响，一直维持在0.57ha2及0.362m3/s左右，见图3。<img src="http://up.upnews.cn/images/20160521/yhJ4vQAvfZCibgYic70mP7GH2SXibDfT8ibaDh9K0V0PyfYuDUpA8aEd6C66mwyONSsQX0EHNfvzeKWv3dB3dl9ddw.png" /> 图3 坡度对内涝的影响（模型2）2.3 管径对内涝的影响在模型3中河道水位为1.0m（河道水位距地面为0.7m）。管径为600mm时，管道的服务面积及最大流量分别为0.57ha2、0.362m3/s。随着管径的增加，管道的服务面积及最大流量亦随之大幅增加。当管径为1500mm时，管道的服务面积及最大流量是管径为600mm的20倍左右，见图4。管径的增加有效减少雨水管道排涝的阻力，大大增加了管道的服务面积及最大流量。<img src="http://up.upnews.cn/images/20160521/yhJ4vQAvfZCibgYic70mP7GH2SXibDfT8ibafibJt1fQOImD3ZvlsmrXbalpXZCddib3ibVbIpz3ibBVTCibuDvN9LAxABQ.png" /> 图4 水位1.0m管径对内涝的影响（模型3）3 管道防涝总结当雨水管道处于压力流时，管道的防涝与管径、粗糙系数及水位差有关，与管道的坡度无关。河道水位的增加导致雨水管道排水的压力差减少，削弱了管道的防涝能力。建议在城市规划设计和管网改造工程中，城市排涝首要问题应确保场地与河道有足够的水位差，如采用闸站联动控制预降水位、提高场地设计高程等。其次，在无法保证有效的排涝水位差地区，为增强防涝能力，雨水管道设计可以采取适当增加管径的方式满足设计规范中重现期要求，而非增加管道的坡度。因为，管道在淹没出流时，增建管道坡度的不但会导致施工难度增加、造价上升，而且最终基本不能提高管道排涝能力。JUP微信公众平台（微信号jupchina），如有任何需要请通过后台留言或者发送邮件至caoxc@jupchina.com <img src="http://up.upnews.cn/images/20160521/yhJ4vQAvfZDhSLJUvYyiaiahLoyIuAmWSUbkV5aAo5gWo9LgVLSZjdl7qkYMGW2O87S58cdzichBnIPX7Su0GqXAg.png" /> 
 </div>