湖泊在城市内涝整治中调蓄作用研究.pdf

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1、器给水排水工程WaterSupply＆DrainageEngineering湖泊在城市内涝整治中调蓄作用研究张建明．李亮(中国市政丁程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430010)摘要：通过模拟降雨过程中湖泊水位水量的变化，说明采用该方法可以充分发挥湖泊的调蓄能力；并对湖泊出口管与市政管道合并后的下游管进行水力优化计算，减小了主管管径，降低了T程造价，发挥了巨大的经济效益。关键词：湖泊；内涝整治；调蓄；丁程造价中图分类号：TV52文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)04—0108—03StudyontheStorageEffect

2、ofLakesinUrbanWaterloggingTreatment广东省东莞市年降水量大，平均为1768mm，且随着城市的快速拓展，城市硬化增加，内涝问题日益严重【lI，内涝整治已迫在眉睫。在该内涝整治区域内有1处湖泊。对调节区域内雨水流量具有一定的调蓄作用，笔者充分利用湖泊的调蓄能力，经过水力计算，对2个方案经济技术进行比较，确定最佳方案，以节省T程造价，并为内涝整治提供了数据支持，确保整治后城市内涝灾害不再发生，为城市内有湖泊调蓄的雨水计算提供参考。1东莞市新开河系统内涝整治基本方案该系统内涝整治方案原则为高水高排，低水低排，南北分流。因南侧

3、地势较高，汇水面积较大，共172．9hm2，所以沿东城南路敷设分流主管，雨水直接排入运河，设计节点共设置8个，水力节点分布见图1。图1水力节点分布及计算图整个内涝整治区域地势南高北低，东高西低，分流主管主要截流道路以北区域雨水，水流方向自东向西。108辛荭技术2013No．4(Jul．)V01．31东侧起点位置有1座公同．公同内有l处湖泊，面积为5．58hm2。湖泊的汇水面积为59．3hm2．湖泊通过1条D1200雨水管与东城南路主干管连接。该T程设计过程中分2个方案进行经济技术比较，其中方案l为考虑湖泊调蓄：方案2为不考虑湖泊调蓄。2湖泊调蓄能力的

4、计算降雨过程中，随着公同的降雨量不断汇入湖泊．湖泊的水位高度在降雨初期是持续提高的。同时湖泊出水管的流H{水量是随水面高度的提高而逐渐增大的，当m水管的流出水量大于流入湖中的降雨量时，湖泊水位开始下降。所以可以推理m湖泊水位是一个先提高后降低的过程。水位最高时为湖泊出流水量最大的时候。2．1；E入湖泊的雨水量计算雨水量计算公式为：Q=&口F㈦。式中：&为综合径流系数，取0．8；口为暴雨强度，m3／(s·hm2)；F为汇水面积．hm2。暴雨强度q采用当地暴雨强度公式计算，即：仃：兰!Z!：鱼Z竺兰!!±Q：兰墨兰!!竖旦1(t+8．742)o忉4。式中

5、：P为重现期，取5年；t为降雨历时，rain，t=t】+mt2『t．为雨水管起点集水时间，rain；t：为管内雨水流行时间，min，t2=L／V(L为该管段管道长度，y为该管段水流速度)，m为折减系数．管道取21。湖泊入流量随降雨历时变化的计算结果见图2。一{薹：囊1螽器020406080100120140160180200220240降雨历f1日'／min图2湖泊人流量随降雨历时变化图从图2可以看出．在0～20min内，湖泊汇水范围内的降雨逐渐流入湖泊。流量逐渐增大，在第20min时人湖流量达到最大，为15．91m3／s，之后随着时间的推移，湖泊人

6、流量逐渐变小。2．2湖泊水位的变化在该系统中．雨水先汇人湖泊中，然后再通过出水管流出，湖水水位是动态变化的。根据积分原理，为了比较准确模拟雨水流入湖泊及出水管排水的过程，我们以足够长的时间(230min)为降雨历时，每lOmin为1个降雨阶段，计算出汇人湖泊的人流量q，然后根据降雨时间计算出汇人湖泊总的降雨量Q。，由此可以得出湖水面的相对出水口标高h。，通过该标高可以求出该时出水管的即时流出量q。，然后求出该段时间内出水管流出水量Q：，总人流量减去出水管流出水量得到该时段内入湖的准确净增水量Q，，每个时段净增水量之和就是累计湖泊净增水量Q4，根据Q4

7、反给水排水工程器WaterSupply＆DrainageEngineering推可以得出较准确的湖水相对标高h：。计算结果见图3。吕越恒世Ⅱ*丑m莨窭喧鼯020406080loo120140160180200220240降雨历时／min图3湖泊相对于出水口高度随降雨历时变化图由图3可以看出，湖泊水面相对出水口底高度随着时间的推移是先升高再降低的，在190min时湖水水面相对出水口底达到最高高度0．925m，小于可调蓄高度1．20in，此时湖泊出水流量最大为4．18m3／s。3各方案水力计算3．1方案1根据雨水管渠的设计方法【2】，上游最大雨水流量到湖

8、泊出水El处，即节点2时，降雨历时为25．73min，此时湖泊出水管的流量比较小，经计算为0．5m3／s，在