城市防洪标准相应洪水特征值浅议

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1、290第五届安徽水利论坛应对突发水危机事件的理论与实践城市防洪标准相应洪水特征值浅议金光炎安徽省（水利部淮委水利科学研究院，安徽蚌埠，233000）摘要：综合考虑了在城市防洪设计标准下相应的洪水特征值计算问题，认为洪水频率计算系列取样方法的改变，以及内水外排的水量，会加大洪水特征值，特别是对于傍中小河流的中小城市影响较大。提及了与城市排水有关的暴雨计算问题，其中暴雨强度公式是计算城市排水的主要依据，基本资料的可靠性和频率计算的合理性是研制这类公式的关键。关键词：城市防洪，城市排水，设计标准，超定量法，暴雨强度公式随着国民经济的持续发展，我国的城市个数在逐步增加，城市面

2、积在不断扩大，城市化的程度也在相应提高，这对城市的防洪和排水带来新的问题。例如，城市扩大后级别提升，要求有更高的防洪标准；城市所占面积扩大了，暴雨形成的排水量也要增加，使城市附近或下游的流量增大（水位抬高）。这就是说，在一定程度上，增加了城市本身和下游地区的防洪压力，加大了遇险的概率和受灾的风险。近一时期以来，气候变化对大自然和人类生存、生活的影响，成了热门话题，加上城市化的发展，为了适应新的形势，城市的规划、设计、建设和管理等也应考虑新的对策或采取必要的措施，以保证城市及其相邻地区的安全。本文考虑洪水取样系列的改变，会增加频率计算的结果，并针对傍河城市防洪标准相应的

3、洪水特征值（洪水位或洪峰流量）在城市排水等的影响下，从而会加大外排水量的附加值，如果这个附加值较大，洪水特征值亦应有所调整。1城市的防洪标准和特征值的计算[1]遵循《防洪标准》，我国各级城市均可查得对应的设计标准。在规定的设计标准之下，其[2]相应的设计特征值的计算可按《水利水电工程设计洪水计算规范》和《水利水电工程水文计算[3]规范》进行。在此，拟提出两个值得注意的问题。（1）设计洪水计算系列的选取上述规范中规定，设计洪水（洪水位或洪峰流量）的计算系列按年最大值取样，即每年取一个最大值，n年得n个由年最大值组成的样本系列。从近期的实际出现情况可知，特别在我国南方的一

4、些城市，暴雨或特大暴雨频频降临，有的年份可能发生数次，屡屡造成道路成河、低洼小区积水受灾。因此，一年之内不仅是洪水的年最大值，而与年最大值独立的次大值（甚至第三大值）同样也会形成不良后果。有些地区，这种次大值还可能大于其他年份的最大值。暴雨和洪水的形成，虽然有它一定的物理机制，但在数量上的出现是属于随机事件。这种次大值既然已经出现过，还有可能在其他年份出现，将它们加入到计第五届安徽水利论坛应对突发水危机事件的理论与实践291算系列中，有一定的依据和道理。这就是用一年多次取样法中的超定量法来取样，即规定一个门槛值，凡大于此值的量均选取，然后截取n个值作为计算系列。这个方

5、法亦称为超大值法。用超定量法取样，对我们来说并不陌生，因为在城市排水设计中的暴雨频率计算，早已采用了的。年最大值法与超定值法的计算结果，有一定的差别，尤其是对于较低的重现期，超定值法的计算值会大于年最大值法的结果。图1为用两种方法绘出的洪峰流量Q的频率曲线，其中超定量法的曲线（PE-Q）除头部外，其余均在年最大值法的曲线（PM-Q）之上。在一定的频率Pa时，相应的差值为Qa1-Qa2=ΔQa，此即为用超定量法的增加值。QQa1PE~QQa2ΔQaPM~Q图1用年最大值法和超定量法取样的频率曲线示意图0Pa0.51P（2）设计洪水因内水外排引起的附加值一般，在设计洪水计

6、算时，不考虑因内水外排引起而增加的附加值。设上游城市到本城市间两岸无支流汇入，洪水演算时，没有旁侧入流。实际上，沿河两岸多建有排涝站，积少成多的涝水不可忽视，再加上本城市的内水外排，更加大了这种附加值，同时还影响下游的河段和城市。对于傍中小河流的中小城市来说，其设计标准较低，考虑这种附加值更有必要。通常，这类地区内外水同频率遭遇的可能性较大，也有可能内水的发生频率高于外水。这样，附加值的影响，不容忽视。上面两个问题，概括一句话，就是按常规的计算方法推求设计洪水，有可能偏小。设计标准是规定的，但计算是灵活的，根据实际情况加以改正应该可行。2城市的设计暴雨问题上述的内水外

7、排问题，涉及到城市暴雨所形成的需外排的水量。每个城市建有多个排水站，都有一定的排水能力，当暴雨来临时，对积涝的排水量相当可观，这是外排的附加值，容易做出估计。292第五届安徽水利论坛应对突发水危机事件的理论与实践城市排水设计中，常采用暴雨强度公式来计算指定设计标准的暴雨量，再推算排水量。暴[4，5]雨强度的基本系列是采用一年多次取样法（包括超定量法在内）获得的。[5]我国市政、城建和高等院校等部门研制了多个暴雨强度公式。《给水排水设计手册》中刊布了两批这种公式，第一批有192个城市，研制公式用的资料年限在1980年之前，第二批有55个城市（同第一批有