中国东部城市排涝标准研究.pptx

研究内容研究内容研究内容研究内容5 5城市排水防涝规划标准建议城市排水防涝规划标准建议4 4城市排水城市排水标准标准与地面与地面积涝积涝关系分析关系分析3 3管网排水与河道排涝标准关系管网排水与河道排涝标准关系2 2不同选样方法重现期之间关系分析不同选样方法重现期之间关系分析1 1问题分析问题分析一、问题分析一、问题分析研究区域研究区域 中国东部地区主要中国东部地区主要指我国七大江河流域中指我国七大江河流域中下游的广阔平原地区，下游的广阔平原地区，是水资源丰富、经济较是水资源丰富、经济较为发达、人类活动影响为发达、人类活动影响显著区域。显著区域。长江三角洲长江三角洲滨江地区滨江地区问题分析问题分析 中中国国东东部部城城市市近近年年来来内内涝涝问问题题频频现现，已已经经显显著著影影响响经经济济社社会会的的安安定定和和发发展展。深深入入分分析析引引发发城城市市内内涝涝的的排排水水、防防涝涝及及地地面面积积水水标标准准存存在在的的问问题题，对对于于制制定定合合理理的的排排水水防防涝涝对策和规划，是非常必要的。对策和规划，是非常必要的。现以厦门市为例加以讨论。现以厦门市为例加以讨论。u城城市市防防洪洪、排排涝涝、排排水水工工程程规规划划设设计计采采用用不不同同的的行行业业规规范范及及水水文文水水利利计计算算方方法法，尤尤其其是是区区域域排排涝涝与与管管道道排排水水在在选选样样方方法法、设设计计标标准准、设设计计历历时时方方面面存存在在不不一一致致的的情情况况，造造成成排排水水与与排排涝涝系系统统的的不不衔衔接接，影影响响了了正正常常的的排排水防涝。水防涝。问题分析问题分析u河河道道排排涝涝系系统统与与管管道道排排水水系系统统的的分分别别设设计计，常常使使得得交交界界水水文文条条件件不不衔衔接接。在在排排水水管管道道系系统统不不超超标标的的情情况况下下，当当降降雨雨持持续续时时间间较较长长、降降雨雨量量较较大大并并超超过过河河道道排排涝涝能能力力时时，尽尽管管短短历历时时的的降降雨雨强强度度低低于于管管道道设设计计雨雨强强，河河道道涝涝水水位位常常常常对管道排水产生顶托、倒灌。对管道排水产生顶托、倒灌。问题分析问题分析u河河道道排排涝涝设设计计目目标标是是在在设设计计条条件件下下河河道道不不漫漫溢溢，而而没没有有考考虑虑地地面面是是否否积积水水，这这对对于于天天然然流流域域或或农农村村影影响响不不大大，因因为为这这些些区区域域具具有有一一定定地地面面调调蓄蓄能能力力和和允允许许受受淹淹时时间间，而而城城市市地面是不允许积水的。地面是不允许积水的。问题分析问题分析u现现行行管管道道排排水水标标准准一一般般按按满满管管重重力力流流设设计计，普普遍遍较较低低，根根据据排排水水标标准准无无法法确确定定可能导致的可能导致的地面积水频次。地面积水频次。问题分析问题分析二、不同选样方法二、不同选样方法设计重现期关系分析设计重现期关系分析研究背景研究背景 目前国内水利部门在区域排涝中采用年目前国内水利部门在区域排涝中采用年最大值，市政部门在管渠排水中采用年多个最大值，市政部门在管渠排水中采用年多个样样，对于相同的样本系列，由于选样方法的对于相同的样本系列，由于选样方法的差异，得出的频率计算结果不一致，造成依差异，得出的频率计算结果不一致，造成依据不同选样方法得出的设计标准不据不同选样方法得出的设计标准不一致。一致。研究背景研究背景 室外排水设计规范（室外排水设计规范（20112011年修订版）提年修订版）提出，在编制短历时暴雨公式中，雨量资料超出，在编制短历时暴雨公式中，雨量资料超过过3030年时，也可以采用年最大值法，但必须年时，也可以采用年最大值法，但必须论证与年多个样法差异，找出两者重现期之论证与年多个样法差异，找出两者重现期之间的关系。间的关系。不不仅仅从从排排水水和和排排涝涝衔衔接接的的角角度度，而而且且即即使使排排水水设设计计本本身身，也也要要论论证证年年最最大大值值法法与与年年多多个个样样法法的的差差异异，因因而而有有必必要要进进行行不不同同选选样样方方法法下下重重现现期期关系研究。关系研究。厦厦门门气气象象站站位位于于厦厦门门岛岛内内，是是厦厦门门岛岛内内降降雨雨资资料料观观测测整整编编规规范范的的国国家家基基准准站站点点，资资料料系系列列能能较较好好的的反反映映整整个个岛岛内内的的降降雨雨特特征征。本次研究选择厦门气象站作为雨量代表站。本次研究选择厦门气象站作为雨量代表站。雨量代表站的选取雨量代表站的选取 城城市市管管道道排排水水系系统统暴暴雨雨设设计计历历时时远远小小于于河河道道排排涝涝系系统统，排排水水系系统统降降雨雨历历时时取取5 5、1010、1515、2020、3030、4545、6060、9090、120min120min，河河道道排排涝涝系系统统降降雨雨历历时时取取1 1、3 3、6 6、1212、24h24h，合合计共计计共计1414个历时，作为特征暴雨统计历时。个历时，作为特征暴雨统计历时。降雨历时降雨历时样本资料样本资料针针对对年年多多个个样样法法和和1414个个降降雨雨历历时时，从从厦厦门门站站1980-20101980-2010年年雨雨量量记记录录中中，每每年年选选取取6-86-8个个最最大大值值。将将每每个个历历时时子子样样按按大大小小次次序序排排列列后后选选用用前前120120个个最大值，最大值，合计合计16801680个降雨量数据作为研究样本个降雨量数据作为研究样本。针针对对年年最最大大值值法法，则则选选取取了了3030年年每每年年的的最最大大值值，1 14 4个个降降雨雨历历时时共共420420个个降降雨雨量量数数据据作作为为研研究究样本。样本。采采用用P-P-型型频频率率曲曲线线，推推求求每每个个样样本本系系统统的的频率参数频率参数。年年最最大大值值法法采采用用的的是是年年频频率率，可可以以直直接接从从频频率率曲曲线线上上读读取取；年年多多个个样样法法采采用用的的是是次次频频率率，在在计计算算设设计计值值时时 ，把把年年频频率率转转化化成成相相应应的的次次频频率率，然然后后从从次次雨雨量量频频率率曲曲线线上上读读取取相相应应重重现现期期（1100年）年）的设计值。的设计值。设计雨量计算设计雨量计算厦门站年最大值法与年多个样法重现期对应关系厦门站年最大值法与年多个样法重现期对应关系年多个样年多个样法重现期法重现期（年）（年）年最大值法相应重现期（年）年最大值法相应重现期（年）5min10min15min20min30min45min60min90min120min0.51.31.31.31.31.31.21.21.21.212.02.01.92.01.91.81.81.71.623.13.23.13.33.02.93.02.62.534.34.44.14.44.14.04.13.63.456.36.46.16.86.36.16.45.45.01011.111.110.512.211.411.411.910.09.12019.419.818.222.321.321.922.919.016.8在在设设计计值值相相同同的的情情况况下下，重重现现期期较较低低时时由由年年最最大大值值法法得得到到的的重重现现期期大大于于年年多多个个样样法法的的重重现现期期，但但其倍比随重现期的增大而迅速减小。其倍比随重现期的增大而迅速减小。三、三、管网排水与河道排涝管网排水与河道排涝标准标准之间的之间的关系关系研究目的研究目的 城市管道排水与河道排涝分城市管道排水与河道排涝分别别设计，设计，采用不同采用不同的标准和方法，的标准和方法，两个系统交界面上的水文设计值可两个系统交界面上的水文设计值可能发生不衔接现象，当河道汛期水位超过管道出口能发生不衔接现象，当河道汛期水位超过管道出口设计水位时，会设计水位时，会对管道排水产生对管道排水产生顶托甚至倒灌，影顶托甚至倒灌，影响管道正常排水或造成地面积水。因此需要分析城响管道正常排水或造成地面积水。因此需要分析城市管网排水与河道排涝标准市管网排水与河道排涝标准关系关系，为河道排涝标准，为河道排涝标准的合理的合理取值提供建议。取值提供建议。研究方法研究方法 为了分析低强度长时段降雨量对管道排为了分析低强度长时段降雨量对管道排水的影响，统计分析每年低于管道短历时设水的影响，统计分析每年低于管道短历时设计暴雨强度的较长历时雨量，分析这些雨量计暴雨强度的较长历时雨量，分析这些雨量发生的频率，根据河道调蓄能力和排涝特性，发生的频率，根据河道调蓄能力和排涝特性，分析对管道排水的影响。分析对管道排水的影响。计算结果计算结果 根根据据城城市市河河道道特特性性，选选择择河河道道涝涝水水影影响响管管道道排排水水的的破破坏坏率率为为3%5%，排排水水排排涝涝调调蓄蓄时时间间为为612h，得得出出管管道道排排水水各各种种重重现现期期对对应应的河道排涝重现期。的河道排涝重现期。厦门站厦门站60min管道排水对应河道排涝重现期管道排水对应河道排涝重现期年多个样法重现期年多个样法重现期123510对应河道排涝重现期对应河道排涝重现期6.815.412.424.013.426.020.633.721.634.6建议河道排涝重现期建议河道排涝重现期1015202530厦门站厦门站30min管道排水对应河道排涝重现期管道排水对应河道排涝重现期年多个样法重现期年多个样法重现期123510对应河道排涝重现期对应河道排涝重现期14.026.020.633.021.637.223.038.023.038.0建议河道排涝重现期建议河道排涝重现期2025303030四、四、管道排水与地面管道排水与地面积涝积涝关系分析关系分析管道设计标准与地面积水频次关系分析管道设计标准与地面积水频次关系分析 由于管道具有一定埋深，遭遇超标准暴雨时，由于管道具有一定埋深，遭遇超标准暴雨时，管道会产生压力流，管道的汇水能力大于设计能力。管道会产生压力流，管道的汇水能力大于设计能力。当管顶水压力超过埋深时，即发生地面积水。通过当管顶水压力超过埋深时，即发生地面积水。通过对地面积水下汇水能力分析，可建立管道排水标准对地面积水下汇水能力分析，可建立管道排水标准与地面积涝重现期对应关系，与地面积涝重现期对应关系，作为管道设计和地面作为管道设计和地面防涝设计的依据防涝设计的依据。管道设计标准与地面积水频次关系分析管道设计标准与地面积水频次关系分析 由曼宁公式推求压力水头达到地表高程流态下管由曼宁公式推求压力水头达到地表高程流态下管道汇水能力，当超过此汇水能力时，表示地面受淹道汇水能力，当超过此汇水能力时，表示地面受淹。考虑到不同管段的取值，取压力流条件下管道汇水能考虑到不同管段的取值，取压力流条件下管道汇水能力与设计能力力与设计能力不同不同比值，从而推求比值，从而推求出出不同管道设计标不同管道设计标准对应地面积水重现期。准对应地面积水重现期。管道排水对应地面积水重现期（年）管道排水对应地面积水重现期（年）-60min管道排水管道排水设计重现期设计重现期管道压力流下（用倍比反映）对应重现期管道压力流下（用倍比反映）对应重现期1.1倍比倍比1.2倍比倍比1.3倍比倍比1.4倍比倍比1.5倍比倍比11.42.02.84.05.623.04.66.810.315.534.77.411.618.228.458.313.522.336.661.01017.731.254.594.8170.7管道排水对应地面积水重现期（年）管道排水对应地面积水重现期（年）-30min管道排水管道排水设计重现期设计重现期管道压力流下（用倍比反映）对应重现期管道压力流下（用倍比反映）对应重现期1.1倍比倍比1.2倍比倍比1.3倍比倍比1.4倍比倍比1.5倍比倍比11.52.13.14.56.623.24.97.812.119.034.98.013.021.034.658.614.625.142.773.11018.434.162.4116.4213.3两点说明：两点说明：1 1、以上关系未考虑河道排涝对管道排水的影响、以上关系未考虑河道排涝对管道排水的影响2 2、可采取诸如、可采取诸如LIDLID的措施以降低地面积水频次的措施以降低地面积水频次五、五、城市排水防涝规划城市排水防涝规划标准建议标准建议西西方方国国家家城城市市排排水水与与排排涝涝是是统统一一考考虑虑的的，排水与排涝标准显著高于我国。排水与排涝标准显著高于我国。国外排水与排涝标准国外排水与排涝标准 国外排水与排涝标准国外排水与排涝标准 欧盟欧盟EN752雨水系统设计标准雨水系统设计标准用地类型用地类型小暴雨系统重现期小暴雨系统重现期大暴雨系统重现期大暴雨系统重现期农村郊区农村郊区110居民区居民区220城市中心、工业和商业区城市中心、工业和商业区（有洪水监测）（有洪水监测）230城市中心、工业和商业区城市中心、工业和商业区（无洪水监测）（无洪水监测）530地铁和地下通道地铁和地下通道1050 国外排水与排涝标准国外排水与排涝标准 美国美国ASCE雨水系统设计标准雨水系统设计标准地区地区小暴雨系统重现期小暴雨系统重现期大暴雨系统重现期大暴雨系统重现期居民区居民区2-5100高产值的商业区高产值的商业区2-10机场机场2-10高产值的闹市区高产值的闹市区5-10洲际高速公路或排水河道洲际高速公路或排水河道100 国外排水与排涝标准国外排水与排涝标准 香港排水系统设计重现期标准香港排水系统设计重现期标准排水系统类别排水系统类别重现期重现期市区排水干渠系统市区排水干渠系统200市区排水支渠系统市区排水支渠系统50主要乡郊集水区防洪渠主要乡郊集水区防洪渠50乡村排水系统乡村排水系统10密集使用农地密集使用农地2-5 建议排水与防涝标准建议排水与防涝标准 1.1.城市雨水管网设计标准城市雨水管网设计标准建议一般地区新建管道提高至建议一般地区新建管道提高至3 3年一遇；汇水年一遇；汇水面积面积1 1平方公里以上雨水干管采用平方公里以上雨水干管采用5 5年一遇；封闭年一遇；封闭洼地、重要干道、重要地区或短期积水即能引起洼地、重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区采用较严重后果的地区采用5 5年一遇；特别重要地区年一遇；特别重要地区采用采用1010年一遇或以上。年一遇或以上。建议排水与防涝标准建议排水与防涝标准 2.2.城市河道排涝标准城市河道排涝标准基于管网排水与河道排涝的衔接，汇水时间基于管网排水与河道排涝的衔接，汇水时间为为60min60min的城市雨水管网设计标准为的城市雨水管网设计标准为3 3、5 5、1010年年时，对应的河道排涝标准分别为时，对应的河道排涝标准分别为2020、2525、3030年；年；汇水时间为汇水时间为30min30min的城市雨水管网对应的河道排的城市雨水管网对应的河道排涝标准均为涝标准均为3030年。年。建议排水与防涝标准建议排水与防涝标准 3.3.城市地面积水标准城市地面积水标准 取压力流条件下管道汇水能力与设计能力比取压力流条件下管道汇水能力与设计能力比值为值为1.21.2，根据城市雨水管网设计标准，一般地，根据城市雨水管网设计标准，一般地区积水标准为区积水标准为1010年一遇；封闭洼地、重要干道、年一遇；封闭洼地、重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区为为1515年一遇；特别重要地区为年一遇；特别重要地区为3030年一遇。年一遇。厦门市城市排水防涝治理目标厦门市城市排水防涝治理目标u发生发生13年一遇年一遇常规常规标准设计标准设计暴雨暴雨，排水排水畅通，畅通，管道不产生压力流管道不产生压力流u发生发生510年一遇年一遇暴雨，暴雨，地面不积水地面不积水u发生发生1020年一遇年一遇暴雨暴雨，道路，道路基本基本通畅通畅u发生发生50年一遇年一遇暴雨暴雨，主干道积水，主干道积水深度深度不超过不超过20cm，时间不超过，时间不超过30min，公交车可通行，公交车可通行u发生超防涝标准发生超防涝标准暴雨暴雨，城市运转基本正常，不，城市运转基本正常，不造成重大财产损失和人员伤亡造成重大财产损失和人员伤亡谢谢！谢谢！