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城市設(shè)計(jì)規(guī)范和導(dǎo)則范文第1篇

關(guān)鍵詞：濱海城市 設(shè)計(jì)暴雨雨型 水力模型

中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（c）-0187-02

為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的城市暴雨帶來(lái)的城市內(nèi)澇災(zāi)害威脅，國(guó)家住建部于2013年了了《城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃編制大綱》，相應(yīng)地更新了《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50014-2006》，規(guī)劃大綱提出推薦使用水力模型進(jìn)行城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)于集雨面積大于2 km2的管段，推薦使用水力模型對(duì)雨水管渠的規(guī)劃方案進(jìn)行校核優(yōu)化，由此引發(fā)國(guó)內(nèi)及業(yè)內(nèi)對(duì)使用計(jì)算機(jī)水力模擬軟件進(jìn)行排水防澇規(guī)劃設(shè)計(jì)的一股熱潮，但目前的研究和討論基本集中于水力模型的使用和產(chǎn)流匯流等參數(shù)的校準(zhǔn)，對(duì)整個(gè)模型系統(tǒng)的基礎(chǔ)型性部分設(shè)計(jì)暴雨雨型研究卻涉及較少，本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外幾個(gè)濱海城市設(shè)計(jì)暴雨雨型的比較和分析，為建立合適的雨型作為城市設(shè)計(jì)暴雨雨型進(jìn)行積極探索。

1 城市設(shè)計(jì)暴雨雨型

1.1 雨型的定義

設(shè)計(jì)暴雨包括降雨過(guò)程的平均強(qiáng)度及其時(shí)空變化，不同降雨歷時(shí)內(nèi)的暴雨強(qiáng)度隨時(shí)間變化的特征，以不同降雨歷時(shí)的降雨過(guò)程線型表達(dá)稱為暴雨雨型。

1.2 雨型的計(jì)算

一般可根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件和需要，研究確定設(shè)計(jì)暴雨統(tǒng)計(jì)模型。若無(wú)特定情況，一般可推薦采用芝加哥法確定短歷時(shí)暴雨雨型。將各降雨歷時(shí)的逐年最大降雨過(guò)程樣本，以5 min為間隔進(jìn)行分段，統(tǒng)計(jì)降雨過(guò)程的雨峰位置系數(shù)、降雨峰值時(shí)刻、降雨歷時(shí)。

應(yīng)用中先將歷時(shí)相同的逐年最大降雨樣本的雨峰位置系數(shù)進(jìn)行算術(shù)平均，再將各歷時(shí)的雨峰位置系數(shù)按照各歷時(shí)的長(zhǎng)度進(jìn)行加權(quán)平均，求出綜合雨峰位置系數(shù)。根據(jù)綜合雨峰位置系數(shù)，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期（P）、設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)（t），代入根據(jù)暴雨強(qiáng)度公式導(dǎo)出的芝加哥法雨型公式，計(jì)算出雨峰前后瞬時(shí)降雨強(qiáng)度及各個(gè)時(shí)段內(nèi)的平均降雨強(qiáng)度，最終確定出對(duì)應(yīng)一定重現(xiàn)期及降雨歷時(shí)的芝加哥法雨型。

1.3 設(shè)計(jì)雨型在城市排水防澇設(shè)計(jì)和評(píng)估工作中的作用和意義

形成暴雨徑流過(guò)程的主要降雨因素是暴雨的平均強(qiáng)度、暴雨最強(qiáng)時(shí)段強(qiáng)度與暴雨雨型，暴雨公式表示了平均強(qiáng)度與最強(qiáng)時(shí)段強(qiáng)度的規(guī)律，但并不描繪暴雨強(qiáng)度的過(guò)程，而不同強(qiáng)度的過(guò)程對(duì)徑流曲線與積水計(jì)算有重要的影響，因此，不能以降雨總量來(lái)估算暴雨積水量，也不能以某一實(shí)測(cè)降雨雨型作為計(jì)算依據(jù)，而具有代表性的雨型應(yīng)是大多數(shù)常見雨型的概括，它雖不能代表每一場(chǎng)暴雨的強(qiáng)度過(guò)程，但能概括大多數(shù)雨型的平均特征，基此模式雨型導(dǎo)出的徑流過(guò)程線而算出的洪峰流量及其積水量能較安全地代表實(shí)際情況[1]。

2 國(guó)內(nèi)外典型城市設(shè)計(jì)雨型的比較

2.1 深圳市

深圳市位于我國(guó)大陸南部，東臨大亞灣與惠州市相連，西瀕珠江口伶仃洋與中山市、珠海市相望，南至深圳河與香港毗鄰，北與東莞市、惠州市接壤。全境地勢(shì)東南高、西北低，大部分為低丘陵地，間以平緩的臺(tái)地，西部沿海一帶為濱海平原。全市陸地總面積1991.64 km2，經(jīng)過(guò)三十多年的飛速建設(shè)發(fā)展，深圳目前可開發(fā)用地不足200 km2。2011年末深圳市常住人口1046.74萬(wàn)人。

2.1.1 氣候特征

深圳市屬亞熱帶海洋性氣候。雨量充沛，每年4～9月為雨季，年降雨量1933.3 mm，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南偏東風(fēng)，平均每年受熱帶氣旋（臺(tái)風(fēng)）影響4～5次。近年來(lái)受極端天氣影響，市內(nèi)西部沿海地區(qū)發(fā)生多次內(nèi)澇。

2.1.2 雨型研究與應(yīng)用進(jìn)展

一直以來(lái)，深圳市的城市排水設(shè)計(jì)均采用推理公式法。目前，《深圳市城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則》（2013年）僅給出了單一重現(xiàn)期暴雨強(qiáng)度公式（見表1），并未提出設(shè)計(jì)暴雨雨型，這為水力模型的應(yīng)用和計(jì)算帶來(lái)了障礙。

今年深圳市規(guī)劃、水務(wù)等部門，已經(jīng)聯(lián)合深圳市氣象臺(tái)編制新一代暴雨強(qiáng)度公式及設(shè)計(jì)暴雨雨型，即將為全市的水力模型應(yīng)用鋪平道路。

2.2 香港

香港位于我國(guó)大陸東南端，北鄰深圳，由香港島、大山、九龍半島以及新界組成。全港總面積1104 km2，現(xiàn)時(shí)已開發(fā)土地仍少于25%，郊野公約及自然保護(hù)區(qū)約占全港總面積40%。香港在2012年約有715萬(wàn)人口。

2.2.1 氣候特征

香港屬于亞熱帶氣候，平均全年雨量約1925 mm，雨量最多月份為7月份，雨量最少月份為3月份。

2.2.2 雨型研究與應(yīng)用進(jìn)展

香港的排水模型技術(shù)開始于20世紀(jì)70年代，針對(duì)新界北部地區(qū)嚴(yán)峻的洪澇災(zāi)害，當(dāng)局在排水系統(tǒng)建設(shè)方面較早地引入了水力模型技術(shù)，時(shí)至今日，大到香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目、小至街區(qū)道路改造計(jì)劃，均使用了計(jì)算機(jī)水力模型計(jì)算，政府主管部門對(duì)審批項(xiàng)目亦有專門的排水影響評(píng)估內(nèi)容要求。

渠務(wù)署（DSD）的暴雨排放手冊(cè)中明確雨型分析基于歷史暴雨或設(shè)計(jì)暴雨。推薦設(shè)計(jì)暴雨基于耿貝爾分布以達(dá)到設(shè)計(jì)目的，盡管其他統(tǒng)計(jì)分布也適用于特定降雨歷時(shí)。歷史暴雨用于實(shí)際降雨事件模擬，進(jìn)行水文/水力模型的校準(zhǔn)。

而對(duì)于設(shè)計(jì)雨型（推理公式法除外），香港天文臺(tái)推薦對(duì)稱分布雨型，其分布公式如下[3]：

（1）

式中F（t）為在某時(shí)刻（分鐘）的瞬時(shí)雨強(qiáng)或雨力（mm/h）；td為降雨歷時(shí)（min，一般不大于240 min），a，b，c為單一暴雨強(qiáng)度公式下對(duì)應(yīng)參數(shù)。

此設(shè)計(jì)雨型較好地表達(dá)了降雨過(guò)程中的瞬時(shí)雨強(qiáng)、降雨歷時(shí)、雨峰等因素，過(guò)程線式的表達(dá)更方便應(yīng)用于計(jì)算機(jī)模型計(jì)算中，該雨型自2000年以來(lái)一直在指導(dǎo)香港地區(qū)的暴雨規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

2.3 新加坡

新加坡位于馬來(lái)半島南端，毗鄰馬六甲海峽南口，其南面有新加坡海峽與印尼相隔，北面有柔佛海峽與西馬來(lái)西亞相隔。新加坡的國(guó)土除了本島之外，還包括周圍數(shù)島，面積約為704 km2，總?cè)丝诩s為540萬(wàn)人。

2.3.1 氣候特征

新加坡地處熱帶，長(zhǎng)年受赤道低壓帶控制，為赤道多雨氣候，長(zhǎng)夏無(wú)冬，氣溫年溫差和日溫差小，降雨充足，年均降雨量在2，400 mm左右，每年11月到1月為雨季。

2.3.2 雨型研究與進(jìn)展

新加坡早年飽受雨浸，經(jīng)過(guò)多年努力，水浸地區(qū)已經(jīng)由1970年代的3200公頃減少至56公頃。2011年，由公用事業(yè)局（PUB）的排水導(dǎo)則將設(shè)計(jì)暴雨標(biāo)準(zhǔn)提高：基于面積小于公頃采用10年一遇設(shè)計(jì)暴雨；集雨面積大于100公頃小于1000公頃采用25年一遇設(shè)計(jì)暴雨；集雨面積大于1000公頃采用50年至100年一遇設(shè)計(jì)暴雨[4]。與香港類似，新加坡在城市排水設(shè)計(jì)中已大范圍應(yīng)用計(jì)算機(jī)水力模型技術(shù)，設(shè)計(jì)暴雨雨型基本上與香港地區(qū)一致，今年來(lái)已逐步應(yīng)用于其提出的一體化水資源管理系統(tǒng)中。新加坡國(guó)立大學(xué)還開展了城市化對(duì)新加坡的流域徑流的影響，一方面建立流域模型加上優(yōu)化模型來(lái)給模型校準(zhǔn)；另一方面以遺傳編程作為預(yù)測(cè)工具來(lái)預(yù)測(cè)城市化對(duì)流域徑流的影響，以此來(lái)研究城市化流域徑流未來(lái)的計(jì)劃，并提高流或洪水預(yù)報(bào)水平。

3 結(jié)論

采用計(jì)算機(jī)模型技術(shù)進(jìn)行水力模型運(yùn)算已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的排水防澇設(shè)計(jì)的必要手段，而國(guó)內(nèi)在此方面整體上仍處于起步階段，因此應(yīng)多方借鑒其先進(jìn)的工作理念和方法，特別是城市設(shè)計(jì)暴雨雨型的研究，對(duì)做好城市排水防澇工作有重大意義。城市設(shè)計(jì)暴雨雨型出于對(duì)城市降雨及產(chǎn)匯流特性的考慮，一般采用短歷時(shí)降雨雨型，同時(shí)也便于計(jì)算機(jī)模型的運(yùn)算和維護(hù)。設(shè)計(jì)暴雨雨型作為水力模型計(jì)算的基礎(chǔ)性構(gòu)成，其重要性應(yīng)引起相關(guān)管理部門和設(shè)計(jì)人員的重視，一個(gè)合適的雨型應(yīng)該通過(guò)不斷的應(yīng)用和驗(yàn)證來(lái)改進(jìn)和完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧培德，城市不同概率的暴雨積水量計(jì)算[J].中國(guó)給水排水，2013（12）：158-161.

[2] 深圳市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則[Z].深圳市人民政府，2013.