廊坊市城區(qū)集雨量計算方法探討

程紀峰，劉同僧

(1.河北省保定水文水資源勘測局，河北 保定 071000;2.河北省廊坊水文水資源勘測，河北 廊坊 065000)

廊坊市位于華北平原東北部，京津兩大城市之間，市區(qū)人口68萬，建設(shè)面積55.98 km2，其中城區(qū)居住用地19.22 km2、公共設(shè)施用地 3.05 km2、工業(yè)用地 6.03 km2、倉儲用地2.87 km2、對外交通用地 2.30 km2、道路廣場用地 6.61 km2、市政公用設(shè)施用地 2.35 km2、綠地 11.20 km2、特殊用地2.35 km2。建成區(qū)綠地率為42%，不透水面積為58%左右。

1 集雨水量計算

通過收集2005－2009年5年城區(qū)降水、排水等資料，點繪降水量與排水量的關(guān)系圖，考慮到暴雨強度不同，產(chǎn)匯流受到一定的影響，根據(jù)點群分布特點將降雨平均強度大于等于8 mm/h和小于8 mm/h的分成兩部分進行統(tǒng)計，找出相應(yīng)關(guān)系，確定產(chǎn)流系數(shù)。

本次分析計算共采用了廊坊市2005～2009年5年內(nèi)場次降水較大的29次降水進行分析。其中小時降雨強度大于8 mm的11場，小于8 mm的18場。

通過點匯降雨量—排水量關(guān)系曲線分別得到2條關(guān)系線，分別為:

(降雨強度小于8 mm/h)見圖1

(降雨強度大于等于8mm/h)見圖2

式中:R為排水量(m);P為降水量(mm)。

降雨強度小于8 mm/h時產(chǎn)流系數(shù)為0.12，降雨強度大于等于8 mm/h時產(chǎn)流系數(shù)為0.16。

當降水量大于等于80 mm時，降雨強度的影響基本消失，其產(chǎn)流模型屬于蓄滿產(chǎn)流過程，采用公式(1)對排水量進行計算。

通過降雨產(chǎn)流模型可推求出城區(qū)汛期自產(chǎn)徑流量，根據(jù)城區(qū)降水與排水關(guān)系線可推求出廊坊城區(qū)的排水量。

利用廊坊市2005～2009年汛期降水量與排水量點匯曲線，利用該關(guān)系線進行計算，計算出廊坊市區(qū)多年平均汛期排水量約為343萬m3。見圖3。

圖1 降水強度＜8 mm/h時的降雨—排水關(guān)系曲線(圖內(nèi)數(shù)值為降雨強度)

圖2 降水強度≥8 mm/h時的降雨—排水關(guān)系曲線(圖內(nèi)數(shù)值為降雨強度)

圖3 廊坊市2005～2009年汛期降水量與排水量關(guān)系圖

本次集雨量計算采用《北京市實驗小區(qū)雨洪關(guān)系的分析研究》成果，根據(jù)廊坊市城區(qū)的實際情況，用水文比擬法借用北京市的P－R綜合經(jīng)驗公式，計算城區(qū)徑流量。

計算公式為:

式中:R為時段徑流深(mm);I為不透水面積比例(%);P為時段降水量(mm)。

通過公式可以計算出城區(qū)不同歷時的自產(chǎn)徑流量。

2 集雨水量分析方法的驗證

為了驗證公式，推求汛期降水量可產(chǎn)生排水量的準確性，本次分析用2009年汛期降水量進行了驗證，2009年汛期降水比較集中，降雨量集中在幾場較大的降水上，有利于通過公式進行分析計算。2009年廊坊市區(qū)汛期降水量446.2 mm，推求排水量為398萬m3，通過調(diào)查資料顯示，同期廊坊市區(qū)實際排水量為406萬m3，相對誤差約為2%左右，所以該公式推求的汛期排水量還是相對準確的。

3 結(jié)語

隨著城市化的發(fā)展，樹木、農(nóng)作物、草地等面積逐步減小，工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)的面積不斷增加。城市化過程也使相當部分的流域(例如小的河道、湖泊和濕地)為不透水地表所替代，減少了蓄水空間。由于不透水地表的入滲量幾乎為零，使徑流總量增大，雨水匯流速度大大提高，從而使洪峰出現(xiàn)時間提前，排水量加大。由于匯流條件的變化，利用過去的計算方法計算城市排水量可能會產(chǎn)生較大誤差。為了提高城市排水量的計算精度，通過分析，提出了城市排水量的計算方法，經(jīng)分析驗證，該計算方法推算的排水量精度較高，該計算方法，可作為城市排水設(shè)計及城市防洪計算工具。