劉占會(huì),牛平平,楊拾璞

(1.徐州金石工程技術(shù)咨詢有限公司,江蘇 徐州 221111;2.徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇 徐州 221116;3.徐州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,江蘇 徐州 221018)

關(guān)于市政排水和水利排澇的標(biāo)準(zhǔn)銜接問(wèn)題,已有很多文章探討過(guò),可以歸納為3類。①研究市政短歷時(shí)暴雨量和水利長(zhǎng)歷時(shí)暴雨量之間的匹配關(guān)系,進(jìn)而確定市政和水利的標(biāo)準(zhǔn)銜接。劉俊等[1]從最大1 h暴雨量不超過(guò)市政1 h設(shè)計(jì)暴雨量的降雨過(guò)程得到水利長(zhǎng)歷時(shí)最大暴雨量,其重現(xiàn)期即為相匹配的水利排澇標(biāo)準(zhǔn)。謝華等[2]根據(jù)平原河網(wǎng)地區(qū)市政1 h設(shè)計(jì)暴雨量占水利長(zhǎng)歷時(shí)暴雨量的百分比確定水利長(zhǎng)歷時(shí)暴雨量,其重現(xiàn)期即為水利最低排澇標(biāo)準(zhǔn)。賈衛(wèi)紅等[3]提出了研究年上海市最大1 h與年最大24 h雨量相融性關(guān)系的方法,建立了排水標(biāo)準(zhǔn)和除澇標(biāo)準(zhǔn)銜接的暴雨重現(xiàn)期關(guān)系。符銳等[4]從南京市最大1 h暴雨量不超過(guò)市政1 h設(shè)計(jì)暴雨量的水利長(zhǎng)歷時(shí)降雨樣本中得到基于破壞率的頻率曲線,在頻率曲線上讀出頻率與破壞率一致的設(shè)計(jì)暴雨量,進(jìn)而確定標(biāo)準(zhǔn)銜接關(guān)系。劉曾美等[5]以市政短歷時(shí)暴雨量、水利長(zhǎng)歷時(shí)暴雨量是否超過(guò)設(shè)計(jì)暴雨量求解條件概率,得出不同銜接標(biāo)準(zhǔn)下的風(fēng)險(xiǎn)率。②根據(jù)暴雨選樣方法、流量計(jì)算公式的不同,以設(shè)計(jì)流量確定市政和水利的標(biāo)準(zhǔn)銜接。陳斌[6]運(yùn)用城建部門排水流量公式、水利部門推理公式法分別計(jì)算某片區(qū)(集水面積2.94 km2)的排水流量和排澇流量,比較了不同重現(xiàn)期下兩種計(jì)算方法設(shè)計(jì)流量的差別。謝淑琴[7]采用城建部門和水利部門常用的計(jì)算方法計(jì)算廣州某小區(qū)(集水面積2.84 km2)的設(shè)計(jì)排水流量,分析產(chǎn)生差別的原因。黃國(guó)如等[8]分別利用綜合單位線、推理公式、城市水文學(xué)和室外排水公式等方法計(jì)算深圳市民治河流域(集水面積19.23 km2)設(shè)計(jì)洪峰流量,結(jié)果表明綜合單位線法與其他方法所得結(jié)果的相對(duì)誤差均在允許范圍內(nèi),采用綜合單位線法所得結(jié)果作為設(shè)計(jì)成果能夠滿足城市防洪安全。③基于水動(dòng)力模型,采用專業(yè)軟件研究市政和水利的標(biāo)準(zhǔn)銜接。黃國(guó)如等[9]利用Info Works ICM構(gòu)建廣州市東濠涌流域(流域面積12.40 km2)管道、河道及地面二維的耦合模型,分析市政排水與水利排澇標(biāo)準(zhǔn)兩者之間的銜接關(guān)系。嚴(yán)婉玲[10]采用MIKE11水動(dòng)力模型開(kāi)展排澇演算,以佛山市三山圍(集雨面積10.82 km2)和王芝涌片(排澇面積9.50 km2)為研究對(duì)象,探索水利排澇與市政排水標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

早期的研究或從設(shè)計(jì)暴雨量探討排水和排澇的重現(xiàn)期對(duì)應(yīng)關(guān)系,或從設(shè)計(jì)流量探討排水和排澇的重現(xiàn)期對(duì)應(yīng)關(guān)系,這些研究基于市政排水暴雨選樣采用年多個(gè)樣法或超定量法,水利排澇暴雨選樣采用年最大值法。由于以前國(guó)內(nèi)自記雨量資料不多,因此,市政排水多采用年多個(gè)樣法或超定量法。隨著中國(guó)自記雨量資料的完善,越來(lái)越多的城市采用年最大值法。最新的研究也注意到了這種變化趨勢(shì),并基于水動(dòng)力模型從設(shè)計(jì)水位和流量探討排水和排澇的重現(xiàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系,但研究對(duì)象的匯水面積往往遠(yuǎn)大于2 km2。上述研究多根據(jù)特定的流域面積、坡度得出市政排水和水利排澇的標(biāo)準(zhǔn)銜接,沒(méi)有考慮面積、坡度二維組合條件下的動(dòng)態(tài)變化情況。市政行業(yè)和水利行業(yè)的設(shè)計(jì)暴雨,其降雨歷時(shí)、重現(xiàn)期有重疊的部分,市政排水管網(wǎng)和特小流域河道的產(chǎn)流、匯流機(jī)制具有一定的相似性,因此,本文從工程實(shí)踐中選取徐州市區(qū)4個(gè)不同的匯水區(qū)域,運(yùn)用徐州市暴雨強(qiáng)度公式和江蘇省暴雨圖集等多種方法計(jì)算市政排水設(shè)計(jì)流量,并從工程實(shí)例延伸開(kāi)來(lái),分析各種方法計(jì)算結(jié)果隨面積、坡度、重現(xiàn)期的變化趨勢(shì),探討市政排水和水利排澇的標(biāo)準(zhǔn)銜關(guān)系。

1 工程實(shí)例與計(jì)算方法

1.1 匯水區(qū)域概況

西安北路干溝、蘇堤北路干溝、煤建路干溝、建國(guó)西路干溝等4個(gè)匯水區(qū)位于徐州老城區(qū),地勢(shì)平坦,但管道平均坡度均大于7,匯流計(jì)算時(shí)可按山丘區(qū)考慮。4個(gè)匯水區(qū)域的面積大小不一,但都小于2 km2,形狀系數(shù)也各不相同,因此選取的研究對(duì)象具有代表性。4個(gè)匯水區(qū)域的末端均是由明改暗的干溝,承擔(dān)著所在區(qū)域主要的排水功能。本文的管道平均坡度、匯水區(qū)域形狀系數(shù)系借用水文學(xué)的概念。匯水區(qū)域特征參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 各匯水區(qū)域特征參數(shù)

從管道坡度比較,匯水區(qū)域2、4的管道平均坡度顯著大于匯水區(qū)域1、3。從形狀系數(shù)比較,匯水區(qū)域4類似扇形流域,匯水區(qū)域3類似狹長(zhǎng)流域,匯水區(qū)域1、2介于兩者之間。4個(gè)匯水區(qū)域的管網(wǎng)概化圖見(jiàn)圖1。

a)西安北路干溝

b)蘇堤北路干溝

c)煤建路干溝

d)建國(guó)西路干溝圖1 管網(wǎng)概化圖

1.2 點(diǎn)雨量計(jì)算

市政行業(yè)通常采用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨量。徐州市現(xiàn)行的暴雨強(qiáng)度公式根據(jù)1980—2010年共31 a的降雨資料編制而成,暴雨樣本選樣采用年最大值法,曲線擬合從皮爾遜Ⅲ型分布曲線、耿貝爾分布曲線和指數(shù)分布曲線中選優(yōu),求解參數(shù)采用高斯-牛頓法[11]。徐州市現(xiàn)行的暴雨強(qiáng)度公式如下:

(1)

式中i——暴雨強(qiáng)度,mm/min;P——設(shè)計(jì)重現(xiàn)期,a;t——降雨歷時(shí),min。

根據(jù)式(1)即可計(jì)算某一降雨歷時(shí)某一設(shè)計(jì)重現(xiàn)期下的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量:

Ht,P=i×t

(2)

(3)

表2 各降雨歷時(shí)值

由于《江蘇省暴雨參數(shù)圖集(2005)》短降雨歷時(shí)只有10、60 min,其余中間時(shí)段的點(diǎn)暴雨量用內(nèi)插法推求。對(duì)比上述2種計(jì)算點(diǎn)暴雨量的方法,暴雨強(qiáng)度公式的暴雨遞減指數(shù)n是一個(gè)定值,不隨降雨歷時(shí)、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的變化而變化;而暴雨圖集中,不同的降雨歷時(shí)對(duì)應(yīng)不同的暴雨遞減指數(shù),且暴雨遞減指數(shù)隨著設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的改變而改變。推求中間時(shí)段的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量?jī)?nèi)插公式見(jiàn)式(4)—(7)。

當(dāng)10 min

Ht,P=H1,P×t1-n1,P

(4)

n1,P=1-1.2851×lg(H1,P/H0.1667,P)

(5)

當(dāng)60 min

Ht,P=H1,P×t1-n2,P

(6)

n2,P=1-1.2851×lg(H6,P/H1,P)

(7)

式中n1,P、n2,P——10～60 min、60 min～ 6 h的某一設(shè)計(jì)重現(xiàn)期下的暴雨遞減指數(shù);H0.1667,P、H1,P、H6,P——10 min、60 min、6 h的某一設(shè)計(jì)重現(xiàn)期下的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量,mm。

暴雨強(qiáng)度公式和暴雨圖集計(jì)算的設(shè)計(jì)暴雨量見(jiàn)圖2。通過(guò)對(duì)比2種方法計(jì)算的設(shè)計(jì)暴雨量發(fā)現(xiàn),當(dāng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期小于等于5 a時(shí),暴雨圖集計(jì)算的各降雨歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨量一般小于暴雨強(qiáng)度公式;當(dāng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期大于等于10 a時(shí),暴雨圖集計(jì)算的各降雨歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨量接近或大于暴雨強(qiáng)度公式。

a)P=2 a

b)P=3 a

c)P=5 a圖2 設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量對(duì)比

d)P=10 a

e)P=20 a

分析其原因,因工程實(shí)踐對(duì)重現(xiàn)期的要求不同,在滿足點(diǎn)群趨勢(shì)下,頻率分析適線側(cè)重考慮的范圍就會(huì)有所差異:城市市政排水設(shè)計(jì)多考慮的是小重現(xiàn)期(一般2～20 a)短歷時(shí)降雨量,防澇系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)則會(huì)多考慮高重現(xiàn)期(20～100 a)長(zhǎng)歷時(shí)的雨量值[14]。高琳等[15]根據(jù)廣州市中心城區(qū)連續(xù)52 a的實(shí)測(cè)年最大值樣本系列,進(jìn)行皮爾遜Ⅲ型分布曲線下短歷時(shí)和長(zhǎng)歷時(shí)暴雨強(qiáng)度公式的頻率適線分析,得出長(zhǎng)歷時(shí)適線在高重現(xiàn)期下斜率比短歷時(shí)適線斜率大些,而在低重現(xiàn)期部分長(zhǎng)歷時(shí)適線斜率小于短歷時(shí)適線。

1.3 暴雨點(diǎn)面關(guān)系

由于市政排水管網(wǎng)匯水面積小,比如本文研究的4個(gè)匯水區(qū)域面積均小于2 km2,因此設(shè)計(jì)暴雨點(diǎn)面折算關(guān)系K值全部取1。

1.4 產(chǎn)流、匯流分析

暴雨強(qiáng)度公式法、推理公式法匯流時(shí)間分別由公式計(jì)算,綜合單位線法,設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)采用24 h降雨[16]。暴雨強(qiáng)度公式法和江蘇省暴雨圖集中推理公式法、綜合單位線法,其差別除了公式推導(dǎo)假定條件的不同之外,還在于扣損方法和匯流時(shí)間計(jì)算方法不同[17]。

1.4.1扣損

用暴雨強(qiáng)度公式法計(jì)算設(shè)計(jì)凈雨時(shí),以綜合徑流系數(shù)反映暴雨扣損量,本文的4個(gè)匯水區(qū)域均位于老城區(qū),建筑密集,綜合徑流系數(shù)ψ取0.60。用綜合單位線法計(jì)算設(shè)計(jì)凈雨時(shí),按照《江蘇省暴雨洪水圖集(1984)》中方法,采用初損后損法,其中最大24 h凈雨計(jì)算中,只扣后損,后損采用1 mm/h[18]。用推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)凈雨時(shí),按照《江蘇省暴雨洪水圖集(1984)》中方法,損失參數(shù)與后損率一致,使用時(shí)采用1 mm/h扣除[18]。

1.4.2匯流時(shí)間

匯流時(shí)間對(duì)運(yùn)用暴雨強(qiáng)度公式法和推理公式法計(jì)算市政排水設(shè)計(jì)流量的影響比較大。匯流參數(shù)(m),相當(dāng)于單位流量和比降為1的流域匯流速度,是推理公式法的核心[19]。確定匯流參數(shù)后就可以計(jì)算匯流時(shí)間(τ)。

暴雨強(qiáng)度公式法,是推理公式法應(yīng)用在市政排水計(jì)算上的一個(gè)特例。暴雨強(qiáng)度公式采用極限強(qiáng)度理論,即當(dāng)降雨歷時(shí)(t)等于τ時(shí),排水管道的設(shè)計(jì)流量最大。因此,暴雨強(qiáng)度公式中的降雨歷時(shí)本質(zhì)上反映的是匯流時(shí)間。

江蘇省推理公式法,在參數(shù)綜合時(shí)簡(jiǎn)化了匯流時(shí)間的計(jì)算,匯流時(shí)間只是匯水面積和平均坡度的函數(shù),不體現(xiàn)流域長(zhǎng)度(流域形狀系數(shù))的影響。而一般性的推理公式法,關(guān)于匯流參數(shù)和計(jì)算匯流時(shí)間的計(jì)算,有流域長(zhǎng)度(流域形狀系數(shù))的影響因素在里面?！督K省暴雨洪水圖集(1984)》中的推理公式法計(jì)算匯流時(shí)間如下:

τ=1.35×θ0.34

(8)

θ=F/J1/3

(9)

式中τ——匯流時(shí)間,h;J——匯水區(qū)域平均坡度,;F——匯水面積,km2,下同。

綜合單位線法,二參數(shù)m1、m2與匯水區(qū)域特征參數(shù)(匯水面積、平均坡度)聯(lián)合,建立綜合單位線的經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)《江蘇省暴雨洪水圖集》,參數(shù)m2比較穩(wěn)定,山丘區(qū)、山丘平原混合區(qū)的m2值概化為1/3,經(jīng)過(guò)地區(qū)綜合后的蘇北山丘區(qū)的m1值為:

m1=2.4×(F/J)0.28

(10)

1.5 設(shè)計(jì)流量計(jì)算

暴雨強(qiáng)度公式法計(jì)算市政排水設(shè)計(jì)流量的公式為[20]:

QS=ψ×q×F

(11)

q=16.7i

(12)

式中QS——設(shè)計(jì)流量,m3/s;ψ——綜合徑流系數(shù),0.60;q——暴雨強(qiáng)度,m3/(km2·s);i——暴雨強(qiáng)度,mm/min;16.7——單位換算系數(shù)。

推理公式法計(jì)算市政排水設(shè)計(jì)流量的公式為[12,18]:

QS=0.278×(A/τn-f)×F

(13)

式中QS——設(shè)計(jì)流量,m3/s;0.278——單位換算系數(shù);A——設(shè)計(jì)暴雨雨力,mm/h;τ——匯流時(shí)間,h;n——暴雨遞減指數(shù);f——平均損失參數(shù),mm/h。

綜合單位線法計(jì)算市政排水設(shè)計(jì)流量的方法為[12,18]:根據(jù)參數(shù)m1、m2及江蘇省最大24 h設(shè)計(jì)暴雨雨型分配表,查時(shí)段單位線過(guò)程,用凈雨過(guò)程卷積得設(shè)計(jì)流量。

暴雨強(qiáng)度公式法以設(shè)計(jì)重現(xiàn)期5 a為基準(zhǔn)計(jì)算設(shè)計(jì)流量,設(shè)計(jì)重現(xiàn)期小于5 a的為校核流量,設(shè)計(jì)重現(xiàn)期大于5 a的為合理外推得到的流量。推理公式法和綜合單位線法計(jì)算時(shí),排水干管長(zhǎng)度相當(dāng)于流域主河槽長(zhǎng)度,排水干管平均坡度相當(dāng)于流域主河槽平均坡度。3種方法的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同方法下的設(shè)計(jì)流量對(duì)比 單位:m3/s

由表3可以觀察到以下趨勢(shì):①當(dāng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期較小時(shí),暴雨強(qiáng)度公式法設(shè)計(jì)流量大于其他2種方法,匯水面積越大,差異越明顯;②隨著設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的增大,其他2種方法設(shè)計(jì)流量增加率比暴雨強(qiáng)度公式法大,綜合單位線法增加率最大,推理公式法次之,暴雨強(qiáng)度公式法最小;③從某一重現(xiàn)期開(kāi)始,推理公式法設(shè)計(jì)流量大于暴雨強(qiáng)度公式法,但隨著匯水面積的增加,推理公式法設(shè)計(jì)流量大于暴雨強(qiáng)度公式法所需要的重現(xiàn)期也在增大;④當(dāng)匯水面積小于2 km2時(shí),雖然綜合單位線法設(shè)計(jì)流量增加率最大,但是始終小于推理公式法和暴雨強(qiáng)度公式法。

分析不同方法計(jì)算結(jié)果變化趨勢(shì)的原因:①當(dāng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期較小時(shí),市政排水需要將地面雨水及時(shí)排除,隨著匯水面積的增加,暴雨強(qiáng)度公式法中的面積疊加效應(yīng)明顯,因而匯水面積越大,暴雨強(qiáng)度公式法設(shè)計(jì)流量越大;②隨著設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的增大,暴雨圖集計(jì)算的設(shè)計(jì)暴雨量比暴雨強(qiáng)度公式增加得多,因而暴雨圖集2種方法設(shè)計(jì)流量增加率大于暴雨強(qiáng)度公式法。

2 討論與分析

上述工程實(shí)例中的4個(gè)匯水區(qū)域,下墊面條件即匯水面積、平均坡度、流域形狀、地面種類是一定的,計(jì)算的設(shè)計(jì)流量是特定下墊面條件的結(jié)果,其中的主要影響因素是匯水面積和平均坡度。為了使計(jì)算方法的研究更具有普遍性,需要進(jìn)一步討論匯水面積、平均坡度二維組合條件下的設(shè)計(jì)流量的變化規(guī)律。

2.1 設(shè)計(jì)流量的變化

在匯水面積0.25～2.00 km2、坡度2～100范圍內(nèi),分別運(yùn)用暴雨強(qiáng)度公式法、推理公式法、綜合單位線法計(jì)算設(shè)計(jì)流量,考察設(shè)計(jì)流量在匯水面積、平均坡度二維組合條件下的變化規(guī)律,并將3種方法的設(shè)計(jì)流量?jī)蓛杀容^,見(jiàn)圖3—5。

圖3 暴雨強(qiáng)度公式法和推理公式法計(jì)算結(jié)果對(duì)比(<2 km2)

圖4 暴雨強(qiáng)度公式法和綜合單位線法計(jì)算結(jié)果對(duì)比(<2 km2)

續(xù)圖4 暴雨強(qiáng)度公式法和綜合單位線法計(jì)算結(jié)果對(duì)比(<2 km2)

圖5 推理公式法和綜合單位線法計(jì)算結(jié)果對(duì)比(<2 km2)

由圖3可知,在匯水面積0.25～2.00 km2、坡度2～100范圍內(nèi),隨著設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的增大,推理公式法設(shè)計(jì)流量逐步大于暴雨強(qiáng)度公式法,匯水面積越小越容易發(fā)生,這與表3觀察到的趨勢(shì)一致。此外,由于加入坡度變量,得以知道坡度的變化對(duì)暴雨強(qiáng)度公式法和推理公式法設(shè)計(jì)流量的影響,即在相同的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期、匯水面積條件下,隨著坡度的增大,推理公式法設(shè)計(jì)流量增加率大于暴雨強(qiáng)度公式法。

由圖4可知,在匯水面積0.25～2.00 km2、坡度2～100范圍內(nèi),暴雨強(qiáng)度公式法設(shè)計(jì)流量始終大于綜合單位線法,并且兩者之間不存在固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)比暴雨強(qiáng)度公式法和綜合單位線法,市政排水和水利排澇之間的銜接標(biāo)準(zhǔn)隨匯水面積、坡度變化而變化。通過(guò)分析計(jì)算,當(dāng)匯水面積一定時(shí),坡度越大,與市政排水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的排澇重現(xiàn)期越小;當(dāng)坡度一定時(shí),匯水面積越大,與市政排水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的排澇重現(xiàn)期越大。因此,有關(guān)文獻(xiàn)通過(guò)計(jì)算洪峰流量得出的市政排水和水利排澇之間的銜接標(biāo)準(zhǔn),只是一定匯水面積、坡度條件下的特例。

由圖5可知,在匯水面積0.25～2.00 km2、坡度2～100范圍內(nèi),推理公式法設(shè)計(jì)流量始終大于綜合單位線法。對(duì)比推理公式法和綜合單位線法,在計(jì)算匯水面積小于2 km2的特小流域洪峰流量時(shí),推理公式法計(jì)算結(jié)果偏大,綜合單位線法計(jì)算結(jié)果偏小,兩者的設(shè)計(jì)流量沒(méi)有交界線。

根據(jù)上述推理公式法和綜合單位線法的對(duì)比,將匯水面積由2 km2增加到50 km2,在匯水面積0.25～50.00 km2、坡度2～100范圍內(nèi)對(duì)推理公式法和綜合單位線法進(jìn)行對(duì)比分析,見(jiàn)圖6。由圖6可知,在匯水面積0.25～50.00 km2、坡度2～100范圍內(nèi),隨著匯水面積、坡度的增大,綜合單位線法設(shè)計(jì)流量逐步大于推理公式法,這種變化趨勢(shì)幾乎和設(shè)計(jì)重現(xiàn)期沒(méi)有關(guān)系。

圖6 推理公式法和綜合單位線法計(jì)算結(jié)果對(duì)比(<50 km2)

2.2 交界線的變化

在圖3中,暴雨強(qiáng)度公式法和推理公式法的設(shè)計(jì)流量出現(xiàn)交界線,交界線以上,推理公式法設(shè)計(jì)流量小于暴雨強(qiáng)度公式法;交界線以下,推理公式法設(shè)計(jì)流量大于暴雨強(qiáng)度公式法。交界線上的面積和坡度為正比關(guān)系,交界線隨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的變化而變化。暴雨強(qiáng)度公式法和推理公式法交界線上面積和坡度的關(guān)系(<2 km2)見(jiàn)圖7。

圖7 暴雨強(qiáng)度公式法和推理公式法交界線

在圖6中,推理公式法和綜合單位線法的設(shè)計(jì)流量出現(xiàn)交界線,交界線以上,綜合單位線法設(shè)計(jì)流量大于推理公式法;交界線以下,綜合單位線法設(shè)計(jì)流量小于推理公式法。交界線上的面積和坡度為反比關(guān)系,交界線幾乎不隨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的變化而變化。推理公式法和綜合單位線法交界線上面積和坡度的關(guān)系(<50 km2)見(jiàn)圖8。

圖8 推理公式法和綜合單位線法交界線

2.3 形狀系數(shù)的變化

根據(jù)在匯水面積0.25～50.00 km2、坡度2～100范圍內(nèi)江蘇省推理公式法設(shè)計(jì)流量的計(jì)算結(jié)果,反求相同設(shè)計(jì)流量下一般性推理公式法的形狀系數(shù),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖9。由圖9可知,在一定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期下,反求得到的形狀系數(shù)隨匯水面積、坡度的減小而增大;當(dāng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期變化時(shí),反求得到的形狀系數(shù)整體隨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的增大而減小。這說(shuō)明江蘇省推理公式法的地區(qū)綜合,是全面的綜合,不僅包括流域形狀,還包括匯水面積、坡度以及重現(xiàn)期。計(jì)算中還發(fā)現(xiàn),反求得到的形狀系數(shù)隨坡度變化的靈敏度比隨面積變化高。

圖9 形狀系數(shù)的變化

3 結(jié)論

通過(guò)討論分析,暴雨強(qiáng)度公式法、推理公式法、綜合單位線法設(shè)計(jì)流量在匯水面積、平均坡度二維組合條件下呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。根據(jù)本次研究結(jié)果,對(duì)于匯水面積小于2 km2的市政排水:①暴雨強(qiáng)度公式法、推理公式法設(shè)計(jì)流量始終大于綜合單位線法;②暴雨強(qiáng)度公式法和推理公式法設(shè)計(jì)流量有交界線,交界線隨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的變化而變化;③暴雨強(qiáng)度公式法和綜合單位線法設(shè)計(jì)流量不存在固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,市政排水和水利排澇之間的銜接標(biāo)準(zhǔn)隨匯水面積、坡度變化而變化。對(duì)于匯水面積小于50 km2的特小流域,推理公式法和綜合單位線法設(shè)計(jì)流量有交界線,交界線幾乎不隨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的變化而變化。

對(duì)于市政排水設(shè)計(jì)流量,暴雨強(qiáng)度公式法、推理公式法的計(jì)算結(jié)果可以相互校核。對(duì)于市政排水和水利排澇之間的關(guān)系,暴雨強(qiáng)度公式法、綜合單位線法的計(jì)算結(jié)果可以為標(biāo)準(zhǔn)銜接提供參考?？傊?市政排水和水利排澇設(shè)計(jì)流量之間的標(biāo)準(zhǔn)銜接關(guān)系是個(gè)變量,而自變量是匯水面積和平均坡度,同時(shí)流域形狀的不同會(huì)造成標(biāo)準(zhǔn)銜接關(guān)系發(fā)生波動(dòng)。要達(dá)到兩者之間的全面銜接,除了設(shè)計(jì)流量的銜接以外,尚需考慮水位、調(diào)蓄能力、排水時(shí)間等因素。