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1、城市水文学,城市降雨径流的计算,2009年5月,城市化与城市水文 城市化与城市暴雨径流 城市暴雨径流计算,本节内容,城市化的发展对水环境所产生的直接或间接影响,主要表现为三个城市水文问题,即城市水源资源紧缺、水质污染控制和暴雨径流控制。,10.1 城市化与城市水文过程,城市水源紧缺 随着人口增加，对水的需求量也就随之增大，产生了一个寻求充足水源这一水文第一重要的问题。 水质污染控制问题 城市化扩大时，枯水流量减小，城市污水的增加及雨水径流水质恶化，引起水源水质恶化。另外，固态及液态致病污染物的处置对地下水水质也可能产生不利影响，产生了水质污染控制问题。 暴雨径流控制问题 城市污水增多、降雨的径
2、流量变大和流速的增大，使短时间内的大流量径流发生，不可避免地要使洪峰流量增大，从而引起了洪水控制问题。,10.1 城市化与城市水文过程,10.1 城市化与城市水文过程,10.2 城市化与城市暴雨径流,城市化过程 农村阶段：土地处在耕作或放牧状况。 早期城市：大量修建城市型房屋，但仍有相当部分土地被原有植物所覆盖。 中期城市：住房、商贸中心、学校、工厂等建筑物大规模地发展和建设阶段。 后期城市：使已残留很少的原有植物缩减为零，地面完全由人工建筑和一些其他设施所覆盖。,相同暴雨及滞洪条件下城市化对径流量的影响,10.2 城市化与城市暴雨径流,城市暴雨径流特点： 暴雨径流总量增大，洪峰流量增高，出现
3、时间提前。 河道中水流流速加大，径流过程中悬浮固体及污染物浓度提高。 发生这些现象的原因可从两个方面来分析： 不透水面积增加 不透水表面所覆盖；不透水区域的下渗几乎为零；洼地蓄水大量减少；产流速度和径流量都大大增加。 汇流时间缩短 排水管渠系统的完善，增加了汇流的水力效率。导致径流量和洪峰流量加大，出现洪流,10.2 城市化与城市暴雨径流,城市暴雨径流计算意义： 为控制城市暴雨径流提供参考数据； 为设计城市雨水沟道或合流沟道设计提供依据； 为防止城市非点源水污染提供参考数据。 计算方法： 推理公式计算法 单位线法 等流时线法 暴雨径流模型模拟计算 径流系数推算法,10.3 城市暴雨径流计算,推
4、理公式 qv雨水沟道的设计流量（L/s） A排水面积（ha） i降雨强度（mm/min） q降雨强度(L/sha） K单位换算系数，等于167 径流系数，其值小于1 应用该公式需要首先确定值、i值或q值,10.3 城市暴雨径流计算,雨量参数相关概念： 降雨量、强度、历时、频率或重现期等参数 1) 降雨历时和阵雨历时 一场暴雨经历的整个时段称为阵雨历时；阵雨历时中任一连续时段称为降雨历时，均以min计。 2) 降雨量和降雨强度 降雨量：一段时间内（日、月、年）降落在一定面积上的总水量，以mm计或m3/ha计； 降雨强度：某一降雨历时（10min，20min，30min）内平均降雨量，两种表示方法
5、：q或i。,10.3 城市暴雨径流计算,3) 降雨强度的频率或重现期 单位时间内某件事情出现的次数或百分数。 例如洪水百年一遇、五十年一遇，即洪水的重现期；如以频率表达分别为1%(0.01)和2%(0.02). 4) 径流系数 地面径流量与降雨量之比。 降落到地面上的水，并不全部进入沟道。小雨时，地面湿不了；一般情况下，会发生入渗；有些降雨落到树叶山截留，有些在低洼地被截留，有些蒸发掉。,10.3 城市暴雨径流计算,推理公式中各项的确定; 1) 降雨强度i的确定 降雨的分析（1天） 同一时间降落到某一排水面A上各点的雨水，不可能同时流到设计沟段。推理公式中采用的降雨强度i应当与排水面积A的集水
6、时间t（最远一点的雨水流到设计沟段的时间）相应，如果t是10min，i应当是历时10min的最大平均降雨强度。,10.3 城市暴雨径流计算,降雨记录,10.3 城市暴雨径流计算,雨量曲线,10.3 城市暴雨径流计算,推理公式中各项的确定; 1) 降雨强度i的确定 b）降雨的分析（1年）,10.3 城市暴雨径流计算,推理公式中各项的确定; 1) 降雨强度i的确定 b）降雨的分析（1年）（选取最大的3-5组，丰水年多些，旱年少些）,10.3 城市暴雨径流计算,推理公式中各项的确定; 1) 降雨强度i的确定 c）降雨的分析（10年）（选取最大的3-5组，丰水年多些，旱年少些）,10.3 城市暴雨径流
7、计算,推理公式中各项的确定; 1) 降雨强度i的确定 c）降雨的分析（10年）（选取最大的3-5组，丰水年多些，旱年少些）,10.3 城市暴雨径流计算,推理公式中各项的确定; 1) 降雨强度 i 的确定 d）城市降雨公式,10.3 城市暴雨径流计算,推理公式中各项的确定; 1) 降雨强度i的确定 e）设计降雨历时 t 求取,t设计降雨历时（排水面积的集水时间, min） t1地面集水时间，min t2沟道中流行的时间，min L集中点上游各沟段长度，m 相应各沟段的设计流速，m/s,10.3 城市暴雨径流计算,推理公式中各项的确定; 2) 径流系数 的确定 影响径流系数主要因素是地面的透水性和坡度。 降雨情况，例如久雨或暴雨都会提高径流系数。,
