城市河网担当着蓄积雨洪、分流下渗、调节行洪、增补地下水资源、提高水蒸发量、缓解热岛效应等方面的功能[1]。宁波市杭州湾区庵东镇水系纵横交错,涉河工程布局复杂,确定合理的防洪排涝标准对应的设计除涝水位是保证区域防洪安全的重点。文章系统分析了庵东镇区域水系特点,计算设计暴雨和设计洪水,拟定河网规划方案,建立河网水力模型,确定设计防洪排涝标准下的除涝水位,为城市合理规划治理提供依据。

1 区域概况

庵东镇位于杭州湾南岸、浙东宁绍平原中部,面积171.26 km2。区域范围内河道纵横交错,因镇域面积大、东西跨度长又北临杭州湾出海口,全镇水系复杂,涉及慈溪市4大水系中的3 个,即西北河区、西河区和中河区水系。由于研究范围内水系隶属慈溪市中河区、西河区及西北河区,是整体水系不可分割的一部分,为了论证评价范围内下垫面、河道布局与规模以及各个河区之间节制闸运行调度原则等对区域防洪排涝影响,分析计算的范围应扩展到慈溪市的中、西及西北河区,总面积717.5 km2,其中中河区面积389.5 km2,西河区及西北河区面积328.0 km2。庵东镇所在区域水系分布见图1。

图1 庵东镇所在区域水系分布

2 河网排涝计算模型

2.1 设计暴雨计算

设计暴雨是在收集各区域雨量站降雨信息的基础上,通过点雨量信息按照泰森多边形推求整个流域的面雨量,而后进行频率计算求得设计频率的雨量,选择典型暴雨进行时空分配,得到设计暴雨过程。庵东镇流域雨量站数量较多,分布较均匀,为暴雨洪水分析提供了坚实的数据支撑。本次评估所采用的雨量站与水文站情况见表1。

表1 区域雨量站分布

鉴于流域内测站雨量信息起始年份和年限不一致,按照3 个 时 段,1956年～1971年、1972年～1989年 和1990年～2012年进行雨量计算。对各时段雨量做泰森多边形,得到山区和平原逐日面雨量,加权后得到整个流域的逐日面雨量。以1 日、3 日、7 日为时段统计每年各次暴雨的1 日、3 日和7 日面雨量,从而计算得到鲈鱼逐年最大1 日、3 日和7 日面雨量,最后进行频率计算,得到设计保证率下的面雨量。计算结果见表2。

表2 暴雨频率计算成果

2.2 设计洪水

设计洪水包括洪水分区、产汇流计算。先根据流域降雨特性和下垫面特征划分产流分区,再由设计暴雨过程进行产流计算,城市化程度较高区域采用径流系数和先损后损法推求设计净雨,或采用新安江三水源模型。汇流计算采用浙江省瞬时单位线、推理公式法分别推求各子流域（产流分区）的洪水过程线,其中水库出流按水库调度方式进行。根据上述计算方法以及现状水平年下垫面实际条件,对慈溪市中河区、西河区及西北河区各个分区分别进行不同设计频率下产流计算结果见表3 和表4。

表3 西河区及西北河区各分区产水成果表 单位：万m3

表4 中河区各分区产水成果表 单位：万m3

2.3 河网规划

庵东镇规划建塘江、三八江、陆中湾、四灶浦四大纵向主排涝河道以及八塘横江横向汇流河道,逐步形成“四纵一横”的排涝河框架,见表5 和表6。

表5 西北河区骨干河道规划项目表

表6 中河区骨干河道规划项目表

2.4 河网水力计算

根据河网非恒定流计算原理,建立适合分析庵东镇所在各水系的防洪、排涝等要求的河网汇流及水利计算模型。

2.4.1 河网概化

基于工程现状和各阶段河道及水利工程规划,对河网进行概化,确保其兼容性和可扩展性。概化中着重考虑了水流输送占比较大的骨干河道,也考虑了个别输水能力有限但能沟通水系的河道；对于一些输水能力很小或端头河道,虽未考虑其输水效用,亦通过当量河宽反映其调蓄功能。

2.4.2 模型参数

河网汇流模型主要参数包括河道断面形状、尺寸、河长、糙率、陆域宽度、水闸特性及出流系数、水库或部分河道的调蓄库容。参数的率定原则如下：

识别文言句式应以理解为主，如同是“者”字句，“者”除了表示是定语后置外，还可以表示判断句，像“陈胜者，阳城人也”；还可以表示音节助词，像“今者项庄拔剑舞”；还可以作代词用，不一而足。

（1）河道长度：依据各分区水系图,通过地理信息软件直接量测；

（2）断面尺寸：实测或根据规划河道断面图量测,一般按照梯形断面概化；

（3）陆域宽度：按照各河流的单位长度汇流面积作为陆域宽度；

（4）河道糙率：根据实测河流水位和流量资料率定取值,一般介于0.02～0.04；

（5）水闸出流系数：根据实测闸前闸后水位、流量资料率定取值；

（6）调蓄库容：根据调查或规划的河道特性、水面资料分析；

（7）水闸特性：按照水闸设计资料分析得出。

2.4.3 边界条件

流量边界：山区各分区设计流量过程,有水库调蓄的分区先进行水库调洪计算,然后通过河道洪水演算至平原,其流量过程作为平原河网计算的边界条件,计算采用了慈溪市上游山区的14 个流量上边界。

外边界：采用海皇山、淡水泓10年一遇潮位过程进行水利计算。

工程规模：通过对慈溪市中河区、西河区及西北河区河道和水利工程资料调查和收集,建立模型计算的工程数据库,以确定模型内边界条件。

2.4.4 结果分析

随着中河区、西河区及西北河区骨干河道的实施,计算得出各区水位特征,见表7。

表7 水位特征值表 单位：m

根据水利计算成果,西河区20年一遇涝水位为3.19 m,西北河区20年一遇涝水位为3.24 m,中河区20年一遇涝水位为3.03 m。随着慈溪市中河区、西河区及西北河区骨干河道的实施,区域内防洪排涝能力均得到了提高。建议在城区市政设施规划建设中依据计算成果合理确定对应高程,以避免由于排水不畅而导致地内涝发生。

3 结语

城区防洪排涝规划应充分考虑现状水系分布,同时有效衔接城市总体规划和上位防洪规划,合理确定防洪排涝标准,对应计算设计洪水位,为城区路网规划、竖向规划及基础设施建设提供依据。