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摘要:根据异常降雨频频发生,损害严重的特点,在规划设计中如何应对,提出对策建议,供参考
关键词;城市规划;降雨特点;雨水利用
1 异常降雨的特点
随着全球气温逐年不断升高,恶劣气候、天气、连续干旱、异常降雨频频发生,对各行各业冲击巨大,我们水利行业首当其冲。异常降雨主要表现在降雨时间历时长,强度大,冲击力大,破坏性强等特点。例如2006年8月4日台风“派比安”广东省佛山市西樵镇出现特大暴雨,其中1小时降雨量达86.4mm,5小时降雨量达238.1mm,超过100年一遇,造成直接经济损失达6.87亿元。在平年降雨量少、干旱闻名的雷州半岛西南部,在2007年已连续干旱两年时,而在 8月9至11日,突降特大暴雨,就是 闻名的雷州“07.8”洪水。暴雨中心的幸福农场雨量站最大24小时降雨量达到1188.2mm,最大1小时降雨量达到153.6mm,也就是差不多把1年设计降雨量集中到1天,1天设计降雨量集中到1小时来降,这样降雨我们历史上未曾遇到,造成直接经济损失达1.83亿元。广州市2010年“5.7”特大暴雨,1小时最大雨量和3小时连续降雨量分别为99.1毫米和199.5毫米,远远超过广州市历史上1小时最大降雨量的2005年(90.5毫米)和3小时最强降雨的1975年(141.5毫米),造成直接经济损失达5.438亿元。
2 应对策略
异常降雨对我们现有水利工程运行管理和今后规划设计工作冲击和挑战巨大。不能简单对群众说这次降雨达到多少年一遇,超过设计标准。若是过几年又一遇这样降雨,或者24小时的降雨可能还达不到10年一遇,而其中的3小时降雨量可能超过百年以上一遇,又如何解释呢?工程设计运行期一般是几十年甚至一百年,所以,规划设计要考滤日后几十年甚至几百年自然灾害的各种各样考验和挑战,也就是要求规划设计工作者必须具有科学发展观的战略思想,与时俱进,勇于创新,敢于突破,尽做到具备科学性、前瞻性。
应对异常降雨,笔者认为应采取如下措施:1)在规划设计中建议当地政府,建立应急预案。2)城市规划时,区域内不能全部硬底化,并确保城区的硬化地面中,可渗透地面积不低于40%。3)做好水土保持、生态保护和修复。4)在可用调蓄、储水的鱼塘或湖泊要用规划红线保护起来,不能填占他用。5)在适当位置增加设置建设调蓄塘(湖)或水库。6)排水建筑物尺寸可适当加大,预留富余度。7)根据天气预报,通过提前开启排水设备进行预排,能使调蓄塘(湖)和河涌腾出大部分容量来容纳异常强降雨所产生的水量。
3 分析在雨水利用中的应用
3.1 可利用雨水资源量的计算
在各城市进行雨水利用规划或具体雨水利用项目设计时,需要对本地区或项目的可利用雨水资源量有一个总体把握。可按式(2)估算年均可利用雨水资源量:
根据对南、城市降雨特点的统计分析,有不少城市特别是北方大部分城市,非雨季月份的降雨量少,很难直接进行收集利用,在评价城市的可利用雨水资源量时不计这部分降雨量更为合理。故引入雨水利用季节折减系数计算年均可利用雨水资源。季节折减系数是指雨季降雨比较集中且雨量较多月份的降雨量之和与全年的降雨总量的比值,即不考虑非雨季降雨量少且难以利用的部分雨水量。
(1)根据市的降雨资料和应用经验,以5~9 月这5 個降雨量最大且集中的月份作为雨季计算季节折减系数(4 月和10 月降雨量为21.2 mm 和21.8 mm)。北方其他城市的雨季基本与北京类似,因此,以北京为参照,也按这5 个月计算季节折减系数(为4~ 8 月),雨季应适当延长,如分别按4~ 10 月和3~ 10月计算季节折减系数比较合理,计算结果分别为0.85和0.84。这种方法简单,但由于城市降雨量更大且更均匀,如果也以这5 个月为雨季计算南方城市的季节折减系数,则其值偏小(成都为0.84,其他多在0.6~ 0.7),这显然会低估城市可利用雨水资源量。
(2)另一种方法是不以固定月份来划分雨季,而是以多年平均月降雨量的某个值为雨水的可利用基准来计算季节折减系数,即多年平均月降雨量大于该值的月份的降雨量之和与年均总降雨量的比值。
显然,选取基准值不同,季节折减系数也不同,南方城市大部分变化幅度不到5%,在计算可利用雨水资源量时可不考虑季节折减系数;而北方城市季节折减系数变化幅度较大。因此,建议按后一种方法选用季节折减系数,并可以30 mm 基准值的雨水利用季节折减系数0.88(两种方法的计算结果相同)为参照,都采用30 mm 为基准值。
需要说明,在计算具体雨水收集利用工程项目的雨水利用量时,如果采用了初期雨水弃流[1~ 3],则应该根据设计的弃流量,在式(2)中再乘以一个弃流系数。
3.2 对城市雨水利用规划和系统设计的影响
城市雨水利用规划和系统设计应根据当地的自然条件,综合城市各种因素,既考虑充分利用当地的雨水资源量,又考虑全年降雨的不均匀性对雨水利用的不利影响,科学规划,合理设计城市雨水利用方案。综合上述对南、北方降雨特点的分析,城市雨水利用规划及系统的设计应注意:
(1)我国南、北方城市降雨特点有比较鲜明的差异,从多年月平均降雨量分布来看,在开展雨水利用时,可参考上述降雨特点的分析。要注意个别城市降雨的特殊性,应用时应结合本地的降雨特点灵活掌握。
(2)在估算或评价当地可利用雨水资源量时,须用季节折减系数修正计算结果。
(3)城市的雨水利用系统可能在近半年的时间里处于闲置状态,在设计雨水利用系统和处理工艺时应认真考虑;而南方多数城市雨水利用系统基本可以全年运行,系统利用率比北方高,尽管各月的利用量也不相同。
(4)南方雨水资源比北方丰富,适宜应用耗水量相对较大的雨水利用设施,如与景观水相结合的雨水综合利用设施;北方雨水资源量相对较少,蒸发量却很大,在利用雨水营造水景观时,应控制水景观规模,通过水量平衡分析确定合适的规模(这点在本文中不作详细讨论)。
(5)在设计城市雨水利用系统时,应参考不均匀系数,注意系统规模的合理确定。避免一味求大造成投资效益低下。
关键词;城市规划;降雨特点;雨水利用
1 异常降雨的特点
随着全球气温逐年不断升高,恶劣气候、天气、连续干旱、异常降雨频频发生,对各行各业冲击巨大,我们水利行业首当其冲。异常降雨主要表现在降雨时间历时长,强度大,冲击力大,破坏性强等特点。例如2006年8月4日台风“派比安”广东省佛山市西樵镇出现特大暴雨,其中1小时降雨量达86.4mm,5小时降雨量达238.1mm,超过100年一遇,造成直接经济损失达6.87亿元。在平年降雨量少、干旱闻名的雷州半岛西南部,在2007年已连续干旱两年时,而在 8月9至11日,突降特大暴雨,就是 闻名的雷州“07.8”洪水。暴雨中心的幸福农场雨量站最大24小时降雨量达到1188.2mm,最大1小时降雨量达到153.6mm,也就是差不多把1年设计降雨量集中到1天,1天设计降雨量集中到1小时来降,这样降雨我们历史上未曾遇到,造成直接经济损失达1.83亿元。广州市2010年“5.7”特大暴雨,1小时最大雨量和3小时连续降雨量分别为99.1毫米和199.5毫米,远远超过广州市历史上1小时最大降雨量的2005年(90.5毫米)和3小时最强降雨的1975年(141.5毫米),造成直接经济损失达5.438亿元。
2 应对策略
异常降雨对我们现有水利工程运行管理和今后规划设计工作冲击和挑战巨大。不能简单对群众说这次降雨达到多少年一遇,超过设计标准。若是过几年又一遇这样降雨,或者24小时的降雨可能还达不到10年一遇,而其中的3小时降雨量可能超过百年以上一遇,又如何解释呢?工程设计运行期一般是几十年甚至一百年,所以,规划设计要考滤日后几十年甚至几百年自然灾害的各种各样考验和挑战,也就是要求规划设计工作者必须具有科学发展观的战略思想,与时俱进,勇于创新,敢于突破,尽做到具备科学性、前瞻性。
应对异常降雨,笔者认为应采取如下措施:1)在规划设计中建议当地政府,建立应急预案。2)城市规划时,区域内不能全部硬底化,并确保城区的硬化地面中,可渗透地面积不低于40%。3)做好水土保持、生态保护和修复。4)在可用调蓄、储水的鱼塘或湖泊要用规划红线保护起来,不能填占他用。5)在适当位置增加设置建设调蓄塘(湖)或水库。6)排水建筑物尺寸可适当加大,预留富余度。7)根据天气预报,通过提前开启排水设备进行预排,能使调蓄塘(湖)和河涌腾出大部分容量来容纳异常强降雨所产生的水量。
3 分析在雨水利用中的应用
3.1 可利用雨水资源量的计算
在各城市进行雨水利用规划或具体雨水利用项目设计时,需要对本地区或项目的可利用雨水资源量有一个总体把握。可按式(2)估算年均可利用雨水资源量:
根据对南、城市降雨特点的统计分析,有不少城市特别是北方大部分城市,非雨季月份的降雨量少,很难直接进行收集利用,在评价城市的可利用雨水资源量时不计这部分降雨量更为合理。故引入雨水利用季节折减系数计算年均可利用雨水资源。季节折减系数是指雨季降雨比较集中且雨量较多月份的降雨量之和与全年的降雨总量的比值,即不考虑非雨季降雨量少且难以利用的部分雨水量。
(1)根据市的降雨资料和应用经验,以5~9 月这5 個降雨量最大且集中的月份作为雨季计算季节折减系数(4 月和10 月降雨量为21.2 mm 和21.8 mm)。北方其他城市的雨季基本与北京类似,因此,以北京为参照,也按这5 个月计算季节折减系数(为4~ 8 月),雨季应适当延长,如分别按4~ 10 月和3~ 10月计算季节折减系数比较合理,计算结果分别为0.85和0.84。这种方法简单,但由于城市降雨量更大且更均匀,如果也以这5 个月为雨季计算南方城市的季节折减系数,则其值偏小(成都为0.84,其他多在0.6~ 0.7),这显然会低估城市可利用雨水资源量。
(2)另一种方法是不以固定月份来划分雨季,而是以多年平均月降雨量的某个值为雨水的可利用基准来计算季节折减系数,即多年平均月降雨量大于该值的月份的降雨量之和与年均总降雨量的比值。
显然,选取基准值不同,季节折减系数也不同,南方城市大部分变化幅度不到5%,在计算可利用雨水资源量时可不考虑季节折减系数;而北方城市季节折减系数变化幅度较大。因此,建议按后一种方法选用季节折减系数,并可以30 mm 基准值的雨水利用季节折减系数0.88(两种方法的计算结果相同)为参照,都采用30 mm 为基准值。
需要说明,在计算具体雨水收集利用工程项目的雨水利用量时,如果采用了初期雨水弃流[1~ 3],则应该根据设计的弃流量,在式(2)中再乘以一个弃流系数。
3.2 对城市雨水利用规划和系统设计的影响
城市雨水利用规划和系统设计应根据当地的自然条件,综合城市各种因素,既考虑充分利用当地的雨水资源量,又考虑全年降雨的不均匀性对雨水利用的不利影响,科学规划,合理设计城市雨水利用方案。综合上述对南、北方降雨特点的分析,城市雨水利用规划及系统的设计应注意:
(1)我国南、北方城市降雨特点有比较鲜明的差异,从多年月平均降雨量分布来看,在开展雨水利用时,可参考上述降雨特点的分析。要注意个别城市降雨的特殊性,应用时应结合本地的降雨特点灵活掌握。
(2)在估算或评价当地可利用雨水资源量时,须用季节折减系数修正计算结果。
(3)城市的雨水利用系统可能在近半年的时间里处于闲置状态,在设计雨水利用系统和处理工艺时应认真考虑;而南方多数城市雨水利用系统基本可以全年运行,系统利用率比北方高,尽管各月的利用量也不相同。
(4)南方雨水资源比北方丰富,适宜应用耗水量相对较大的雨水利用设施,如与景观水相结合的雨水综合利用设施;北方雨水资源量相对较少,蒸发量却很大,在利用雨水营造水景观时,应控制水景观规模,通过水量平衡分析确定合适的规模(这点在本文中不作详细讨论)。
(5)在设计城市雨水利用系统时,应参考不均匀系数,注意系统规模的合理确定。避免一味求大造成投资效益低下。