[发明专利]一种无实测水文资料情况下雨源型河流的水面线计算方法

说明书

本发明公开了一种无实测水文资料情况下雨源型河流的水面线计算方法，包括以下步骤：建立降水‑径流模型，将雨源型河道的汇水区域划分为多个子汇水区；建立雨水管道模型；根据各子汇水区与雨水管道的汇流关系，将各子汇水区与雨水管道的排水节点进行连接；构建降雨数据，将降雨数据输入至降水‑径流模型中；运行降水‑径流模型计算出各管道节点、管线、子汇水区和汇入河道的雨水排口的流量随时间的变化关系；根据河网数据构建河道一维动力模型；将汇入河道的雨水排口的流量随时间的变化关系流量数据耦合到河道一维动力模型中，计算得到雨源型河道水面线、流量及流速。能够快速精确地计算无实测水文资料下雨源型河道的水面线，可操作性强。

技术领域

本发明涉及给排水技术领域，具体涉及一种无实测水文资料情况下雨源型河流的水面线计算方法。

背景技术

雨源型河流体量较小，流域内的径流主要来源于降雨，由于缺乏天然水源补给，形成了有雨即有流量，无雨则基本断流的现象。同时由于缺少天然径流，环境容量不足，存在自净能力差，一旦有污水排入河道极易形成黑臭的问题，治理过程复杂困难。与自然河流利用降雨以地表水和地下水的形式储存并缓慢释放，以维持河流稳定流量不同，雨源型河流由于城市化进程，自然地表形态变化，水源涵养能力下降，而在之前的排水系统设计中河流以排水防涝功能为主，河道截弯取直，断面统一梯形，硬化严重形成“三面光”的景观，破坏了河流的生态修复功能，削弱了污染自净能力。而我国多处于季风区，四季降水量变化大，70％降雨集中在夏季，形成了暴雨期洪涝频繁，干旱季节河道干涸的现象。随着城镇经济和人口的迅速增长，入河污染负荷增加，河流水质水量难以保障，城市雨源型河流的黑臭问题较为普遍。

水面线的计算是计算水力学的重要内容，是河道整治的基础工作,其推算结果直接影响到河道断面的规划设计,进而影响到河道整治的工程量和工程造价。水面线的计算结果偏低会导致堤防建设防水效果较差，洪水来临时无法起到堤防应有的作用；计算结果较高会导致堤防建设偏高，增加建设成本。总之，正确的求解河道水面线在河流治理和岸边防护等方面有着不可忽视的意义。

雨源型河道的水位和流量是动态变化的，准确科学的求解雨源型河道的水面线是一个难题。目前，常用的方法是采用《室外排水设计规范》(2016年版)GB50014-2006中推理公式法计算：

式中：

Q——雨水管段设计流量(L/s)；

——综合径流系数，非城市建设区采用0.15～0.20，城市建设区采用0.65。

F——雨水管段汇水面积(hm²)，与子排水区面积匹配；

q——暴雨强度[L/(s·hm²)]，暴雨强度公式如下：

式中：

q——设计暴雨强度[L/(s·hm²)]；

t——降雨历时(min)；

P——设计重现期(a)；

A₁,C,b,n——参数，根据统计方法进行计算确定。

雨水管渠的降雨历时计算：

t＝t₁+t₂

式中：

t——降雨历时(min)；

t₁——地面集水时间(min)，视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5～15min；

t₂——管渠内雨水流行时间(min)。