城市防洪规划

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第七章 城市防洪规划,第一节 城市防洪标准和总体规划,第二节 城市防洪规划的内容及程序,第三节 城市防洪措施,第四节 防洪规划方案效益分析,第五节 防洪规划水文水力计算,1,第一节 城市防洪标准和总体规划,一、城市洪水问题,城市上游洪水对城区的威胁。可能来自城市上游江河洪水泛滥，山区洪水，上游区域排水，或水库的下泄流量。解决这类问题属城市防洪范畴。,城市本身暴雨引起的洪水。由于城市不断扩张，这一问题会变得愈加尖锐。这是城市排水面临的问题。,城市本身洪水下泄造成的下游地区洪水问题。由于城区不透水面积增加，排水系统管网化，河道治理等使得城市下泄洪峰成数倍至十几倍增长，对下游洪水威胁是逐年增加的，构成了城市下游地区的防洪问题。,2,二、,城市防洪,设计标准确定的基本原则,城市防洪标准关系到防洪工程规模、投资及建设期限等问题。目前我国对城市防洪标准是根据城市具体情况，由设计部门提出意见，报请有关主管部门审核批准。因此，适当提高防洪标准，是今后城市防洪建设的主要任务。,在确定城市防洪工程设计标准时，除了进行保护范围内的安全效益与工程造价比较外，还应考虑以下基本事项：,1.,充分调查研究历次洪水的成因及灾害情况。,2.,根据防护对象在国民经济中的作用、受洪水威胁的程度、洪水所造成的淹没损失、工程修复难易程度以及人口多少等。,3,3.,根据城市防洪建设的需要与投资的可能，全面规划，分期实施，对近远期工程分别定出不同的防洪标准。,4.,在同一城市中，可以根据市区、工业区、郊区等不同防护对象的重要性，采用不同的防洪标准。,5.,对超过设计标准的洪水，应采取对策性措施（如分洪、滞洪、临时扒口、水库调洪等）。,6.,与流域防洪规划相适应，不得低于流域防洪标准。,三、城市防洪总体规划的基本原则,我国许多滨临江河，常受洪水威胁。因此，做好城市防洪总体规划是直接关系到城市安全，工程技术、经济是否合理的大事，必须予以足够的重视。,4,1.,做城市防洪总体规划时，要贯彻全面规划、综合治理、防治结合、以防为主的方针。在充分发挥堤防作用的同时，进行全面规划、综合治理，因地制宜，因害设防，以达到提高防洪标准、保护城市工业生产和人民生命财产安全。,2.,城市防洪总体规划不仅要与流域防洪规划相配合，与城市总体规划相协调，而且还要兼顾市政建设各有关部门的要求。,3.,根据城市大小及其重要性，在充分分析防洪工程效益的基础上，合理选定城市防洪标准。重要城市，对超过设计标准的特大洪水要作出对策性方案。,4. 要充分发挥城市防洪工程的防洪作用，并考虑与流域防洪设施的联合运用。修建水库和分（蓄）洪工程时，要尽可能地考虑综合利用。,5, 5.,从实际出发，因地制宜，就地取材，提高投资效益。,6.,区别轻、重、缓、急，近、远期相结合，全面规划，分期实施。随着城市不断发展，逐步提高城市防洪设施的抗洪能力。,7.,结合城市特点，考虑保护环境、美化城市。,8.,强调非工程措施的防洪作用。,四、沿江河城市防洪总体规划,我国沿江河城市的地理位置、流域特性、洪水特征、防洪现状以及社会经济状况等千差万别。在考虑总体规划时要从实际出发，因地制宜。,6,1.,以城市防洪设施为主，与流域防洪规划相配合,首先应以提高城市防洪设施标准为主，当不能满足城市防洪要求或达不到技术经济合理时，需要与流域防洪规划相配合（如修建水库，分洪蓄洪等），并纳入流域防洪规划。对于流域中可供调蓄的湖泊，应尽量加以利用，采取逐段分洪、逐段水量平衡的原则，分别确定防洪水位。对于超过设计标准的特大洪水，规划上要作出必要的对策性方案。,2.,泄蓄兼顾，以泄为主,市区内河道一般较短，河道泄洪断面往往被市政建设侵占而减小，影响泄洪能力，所以城市防洪总体规划应按泄蓄兼顾，以泄为主的原则；尽量采用加固河岸，修筑堤防，河道整治等措施，加大泄洪断面，提高泄洪能力。在无法以加大泄量来满足防洪要求或技术经济不合理时，才考虑修建水库或滞洪区来调蓄洪水。修建水库和滞洪区还应考虑综合利用，提高综合效益。,7,3.,因地制宜，就地取材,城市防洪总体规划要因地制宜，从当地实际情况出发，根据防护地段保护的重要性和受灾损失等情况，可以分别采取不同防洪标准。构筑物选型要体现就地取材的原则，并与当地环境相协调。,4.,全面规划，分期实施,总体规划要根据选定的防洪标准，按照全面规划，分期实施，近、远期结合，逐步提高的原则来考虑。对现有工程应充分利用，加以续建、配套、加固和加高。根据人力和财力的可能性分期分批实施，尽快完成关键性工程设施并及早发挥作用，为后续治理工作奠定基础。,8,5.,与城市总体规划相协调,（,1,）滨江河堤防作为交通道路、园林风景时，堤宽与堤顶防护应满足城市道路、园林绿化要求，岸壁形式要美观。,（,2,）堤线布置应考虑城市规划要求，以平顺为宜。堤距要充分考虑行洪要求。,（,3,）堤防与城市道路桥梁要尽量正交，与桥头防护构筑物衔接要平顺，以免水流冲刷。通航河道应满足航运要求。,（,4,）通航河道，城市航运码头布置不得影响河道行洪。码头通行口高程低于设计洪水位时，应设置通行闸门。,（,5,）支流或排水渠道出口与干流防洪设施要妥善处理，以防止洪水倒灌或排水不畅，形成内涝。当两岸地形开阔，可以沿干流和支流两侧修筑防洪墙，使支流泄洪畅通。在市区内，应不影响城市美观。,9,五、山区城市防洪总体规划,山区河流两岸的城市，不仅受江河洪水威协，而且受山洪的危害更为频繁。山洪沟一般汇水面积较小，沟床纵向坡度大，洪水来得突然，水流湍急，挟带泥砂，破坏力强，对城市具有很大危害。, 山区城市防洪总体规划，一般应考虑以下事项：,1.,与流域防洪规划相配合,山区城市防洪一般包括临江、河地段防护和山洪防治两部分。临江、河地段防洪规划，可参照上述沿江、河城市防洪总体规划注意事项进行。当依靠修筑堤防加大泄量仍不能满足防洪要求时，可以结合城市给水、发电、灌溉，在城市上游修建水库来削减洪峰。但是，水库设计标准要适当提高，以确保城市安全。,10,2.,工程措施与植物措施相结合,对水土流失比较严重、沟壑发育的山洪沟，可采用工程措施与生物措施相结合。工程措施主要为沟头防护，修筑谷坊、跌水、截洪沟、排洪沟和堤防等；植物措施主要为植树、种草，以防止沟槽冲刷，控制水土流失；使山洪安全通过市区，消除山洪危害。,3.,按水流形态和沟槽发育规律分段治理,山洪沟的地形和地貌千差万别，但从山洪沟的发育规律来看，具有一定的规律性。,上游段为集水区。防治措施主要为植树造林，挖鱼鳞坑，挖水平沟，水平打垅，修水平梯田等。防止坡面侵蚀，达到蓄水保土。,11,中游段为沟壑地段。水流在此段有很大的下切侧蚀作用。为防止沟谷下切引起两岸崩塌，一般多在冲沟上设置多道谷坊，层层拦截，使沟底逐渐实现川台化，为农林牧业创造条件。, 下游段为沉积区。由于山洪沟坡度减缓，流速降低，泥砂淤积，水流漫溢，沟床不定。一般采取整治和固定沟槽，使山洪安全通过市区，排入干流。, 4.,全面规划，分期治理,山洪治理应全面规划。在治理步骤上可以将各条山洪沟，根据危害程度区别轻重缓急；在治理方法上应先治坡，后治沟，分期治理。集中人力和物力，在实施工程措施的同时，做好水土保持工作，治好一条沟后，再治另一条沟。,12,5.,因地制宜地选择排泄方案,（,1,）当有几条山洪沟通过市区时，应尽可能地就近、分散排至干流。,（,2,）当地形条件许可时，山洪应尽量采取高水高排，以减轻滨河地带排水负担。,（,3,）当山洪沟汇水面积较大，市区排水设施承受不了设计洪水时，如果条件允许也可在城市上游修建截洪沟，把山洪引至城市下游排入干流。,（,4,）如城市上游无条件修建截洪沟，而有条件修水库时，可以修建防洪水库来削减洪峰流量，以减轻市区防洪设施的负担。,13,1.,正确确定设计高潮位和风浪侵袭高度,沿海城市不仅遭受天文潮袭击，更主要的是来自风暴潮，特别是天文潮和风暴潮相遇，往往使城市遭受更大灾害。因此，必须详细调查研究、分析海潮变化规律，正确确定设计高潮位和风浪侵袭高度。然后针对不同潮型，采取相应的防潮设施。,六、沿海城市防潮总体规划,沿海潮汛现象比较复杂，不同地区潮型不同，潮差变化较大。防潮工程总体规划一般考虑以下事项：,14,3.,要充分考虑海潮与洪水的遭遇,河口城市除受海潮袭击外，还受河道洪水的威协；而海潮与洪水又有各种不同的遭遇情况，其危害也不尽相同，因此要充分分析可能出现最不利的遭遇，以及对城市的影响。特别是出现天文潮、风暴潮与河道洪水三碰头时，其危害最为严重。在防洪措施上，除了采取必要的防潮设施外，有时还需要在河流上游采取分（蓄）洪设施，以削减洪峰；在河口适当位置建防潮闸，以抵挡海潮影响。,海中伸入或作硬性改变，以免影响海水在岸边的流态和产生新的冲刷或淤积。有条件时可保留一定的滩地。在滩地上种植芦苇，起到防风、削浪和促淤作用。,2.,要尽可能符合天然海岸线,沿海城市的海岸和海潮的特性关系密切，必须充分掌握这方面的资料。天然海岸线是多年形成的，一般比较稳定。因此，总体布置要尽可能地不破坏天然海岸线，不要轻易向,15,构筑物造形要美观，使其与优美的环境相协调。,沿海城市码头建设规模较大，占用城市海岸较长，对城市防潮是个有利条件，应很好配合利用，使防潮设施与港口码头建设协调一致。但应注意码头建设不要侵占行洪河道，避免入海口受阻，增加洪水对城市的威胁。,4.,与市政建设和码头建设相协调,为了美化环境，常在沿海地带建设滨海道路，滨海公园，以及游泳场等。防潮工程在考虑安全和经济的情况下，,16,5. 因地制宜选择防潮工程结构形式和消浪设施,当海岸地形平缓，有条件修建海堤和坡式护岸时，应优先选用坡式护岸，以降低工程造价。为了降低堤顶高程，通常采用坡面加糙的方法来有效地削减风浪。, 当海岸陡峻，水深浪大，深泓逼岸时，应采用重力式护岸，以保证工程效益和减少维修费用。,做好基础处理，防止对基础冲刷。有条件时也可采用修筑丁坝、潜坝等挑流消浪设施。当防潮构筑物上部设有防浪墙时，其迎水面宜做成反弧形，使风浪形成反射，以降低堤顶高程，节约投资。,17,城市防洪规划既是江河流域治理的组成部分，又是城市建设总体规划的分项内容。因此，城市防洪规划必须结合流域治理规划的精神，符合城市总体规划的要求。就城市规划而言，分总体规划和详细规划两大阶段，防洪规划的编制内容在深度上应与城市总体规划阶段相一致。在城市总体规划阶段，防洪规划的主要内容是在收集各类资料的基础上，进行防洪工程有关的设计洪水计算和粗略的水力计算，确定防洪标准，提出技术先进、经济合理、切实可行的方案。,第二节 城市防洪规划的内容及程序,在总体规划阶段，城市防洪一般工作程序为：,收集基础资料,确定防洪标准,拟定防洪方案,方案最终审定,18,料，旨在了解城市的性质、规模及城市功能分区，为确定防洪标准和具体措施提供依据。这部分资料可向当地城建部门收集，通过查阅地方志（县志、州志、府志等）了解历史洪水灾情。,（,2,）水文气象资料：城市所在地区的历年降雨量，河流水位、流速、流量、含沙量、冲刷深度、淤积厚度、风向、风速等实测资料，历史洪水痕迹标高、淹没范围及洪水流量等。这些资料可向当地或附近的气象站、水文站索取或抄录。在抄录河流流量资料时，最好抄录相邻三个水文站的实测值，以便上下游对照。实测系列越长，水文计算成果越精确。因此，如水文站的记录系列不长，应设法延长或补齐系列。有的城镇可能没有现成的历史洪水淹没资料，规划工作,1.,基本资料收集、整理和分析,（,1,）城市规划资料：城市现状、城市总体规划图、规划说明书、历史上受淹没的记载及对防洪的要求。通过以上资,19,（,3,）流域的自然地理及治理规模资料：城市上游流域内的水系、地形、地质、地貌、土壤 、植被等；流域的面积、形状（如矩形、条形、扇形等）、坡度、平均宽度等；河道的长度、纵坡、断面形成（如形、宽浅式、窄深式等）、河流两岸治导线的位置、走向及流域内的水土保持情况；现有及规划水库的蓄水标高、库容、各种频率的下泄流量、水库与城市的距离等；流域内的其他水利工程设施等。,者应亲自调查访问，用洪水痕迹标高（洪水水位），根据地形的变化，草绘出历史洪水淹没线，并标明年份，供规划参考。,2.,确定防洪标准,(1),城市防洪标准应根据城市重要程度、自然地理和水文气象特征、经济条件和城市发展要求以及其它因素综合分析后确定。,20,(2),由于流域防洪规划和城市总体规划的主导地位，选择的城市防洪标准不能与之矛盾。,(3),随着流域及城市防洪工程的进程和城市经济实力提高，在规划的各阶段可能采用不同的防洪标准，并逐步提高标准。,(4),在同一城市，不同地区和不同防护对象的重要性和其它因素不同，可以根据具体情况采用不同的防洪标准。尤其是对于一些重要的保护对象如核电站、发电厂、变电站、重要桥梁、排水泵站、交通要道口等地点可以提高防洪标准，以保障人民生活和工业生产的正常运行。,21,3,.,拟定防洪方案,通过水力分析计算，对现有防洪工程进行论证，如河道泄洪能力、泵站排水能力、堤防高程、闸站状况、水库病险分析、重点防护对象是否达防洪设计标准等，分析城市防洪存在的问题和隐患。为了减少方案筛选的工作量，应先经分析后，提出几个具有代表性的防洪规划方案，进行技术、经济、社会、环境等方面的综合评价和论证，最后从中选择较优的方案作为推荐方案。,4.,方案最终审定,对推荐方案的各项计算内容用文字、表格和图编制方案说明书，按一定的标准估算防洪规划各项工程实施所需投资金额。方案报请有关部门审议和上级水行政机构审批通过后，最终确定所选定的规划方案。,22,在城市详细规划阶段，防洪规划主要是加深加细上一阶段的内容，使防洪工程规划更加具体、准确、合理，为施工设计提供技术依据。具体步骤是：,1.,整理和复核设计洪水流量计算成果。,2.,进行精确的水力计算，确定工程措施的建筑材料和结构形式，确定工程各部位的尺寸，如宽度、厚度、深度、高度、坡度等。,3.,绘制防洪工程平面图及重要工程的纵横断面图。,4.,编制说明书及提出近期修建项目的概算投资金额。,23,上游防洪工程措施：,1.,疏通和治理城市上下游河道，增加河道过水能力，或者使河流改道，直接进入城市下游区域；,2.,建造堤防和防洪墙保护城市，阻挡洪水侵入，傍临大江大河的城市大部分采用这一措施；,3.,在城市上游修建防洪水库储蓄洪水，以达到削减洪峰的目的。这类工程要结合水资源开发、发电、渔业、航运诸方面综合考虑。为了防止水库失事造成严重后果，还应制定水库失事的应急措施；,一、城市防洪工程措施,第三节 城市防洪措施,24,市区防洪工程措施,（一）排水工程措施：城市排水主体工程是管渠排水系统，将城区雨洪尽快排出。全面解决城市雨洪问题，应结合各城市具体情况，采取综合治理措施来减小、延缓和调节城市雨洪，削减洪峰和减少洪量。,（二）综合,工程,措施:,1. 建立人工蓄洪池塘。在雨洪流量较大时储存一部分洪量，而流量下降时排出，以达到削减洪峰作用。,2. 设立等高绿地。在广场和住宅区周围沿等高线设置绿地，使雨水进入绿地后再排出，增加下渗量和降低汇流速度，减小地表径流，削减洪峰流量。,4.,在城市上游建造分洪区分洪。减缓稀遇大洪水对下游城市的威胁。这是面临江河的重大城市才有可能采取的一类耗资大、影响广的措施，必须经过详尽的论证。,25,4. 利用屋顶蓄水滞水。采用屋顶蓄水池或屋顶花园；增大屋顶铺面糙率，如波状屋顶、砾石屋顶等，束狭落水管使屋顶雨水滞蓄。,5. 采用透水性排水管道。多孔的排水管道可以增加透水量，使排水流量降低。,6. 地下水回灌。利用枯井、深水井对雨水进行地下水回灌。,下游防洪工程措施,1.,疏通和整治汇水河道；,2.,建造下游河道堤防；,3.,减小上游城市下泄洪量和洪峰流量。,3. 采用透水铺面。可铺砌透水沥青公路，多孔混凝土广场，砖、砾石人行道和巷道，增加下渗量。,26,植树绿化 在城市上游集水区域和城区植树或种草，增加土壤下渗和滞水能力，降低和延缓洪峰；,洪水预报和警报 编制洪水预报方案，根据当地降水或上游洪水情况预报城市水位和流量，在洪水来临之前通告群众和有关部门，及时做好抗洪工作；,洪水调度 结合洪水预报方案和洪水警报制定合理的洪水调度方案，降低洪水对城市的威胁程度；,洪水保险 对遭受洪涝灾害的个人及集体支付赔偿，使国家用于水利建设和救灾损失的资金得到合理的应用。,二、城市防洪非工程措施,27,水利管理条例,国家和地方有关主管部门根据具体情况颁布水利方面的有关管理条例。,城市水利规划,制定合理的水利布局方案并留有充分的发展与改进的余地。,28,一、防洪效益分析,如果流域和城市有比较充分的各种淹没情况下洪涝损失灾情统计资料，则对于一个防洪规划方案可以分别求出方案实施前后的多年平均洪灾损失，二者之差即为该防洪方案的防洪效益。一个完整的防洪规划方案应该全面包括工程防洪措施和非工程防洪措施，为了便于分析和对比，下面将分别从工程防洪措施和非工程防洪措施二种情况出发，分析各种防洪方案的洪灾损失及其防洪效益。,第四节 防洪规划方案效益分析,（一）工程措施防洪效益,图7-1绘出了某流域以工程防洪措施（如水库、堤防、河道整治或分洪工程等）组成三种具有不同防御能力（即防洪标准）的防洪方案的洪灾损失示意图。,29,图中线，分别表示序号为,1,，,2,，,3,三种方案的年洪灾损失频率曲线；线表示防洪规划方案实施前的年洪灾损失频率曲线。水平坐标,p,表示累积频率。图中,p,1,、,p,2,、,p,3,分别表示三种方案的防洪能力，,p,4,表示在流域现状下河道抗御洪水的能力。从图可看出，工程防洪措施的防洪作用首先表现在减小了成灾洪水的频率，或是说提高了防洪系统的抗御洪水的能力；其次是大大地减轻了成灾洪水的洪灾损失。,根据图7,-1,年洪灾损失频率曲线的成果，可分别求出4 种不同情况的年洪灾损失数学期望值，即多年平均洪灾损失。未实施防洪规划方案前的多年平均洪灾损失与任一防洪方案多年平均洪灾损失的差值即为该方案的防洪效益。,30,(1),(2),(3),(4),S,P(%),0 25 50 75,图7-1,工程措施防洪效益分析示意图,31,（二）非工程措施防洪效益,这里只着眼于对具有潜在洪水威胁的洪泛区采用洪泛区土地利用规划、抗洪防护措施、洪灾预警与撤离安排等非工程防洪措施所组成的防洪方案的分析。由前述可知，洪泛区内的非工程防洪措施不具有调控洪水的能力，因此这些措施并不能改变防洪系统的防洪标准，即不能减小出现成灾洪水的出现频率。这些非工程防洪措施的防洪作用表现在减小各种成灾洪水的洪灾损失。图7-,2,绘出了非工程防洪措施组成的三种方案，相应的年洪灾损失频率曲线，和规划方案未实施前的年洪灾损失频率曲线的示意图。,为便于讨论和分析，假设仅以洪泛区土地利用规划与抗洪防护二种非工程措施组成上述的三种防洪方案。方案,1，2，3,的防护标准（或称防护水平）分别为,p1 (=1%)，p2 (=10%),，,p3 (=43%),。以任一方案为例来说明如何从规定的防护标准出发，合理考虑二种不同非工程防洪措施的组合。,32,根据规定的防护标准可确定其相应频率(如方案1的洪水频率为,P1,)的洪水，通过洪水演进计算求出其相应的淹没范围。对淹没区的土地利用规划，可考虑在淹没范围内原则上只允许进行农业开发，居民区可分布于淹没区周边淹没水深较小的区域，但必须配合布设安全台、水楼或安全区等抗洪防护设施。从而构成了相应于某一指定的防护水平，在洪泛区所采用土地利用规划与抗洪防护等非工程防洪措施所组成的防洪规划方案。针对这一方案可推求其年洪灾损失频率曲线。,不同方案所考虑的防护水平不同，因此相应的土地利用区划及抗洪防护措施的布置也有所不同，从而也带来不同的年洪灾损失频率曲线。,对于未实施规划方案前的多年平均洪灾损失与任一方案实施后的多年平均洪灾损失之差，即为该方案的防洪效益。,33,(1),(2),(3),(4),S,P(%),0 25 50 75,图7-2 非工程措施防洪效益分析示意图,34,二、防洪规划方案经济比较,在防洪效益的分析计算的基础上，对于每一防洪方案，还必须进行基建投资和年运行费用的计算，然后可按效益费用比、净效益最大或经济内部回收率等评价方案分析各方案经济上的优劣。记为防洪方案的效益，为防洪方案的投资运行费用，那么防洪方案的净效益可表达为, ,由技术经济的知识可知，上式的效益和费用项都必须按统一的基准年（如规划方案全部投入运行的第一年）、计算期及规定的贴现率，根据效益或费用的时序流程分别折算为现值。,35,对于含有综合利用效益的防洪工程（如水库）的防洪规划方案，费用项的计算应根据投资分摊的计算方法合理确定防洪方案的工程投资。,不同的防洪方案由于其防洪措施的规模和组成不同而具有不同的防御洪水的能力。可以将防洪方案所能抗御洪水的对应频率作为反映防洪方案规模大小的变量。对每一方案进行效益费用分析计算，可求出各方案的防洪效益和投资运行费用的现值（或年金），求净效益。从各方案中选取净效益最大的方案作为经济上最佳的防洪方案。,通常随着国民经济的发展，洪泛区的开发利用程度也将有所增长，洪灾损失及防洪方案的防洪效益将具有某种递增的趋势，因此不能用前述防洪方案的多年平均效益为固定不变的年效益来考虑防洪方案防洪效益的流程图，而应在多年平均效益值的基础上，计入某种形式的逐年递增率。,36,在防洪经济分析中存在二类不同性质的课题。其一是对于给定的防洪标准寻求满足此标准的最优的防洪规划方案；其二是论证最佳的防洪标准。后一问题与前者是相关联的。上面的讨论表明，从理论上讲可以寻求后一问题的经济上的最优解。但是必须注意到，在进行寻优计算时，严格的作法必须要求每一防洪方案都应属于满足其相应防洪措施的最佳组合。即必须基于前一课题的最佳组合的解来进一步寻求第二个课题的解答。, 必须指出，上述关于防洪标准论证的结果，仅能作为选择防洪标准的参考。防洪经济分析中只能计入直接的和间接的洪灾损失，而不能计及不能用货币表示的无形损失。防洪规划中往往必须同时考虑技术、经济、环境及政治等多方面因素，综合论证，合理选定防洪标准。,37,完整的防洪规划必须考虑工程防洪措施与非工程防洪措施的组合，不仅必须进行工程防洪措施防洪标准的论证，还必须同时考虑洪泛区非工程防洪措施防护水平的选择，而且二者在经济分析中是相互关联的。例如假设规划流域的防洪保护区采用非工程防洪措施和不采用非工程防洪措施二种不同的背景，对一个拟定的工程防洪措施的防洪方案进行防洪效益分析时，显然，后一背景因未采用非工程防洪措施而使工程防洪措施的防洪效益较高；而前一背景因采用的非工程防洪措施本身已起到部分的减轻洪灾损失的作用，从而使工程防洪措施所减轻的洪灾损失及其相应的防洪效益相对降低。另外，在分析一种给定的非工程防洪措施组合方案的防洪效益时，不难看出，当该流域的工程防洪措施所达到的防洪标准较高时，非工程防洪措施的防洪效益较低；反之，若工程防洪措施的防洪标准较低，非工程防洪措施的防洪效益相对增大。可见从理论上讲，应加强对工程防洪措施和非工程防洪措施的联合经济分析的研究。,38, 有关的水文和水力计算的一些基本方法在专业基础课程中已有阐述，应针对城市防洪具体情况和基本资料现状灵活应用，以满足城市防洪规划计算的要求。,第五节 防洪规划水文水力计算,一、设计洪水位计算,在对防洪堤（墙）或沿河建筑的防洪规划中，要求指定地点的设计洪水位或沿河设计水面线。对于有充分水位资料的断面，在满足水位资料基本一致的条件下，可以通过对水位频率分析的途径推求符合指定频率的设计洪水位。绝大部分堤防工程需要推求出水面曲线，以便确定沿河堤防高程。,39,一般情况下，采用的水面曲线基本方程形式为式中，,Z,1,，,Z,2, 上、下游断面水位（）,V,1,，,V,2, 上、下游断面流速（）,，, 上、下游断面动能修正系数, 上下游断面之间沿程水头损失（）, 上下游断面之间,局部水头损失（）。,40,沿程水头损失一般采用均匀流公式估算 式中， 上下游间河段长度（）； 设计流量（,）； 上下游断面平均流量模数（,）。,局部水头损失 式中， 局部损失系数；,V,1,，V,2, 河槽形态突变前后流速（）。,41,如果不考虑流速水头损失和局部水头损失，水面曲线方程简化为 若 用几何平均值,代替，并令,Z,1,Z,2,，则有,42,根据以上方程可以逐段推求沿河水面曲线。有两种计算途径：,（1）已知，Z,1,（或Z,2,），预先确定Z,2,（或Z,1,）值，推求，可以直接采用上述显式方程推算。,（2）已知，Z,1,（或Z,2,），预先确定，采用试算方法推算出Z,2,（或Z,1,） 。,43,二、设计流量,在排水沟、截洪沟、泵站、管网规划中，需要推求设计流量。截洪沟主用于拦截山洪，可采用天然小流域推求设计洪峰的方法，包括推理方法，经验公式法等。泵站和管道侧重于排除城区涝水，亦可采用基于暴雨公式和径流系数的推理公式分析计算，有关参数可从当地排水手册中查得。以上内容均已在城市水文学课程中论述。,对于较大的排水河道，或者河网地区，难以采用推理公式推求洪峰流量。如果通过频率计算或历史洪水调查得设计洪水位，且附近水文站具有水位流量关系，则可据此查得相应的设计流量。但在大部分条件下，通过调查得的洪痕地点往往远离水文站，此时，可根据水面比降采用水力学公式推求相应流量，如果不考虑流速水头变化，可以采用曼宁公式计算。,44,另一方法是根据调查的洪痕或由设计水位，采用水面曲线方程推求相应流量。例如，在公式（-）中，已知条件为，,，,和，未知变量为，可求得唯一解。,三、设计洪水过程线,在水库、调节池等蓄水工程规划中，或在城市淹水面积和时间等方面的计算中，需推求设计条件下的洪水过程线。如果有比较充分的水文资料，在满足一致性条件时，可以采用频率计算途径，由流量资料或暴雨资料按传统水文方法推求设计洪水过程线。一般，城市化对水位和流量资料影响较为明显，可以采用水文统计中的检验和检验方法对水文样本系列的均值和方差进行显著性检验。,45,一般情况下，可以认为降雨在不长时间内与洪水相比，受城市化影响不明显，因此可以采用由设计暴雨推设计流量过程线方法。其中，关键是在产流和汇流计算中要充分反映出现状及规划各阶段城市化的影响程度。,在计算过程中，一般是把流域划分为土地利用特性类似的单元区域分别进行水文水力学计算。对于天然性质的流域，可采用一般水文学方法进行产汇流计算，如采用降雨径流相关图法、先损后损法计算产流，采用单位线法或综合单位线法、马斯京根法进行汇流计算等。城市区域可采用径流系数法、指标法、下渗曲线法进行产流计算，采用等流时线法进行汇流计算。在有条件时，采用水文水力学模型可以取得较好的效果，如新安江模型、雨洪管理模型（SWMM）等等。,46,四、平原河网水力计算,不少城市位于沿海和平原河网区，水流顺逆不定，沿海还受潮汐影响，常规水文方法和均匀流水力计算不能满足计算精度。在具有迥水、环流、感潮的平原河网区，在推求设计洪水位或设计洪水过程线的汇流计算中，采用明渠非衡定流方程进行水力计算较为合适。一般是采用圣维南方程组的差分形式在计算机上求解实现。采用非衡定流方法的必须收集河道特征资料，确定合理的边界水文水力条件。具体原理及求解过程参看明渠非衡定流教材。,47,