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降水强度与福州市区易涝区成因分析及讨论
降水强度与福州市区易涝区成因分析及讨论
通过给出的几种计算公式,应用降水强度计算积水平均深度和通过坡型底部水流厚度,从而分析福州市市区易涝成灾区分布原因,指出短时强降水、集水区面积、排水通道和速度是主因,山体形状、城区位置结构、房屋密度、排涝管网形状斜度、数量是重要导因,并以此理论计算作为考虑防灾和城镇建设的设计参考。
关键词:降水强度;计算公式;易涝区;成因分析
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:

几种计算公式
无论是进行城镇的内涝成因分析[1-14]、排水防涝工程设计[13-23]、危险性评价[24-34]、面雨量的计算[22-35]、还是内涝的预警预报[36-40],都要雨量的集与排的问题,而雨量的集与排都要从具体的影响因素与计算的分析,在计算分析时又要涉及到是否有合理的计算公式,为此,我们列出几种计算公式并进行实例讨论合分析。
积水深度和排涝时间计算
设雨强(即单位时间单位面积平均降雨量)为I(单位:毫米),假设房屋总平面面积占地面总面积百分比为K,侧有下面的计算:
1)城市积水平均深度h(单位:米)计算:假设地面的水都没有及时排掉,那么t小时内地面积水平均深度计算公式为:
h= ( I/1000)×t× (1+K/(100-K))。???????????(?)
当K=100时,为实际降水量承受面积,即h=(I/1000)×t,上式表明房屋越密,城市街道积水平均深度将越深,相当于水的体积不变,用面积小的容器装同样多的水,则容器高度要更高。近10年来福州市区有1小时降雨量达111毫米(2005年龙王台风过程,长乐市区达152毫米),将I=100毫米/小时;t=1小时;K=80%,可算得h=,,实际上I不是均匀的,街道是高低不平的,因而积水实际深度也不一样。为了更精确计算出某区域的降水量,可以利用加密自动雨量站包块法(或叫分块积分法)计算。
2)排涝时间T计算:假设城市面积为A(单位:m2),则在t小时内降水总体积计算公式为:V=A×I×t,如果有N部直径为D米的抽水机,假设每秒可抽P=(∏×(D/2)*2),则需要抽尽所有降水量所需时间为:T=V/(P×N)。???????(?)
将A=20公里×10公里;I=100毫米=;t=1小时;D=2米;N=50部,算得T===,即管径为1米的50部抽水机要抽约1天半。由于雨是边下边排的,且福州市区南面是闽江,排水顺畅,实际时间会少于计算值,只有遇到潮水的顶托作用或排水管道太小(即远离闽江或排涝站),才可能与计算值相接近或多于计算值。当水流无法迅速到泵站时,则公式不适合。

假设山坡坡度为a,山高为H,山脚长为L又假设雨滴是同时落到山坡上,水流与山坡的摩擦系数为u,则降水时间t(t的理论值计算:,当u=0或a=0时,t最小)为落到山顶的雨滴流到山脚的时间,那么在t小时内的降水体积则有以下计算:
(1)假设山体坡面是梯形,上下边比为m,则计算公式为:V=×(L+m×L)×H/SIN(a)×I×t=×L×H/SIN(a)×(1+m)×I×t。实际