一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法技术

一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法，包括：计算用地性质变化后规划区域的超标雨水径流量；计算规划区域低洼道路横坡最低点积水深度；结合不影响交通安全的约束条件，判断综合径流系数的增加是否会带来内涝风险，并且导致道路交通瘫痪。本发明专利技术的方法简单、方便、实用。本发明专利技术的推广价值是在进行城市规划时，可以根据规划区域内片区的用地性质调整方案，检验用地性质调整方案是否会带来内涝风险，帮助规划师在调整用地性质阶段就从交通安全的角度预防城市内涝，进而形成一种道路排水方面对城市规划方面的反馈机制，控制城市建设用地合理扩张。

A Judgment Method of Road Waterlogging Risk in Urban Construction Land Expansion

A method for judging the risk of Road Waterlogging in urban construction land expansion includes: calculating the excessive rainwater runoff in the planning area after the change of land properties; calculating the minimum water accumulation depth of the low-lying road cross-slope in the planning area; judging whether the increase of the comprehensive runoff coefficient will bring the risk of waterlogging and lead to road traffic paralysis combined with the constraints that do not affect traffic safety. The method of the invention is simple, convenient and practical. The popularization value of the present invention is that in urban planning, it can check whether the land use property adjustment scheme will bring waterlogging risk according to the land use property adjustment scheme of the planned area, help planners prevent urban waterlogging from the angle of traffic safety in the stage of land use property adjustment, and then form a feedback mechanism of road drainage for urban planning, and control it. Reasonable expansion of urban construction land.

【技术实现步骤摘要】
一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法
本专利技术涉及一种城市道路排水防涝风险的判断方法，特别是涉及一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法。
技术介绍
城市人口不断聚集导致城市建设用地的面积不断增大，城市规划建设用地扩张成为常态，但市政管网的配套较难与城市新增建设用地同步进行。建设用地的增加导致雨水径流量超出雨水管渠应对能力，从而形成不能及时由雨水排放系统排除的超标雨水，超标雨水会沿着路面或洼地向下游低洼道路汇集，造成城市道路交通安全隐患。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法，包括如下步骤：1)计算用地性质变化后规划区域的超标雨水径流量；2)计算规划区域低洼道路横坡最低点积水深度；3)结合不影响交通安全的约束条件，判断综合径流系数的增加是否会带来内涝风险，并且导致道路交通瘫痪。步骤1)是将规划区域划分成N个小于akm2的片区，每个片区采用推理公式法计算雨水径流量：Qn＝qn×Ψn×Sn式中：Qn表示第n片区的雨水径流量，单位：L/s；qn表示第n片区的设计暴雨强度，单位：L/(s·hm2)；Ψn表示第n片区的用地性质变化之前的综合径流系数；Sn表示第n片区的汇水面积，单位：hm2；用地性质变化后，雨水管渠不变，综合径流系数Ψn变为Ψn'，则Qn'＝qn×Ψn'×Sn式中：Qn'表示第n片区用地性质变化后设计暴雨强度下的雨水径流量，单位：L/s；Ψn'表示第n片区用地性质变化之后的综合径流系数；当Ψn'>Ψn时，Qn'＞Qn，道路需排除的雨水径流量大于雨水管渠能力，道路上有积水并形成纵向径流；即当暴雨强度达到规划区域内雨水管渠的设计暴雨强度qn时，第n片区的超标雨水径流量ΔQn为ΔQn＝Qn'-Qn＝qn×(Ψn'-Ψn)×Sn累积到规划区域低洼道路的超标雨水径流量ΔQ为N个片区的超标雨水径流量之和，则步骤2)首先设定低洼道路的雨水设施在沥青路面两侧，道路中心线两侧或中分带两侧等量积水；低洼道路半幅沥青路面宽度为w1，红线半幅宽w2，路拱高度为h；α为低洼道路横坡的坡度；低洼道路长度为L，降雨历时为t，低洼道路横坡最低点积水深度为x，路面积水宽度为f，侧石外露高度为s；当x<s时，f<w1；当x>s时，f>w1；当低洼道路横断面形式为单幅路时，低洼道路积水体积的数学表达式为：推导得出低洼道路横坡最低点积水深度x为：式中，ΔQ表示规划区域低洼道路的超标雨水径流量。步骤3)中设不影响交通安全的约束条件为：不影响步行和自行车通行安全的积水深度为H1，不影响机动车通行安全的积水深度为H2；选取H1和H2中的高值作为判断积水深度是否影响交通安全的阈值H，即在规划区域内用地性质调整的片区的综合径流系数增加的情况下，判断设计暴雨强度下的低洼道路道路积水深度是否会对低洼道路道路交通造成影响甚至导致交通瘫痪，其中，设定逻辑判断值为j，式中，x表示规划区域内低洼道路横坡最低点积水深度；当j＝0时，规划区域内第n片区的综合径流系数Ψn增加不会带来影响交通安全的内涝风险；当j＝1时，规划区域内第n片区的综合径流系数Ψn增加会带来影响交通安全的内涝风险，则建议相关管理部门修改土地利用计划，或在调整用地性质的同时更新规划区域内的雨水系统。本专利技术是一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法，可以根据一些可获得参数得到规划区域内低洼道路横坡最低点的积水深度，并且从交通安全的角度判断低洼道路积水是否带来内涝风险。本专利技术的方法简单、方便、实用。本专利技术的推广价值是在进行城市规划时，可以根据规划区域内片区的用地性质调整方案，检验用地性质调整方案是否会带来内涝风险，帮助规划师在调整用地性质阶段就从交通安全的角度预防城市内涝，进而形成一种道路排水方面对城市规划方面的反馈机制，控制城市建设用地合理扩张。附图说明图1是本专利技术一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法的流程图；图2是本专利技术中单幅路横断面尺寸要素示意。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法做出详细说明。如图1所示，本专利技术的一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法，包括如下步骤：1)计算用地性质变化后规划区域的超标雨水径流量；具体是将规划区域划分成N个小于akm2的片区，每个片区采用推理公式法计算雨水径流量：Qn＝qn×Ψn×Sn式中：Qn表示第n片区的雨水径流量，单位：L/s；qn表示第n片区的设计暴雨强度，单位：L/(s·hm2)；Ψn表示第n片区的用地性质变化之前的综合径流系数；Sn表示第n片区的汇水面积，单位：hm2；用地性质变化后，雨水管渠不变，综合径流系数Ψn变为Ψn'，则Qn'＝qn×Ψn'×Sn式中：Qn'表示第n片区用地性质变化后设计暴雨强度下的雨水径流量，单位：L/s；Ψn'表示第n片区用地性质变化之后的综合径流系数；当Ψn'>Ψn时，Qn'＞Qn，道路需排除的雨水径流量大于雨水管渠能力，道路上有积水并形成纵向径流；即当暴雨强度达到规划区域内雨水管渠的设计暴雨强度qn时，第n片区的超标雨水径流量ΔQn为ΔQn＝Qn'-Qn＝qn×(Ψn'-Ψn)×Sn累积到规划区域低洼道路的超标雨水径流量ΔQ为N个片区的超标雨水径流量之和，则3.2)计算规划区域低洼道路横坡最低点积水深度；首先设定低洼道路的雨水设施在沥青路面两侧，道路中心线两侧或中分带两侧等量积水；如图2所示，低洼道路半幅沥青路面宽度为w1，红线半幅宽w2，路拱高度为h；α为低洼道路横坡的坡度；低洼道路长度为L，降雨历时为t，低洼道路横坡最低点积水深度为x，路面积水宽度为f，侧石外露高度为s；当x<s时，f<w1；当x>s时，f>w1；当低洼道路横断面形式为单幅路时，低洼道路积水体积的数学表达式为：推导得出低洼道路横坡最低点积水深度x为：式中，ΔQ表示规划区域低洼道路的超标雨水径流量。3)结合不影响交通安全的约束条件，判断综合径流系数的增加是否会带来内涝风险，并且导致道路交通瘫痪。考虑城市内道路主要为客运交通，其主要是步行的人、自行车、小客车和大客车，当积水深度超过一定值时，行人、或自行车或小客车或大客车通行将有安全隐患甚至无法通行。设不影响交通安全的约束条件为：不影响步行和自行车通行安全的积水深度为H1，不影响机动车通行安全的积水深度为H2；选取H1和H2中的高值作为判断积水深度是否影响交通安全的阈值H，即在规划区域内用地性质调整的片区的综合径流系数增加的情况下，判断设计暴雨强度下的低洼道路道路积水深度是否会对低洼道路道路交通造成影响甚至导致交通瘫痪，其中，设定逻辑判断值为j，式中，x表示规划区域内低洼道路横坡最低点积水深度；当j＝0时，规划区域内第n片区的综合径流系数Ψn增加不会带来影响交通安全的内涝风险；当j＝1时，规划区域内第n片区的综合径流系数Ψn增加会带来影响交通安全的内涝风险。下面给出具体实例：选取一片10.4km2区域，划分为7个小于2km2的片区(根据《城市排水工程规划规范》GB50318-2017，当汇水面积不超过2km2时，雨水设计流量可采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法，其特征在于，包括如下步骤：1)计算用地性质变化后规划区域的超标雨水径流量；2)计算规划区域低洼道路横坡最低点积水深度；3)结合不影响交通安全的约束条件，判断综合径流系数的增加是否会带来内涝风险，并且导致道路交通瘫痪。

【技术特征摘要】
1.一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法，其特征在于，包括如下步骤：1)计算用地性质变化后规划区域的超标雨水径流量；2)计算规划区域低洼道路横坡最低点积水深度；3)结合不影响交通安全的约束条件，判断综合径流系数的增加是否会带来内涝风险，并且导致道路交通瘫痪。2.根据权利要求1所述的一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判断方法，其特征在于，步骤1)是将规划区域划分成N个小于akm2的片区，每个片区采用推理公式法计算雨水径流量：Qn＝qn×Ψn×Sn式中：Qn表示第n片区的雨水径流量，单位：L/s；qn表示第n片区的设计暴雨强度，单位：L/(s·hm2)；Ψn表示第n片区的用地性质变化之前的综合径流系数；Sn表示第n片区的汇水面积，单位：hm2；用地性质变化后，雨水管渠不变，综合径流系数Ψn变为Ψn'，则Qn'＝qn×Ψn'×Sn式中：Qn'表示第n片区用地性质变化后设计暴雨强度下的雨水径流量，单位：L/s；Ψn'表示第n片区用地性质变化之后的综合径流系数；当Ψn'>Ψn时，Qn'＞Qn，道路需排除的雨水径流量大于雨水管渠能力，道路上有积水并形成纵向径流；即当暴雨强度达到规划区域内雨水管渠的设计暴雨强度qn时，第n片区的超标雨水径流量ΔQn为ΔQn＝Qn'-Qn＝qn×(Ψn'-Ψn)×Sn累积到规划区域低洼道路的超标雨水径流量ΔQ为N个片区的超标雨水径流量之和，则3.根据权利要求1所述的一种城市建设用地扩张的道路内涝风险的判...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓然，白子建，杜鹏，房艳强，柯水平，孙峣，刘岩，王凯，
申请(专利权)人：天津市市政工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12