2.4 排涝水文分析
2.4.1 设计暴雨
根据番禺区桥气象站1963—2004年的实测年最大24h暴雨系列资料分析，其频率分析成果与2003年省水文局颁布的《广东省暴雨参数等值线图》的计算值相近。由于《广东省暴雨参数等值线图》考虑了当地的历史暴雨和实测暴雨资料，并进行了地区综合分析。因此，设计暴雨以等值线图成果为依据。根据《广东省暴雨参数等值线图》，查得不同历时的暴雨参数，计算不同频率各历时得设计点暴雨量Htp和设计面暴雨量H面，新客站地区设计暴雨计算成果见表2.4-1（a）。
表2.4-1（a） 新客站地区设计暴雨计算成果表
陇枕围沙陇运河排涝区设计暴雨计算成果见表2.4-1（b）。
表2.4-1（b） 陇枕围沙陇运河排涝区设计暴雨计算成果表
石楼镇地区设计暴雨计算成果见表2.4-1（c）。
表2.4-1（c） 石楼镇地区设计暴雨计算成果表
陇枕围沙陇运河排涝区设计暴雨计算成果见表2.4-1（d）。
表2.4-1（d） 陇枕围沙陇运河排涝区设计暴雨计算成果表
石楼镇地区设计暴雨计算成果见表2.4-1（e）。
表2.4-1（e） 石楼镇地区设计暴雨计算成果表
2.4.2 排涝分区
广州市番禺区钟村镇排涝区位于钟村镇屏山闸以上区域，根据区内地形地貌以及水系连通情况，并考虑新客站工程的规划建设，结合排涝工程的布局和调蓄计算需要，本次将屏山闸以上区域作为一级分区考虑，一级分区内划分为石三河排涝片、幸福涌排涝片、谢石分洪河排涝片、胜石河排涝片、钟屏环山排涝片、都那排涝片等6个二级分区，新客站排涝片作为三级排涝区来对待。
屏山闸以上分区的流域集水面积直接采用《市桥河水系综合整治规划修编报告》中的结果，二级分区的流域参数根据1：10000最新航测图，划分并量算集水面积、河道长度和河道平均比降，详细参数见表2.4-2（a）。
表2.4-2（a） 钟村镇屏山闸以上各排涝片流域参数表
陇枕围沙陇运河排涝分区的流域参数根据1：500最新测量图量取，详细参数见表2.4-2（b）。
表2.4-2（b） 陇枕围沙陇运河各排涝区（片）流域参数表
天六涌排涝分区根据实测1：500地形图，划分并量算集水面积、河道长度和河道平均比降，详细参数见表2.4-2（c）。
表2.4-2（c） 天六涌排涝区流域参数表
海鸥围根据实测1：500地形图，量算该排涝区集水面积为2.17km2，河道长度为1.78km，河道平均比降为0.41，详细参数见表2.4-2（d）。
表2.4-2（d） 海鸥围排涝区流域参数表
2.4.3 设计洪涝水
设计洪水采用“多种方法、综合分析、合理取值”的原则，以《广东省暴雨径流查算图表》及《广东省水文图集》为基础，采用“广东省综合单位线法”和“推理公式法”两种方法计算。
（1）广东省综合单位线法。广东省综合单位线法对纳西瞬时单位线方法的深入研究分析，汲取国内外经验，结合广东省实际，更适合广东省特点无资料地区的设计洪水计算。广州市番禺区位于《广东省暴雨径流查算图表》分区的Ⅶ珠江三角洲分区，Ⅶ1珠江三角洲亚区，采用以下参数：①珠江三角洲设计雨型；②暴雨低区的αt～t～F关系图；③粤东沿海、珠江三角洲的产流参数；④综合单位线法滞时m1～θ关系图中的大陆低区线（B线）；⑤采用广东省综合单位线Ⅱ号无因次单位线。
计算时，参照各排涝片区内集水区域的下垫面情况，对单位线滞时m进行相应的调整，对于植被较好、汇流速度慢的地区，其m的取值稍大于植被较差、汇流速度快的地区。
（2）推理公式法（1988年修订）。推理公式法的基本计算公式为：
式中 Qm——设计洪峰流量，m3/s；
Sp——相应频率P的设计暴雨雨力，mm/h；
np——相应频率P的暴雨递减指数；
τ——汇流历时，h；
F——集雨面积，km2；
L——河涌长，km；
f——平均后损率，mm/h；
m——汇流参数；
J——河涌平均比降。
汇流参数m根据集水区域特征参数和河涌下垫面的情况，查《广东省暴雨径流查算图表》确定。
各排涝区（片）设计洪涝水最大流量及24h洪量成果见表2.4-3（a）。
表2.4-3（a） 各排涝区（片）设计洪涝水最大流量及24h洪量成果表 单位：流量m3/s、洪量：万m3
天六涌排涝区设计洪涝水最大流量及24h洪量成果见表2.4-3（b）。
表2.4-3（b） 天六涌排涝区设计洪涝水最大流量及24h洪量成果表 单位：流量m3/s、洪量：万m3
合兴涌排涝区设计洪涝水最大流量及24h洪量成果见表2.4-3（c）。
表2.4-3（c） 合兴涌排涝区设计洪涝水最大流量及24h洪量成果表 单位：流量m3/s、洪量：万m3
各排涝片设计洪涝水最大流量及24h洪量成果见表2.4-3（d）。
表2.4-3（d） 各排涝片设计洪涝水最大流量及24h洪量成果表 单位：流量m3/s、洪量：万m3
续表
从表2.4-3（a）、（b）、（c）、（d）可以看出，推理公式法计算的成果明显小于单位线法计算的成果。为了分析设计洪峰流量和设计洪量的合理性，不同计算方法各片区设计洪水的洪峰模数和径流系数计算见表2.4-4（a）、（b）、（c）、（d）。从计算结果看，单位线法计算的成果，集水面积较大的排涝片区，洪峰模数为7～9m3/（s·km2），集水面积较小的排涝片区，计算的洪峰模数为10～11m3/（s·km2），径流系数为0.63～0.68，符合当地的实际情况，设计成果是基本合理的。所以，本次采用以单位线法的计算成果作为分析的基本依据。20年一遇设计洪水过程线见表2.4-4。
表2.4-4 钟村镇排涝区各排涝区20年一遇设计洪水过程线表
续表
不同计算方法陇枕围沙陇运河排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果见表2.4-4（a）。
表2.4-4（a） 陇枕围沙陇运河排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果表 单位：洪峰模数：m3/（s·km2）
不同计算方法天六涌排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果见表2.4-4（b）。不同计算方法合兴涌排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果见表2.4-4（c）。
表2.4-4（b） 天六涌排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果表 单位：洪峰模数：m3/（s·km2）
表2.4-4（c） 合兴涌排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果表 单位：洪峰模数：m3/（s·km2）
不同计算方法钟村镇排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果见表2.4-4（d）。
表2.4-4（d） 钟村镇排涝区设计洪水洪峰模数和径流系数计算成果表 单位：洪峰模数：m3/（s·km2）
2.4.4 设计外江水位
根据市桥气象站和三沙口站1961—2003年的暴雨潮位资料分析，年最大暴雨与年最高潮位遭遇的共有3个年份，分别为1969年7月28日、1988年10月27日、2001年7月6日，遭遇频率为7.0%。
根据《广州市江河流域综合规划》（水利部天津水利水电勘测设计研究院，2001年）中浮标厂水位站超过2.0m潮位和广州市气象局相应最大24h暴雨遭遇频次分析（见表2.4-5），浮标厂站不小于2.0m的日高潮位与49.9mm以下的24h雨量遭遇频率为83%，与50mm～249mm的24h雨量遭遇的频率为17%，与超过250mm的24h雨量遭遇频率为零。表明不小于2.0m的潮位与大暴雨遭遇频率较低，位于较低量级的暴雨遭遇频率较高。
表2.4-5 浮标厂站超过2.0m潮位与24h雨量遭遇频次分析表（频率：%）
以上分析结果表明，最大24h暴雨与外江潮位没有必然的内在联系，暴雨与潮位的遭遇以随机因素占主导地位。因此，需要通过分析暴雨与外江潮位的遭遇频率选用合理的外江水位。
1995年《广东省广州市城市排涝总体规划》根据浮标厂超过2.00m的日高潮位系列频率分析，浮标厂站2.02m（年最高潮位均值）的相应频率为95%，与20年一遇暴雨的遭遇频率为4.75%（相当于21年一遇）。在市桥气象站和三沙口站1961—2003年的暴雨潮位资料中，三沙口站超过多年最高潮位均值的潮位（1.86m）与10年一遇以上量级的暴雨遭遇次数为0，但与年最大24h暴雨遭遇次数为2次，遭遇频率为4.65%（相当于21年一遇）。
通过以上洪潮遭遇分析，选用设计暴雨洪水遭遇外江多年平均高潮位过程来选定自排规模，选用设计暴雨洪水遭遇外江多年平均最高潮位过程来选定闸排规模，是比较合理的，也符合广州市排涝调节计算的常规。所以，对于钟村镇排涝区的外江水位过程，本次选用临近的大石潮位站为依据站，以三沙口站潮型为典型潮型，拟定外江的设计潮位过程。一是选用高潮位接近多年平均高潮位（0.81m）、低潮位高于多年平均低潮位（-0.68m）的偏不利潮型，选择1981年7月11日潮型为典型潮型；二是选用高高潮位接近多年平均年最高潮位（2.15m）、低潮位高于多年平均低潮位（-0.68m）的偏不利潮型，选择1998年6月25日潮型为典型潮型。三沙口站典型潮位过程见表2.4-6。
表2.4-6 三沙口站典型潮位过程表
续表
对外江典型潮位过程分别按大石站多年平均最高潮位（2.15m）和多年平均高潮位（0.81m）控制进行缩放，作为自排和抽排不同条件下的设计外江潮位过程。