【摘要】介紹了現(xiàn)狀排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計存在的局限性以及城市排系統(tǒng)實際運行中存在難以準確評估的問題，通過案例分析介紹了排水模型在水浸點優(yōu)化改造的實際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】排水系統(tǒng);水浸;模型

1、引言

近年來，隨著城市建設(shè)用地面積的迅速擴大，城市不透水面積大幅度增加;同時，由于城市熱島效應(yīng)等原因，城市區(qū)域局地短歷時暴雨數(shù)量也在增加。這些都導(dǎo)致暴雨時城市水浸問題時有發(fā)生。

在我國的室外排水設(shè)計規(guī)范一直采用推理公式法進行管網(wǎng)設(shè)計，使用恒定流水力學(xué)原理計算管網(wǎng)的匯流過程。該方法簡單方便但未能充分考慮管網(wǎng)實際水力狀況和下游邊界對管網(wǎng)運行的影響。排水管網(wǎng)是錯綜復(fù)雜，各元素之間緊密相連的系統(tǒng)，且生活污水和降雨都存在著一定的不確定性和隨機性。該方法無法準確的反映出管網(wǎng)運行的真實情況和管網(wǎng)運行中水文/水力的變化過程。導(dǎo)致在管網(wǎng)的現(xiàn)實運行中存在著一定的缺陷。在較大流域范圍內(nèi)更難準確的全面的評估系統(tǒng)的運行狀況。

基于傳統(tǒng)方式存在的局限性，近年來在相關(guān)排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中越來越多的使用排水模型對排水現(xiàn)狀進行分析和規(guī)劃設(shè)計方案進行評估。有效的避免在以往城市排水系統(tǒng)建設(shè)中存在的建設(shè)-問題-補救-建設(shè)的傳統(tǒng)方法的弊病。

2、案例分析

本文以大江沖泵站排水系統(tǒng)為研究對象，研究分析整個排水系統(tǒng)在降雨情景下的運行狀態(tài)以及研究區(qū)內(nèi)的港口二路與高沙三街交叉口出現(xiàn)水浸的原因及提出相應(yīng)的解決措施。研究范圍西至豐樂路、東抵西江、北到環(huán)市北路、南臨發(fā)展大道面積約為2.0km2，規(guī)劃區(qū)內(nèi)大部分雨水經(jīng)由大江沖泵站抽排面積約為1.2km2，其余地區(qū)雨水由現(xiàn)狀雨水管（渠）直排至西江。

2.1排水模型平臺搭建

本工程將地理信息系統(tǒng)（GIS）與Info Works ICM 綜合流域排水模型軟件將二者結(jié)合實現(xiàn)管網(wǎng)的信息化管理與實時模擬計算，完整的模擬從降雨→地面產(chǎn)流→地表匯流→管網(wǎng)匯流→積水形成的完整過程。從系統(tǒng)的角度查找現(xiàn)狀排水系統(tǒng)運行存在的瓶頸。為不同降雨情景下的城市管網(wǎng)運行狀態(tài)和可能出現(xiàn)水浸位置、水浸范圍、水浸深度進行模擬分析，準確評估優(yōu)化方案的可行性。

基于GIS對區(qū)域內(nèi)的地面高程、地面坡度進行系統(tǒng)性的分析可知：除在研究范圍的西側(cè)與南側(cè)標高較高外，研究區(qū)標高主要在3～11m之間。地勢總體呈現(xiàn)西高東低。

單一孤立數(shù)據(jù)并不具有模擬計算的可行性，將排水系統(tǒng)內(nèi)的排水管網(wǎng)各類設(shè)施數(shù)據(jù)導(dǎo)入Info Works ICM模型搭建成為“節(jié)點—管線—集水區(qū)”具有空間網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，使得排水系統(tǒng)中的各類構(gòu)筑物整合為一個有機的整體。排水系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)及排水系統(tǒng)數(shù)字高程分別如圖1：

2.2 排水系統(tǒng)現(xiàn)狀模擬分析

采用最新實測的某一場降雨，對大江沖泵站排水系統(tǒng)的排水能進行模擬分析。模擬計算與現(xiàn)狀調(diào)查在積水深度、積水時間、積水范圍的情況基本一致。最不利狀態(tài)系統(tǒng)運行狀態(tài)圖如圖2：

水浸成因分析港口二路與高沙三、四街交叉口處地勢較低，大江沖泵站現(xiàn)狀規(guī)模較小無法滿足區(qū)域內(nèi)的排澇要求。下墊面硬化程度高，同時港口二路排水管管徑較小，無法快速有效的排除雨水從而造成積水。

2.3內(nèi)澇解決方案

建設(shè)標準：管網(wǎng)采用5年一遇，內(nèi)澇防治采用30年一遇。

解決措施：通過對不同方案的模擬對比，最終確定區(qū)域內(nèi)的優(yōu)化改造方案。將大江沖泵站規(guī)模由現(xiàn)狀3.18m3/s提升至12.8m3/s。同時將港口二路現(xiàn)狀d600～800管，改造為d1000～1200排水管以增加區(qū)域內(nèi)的排水能力。同時構(gòu)建將綠色（低影響開發(fā)）排水設(shè)施與灰色基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合的綜合排水系統(tǒng)，并通過ICM排水模型對低影響開發(fā)及市政排水設(shè)施組合進行優(yōu)化。具體設(shè)施要求如下圖3、下表1。

基于上述排水優(yōu)化措施采用30年一遇24小時降雨，結(jié)果表明內(nèi)排水系統(tǒng)最不利狀態(tài)下未出現(xiàn)明顯積水，系統(tǒng)運行情況良好。

結(jié)語：

（1）通過模型模擬了在暴雨情況下，排水系統(tǒng)的運行狀況，查找出了系統(tǒng)排水的瓶頸所在，復(fù)核了規(guī)劃設(shè)計方案的切實可行性。

（2）將為今后排水系統(tǒng)的運營維護、優(yōu)化調(diào)度、提標改造提供切實的技術(shù)手段及數(shù)據(jù)支持。

參考文獻：

[1]馬洪濤.基于模型的城市道路積水應(yīng)急排水措施研究[J].城市道橋與防洪，2008.06.

[2]鄭志佳.廣州市HD片區(qū)排水管網(wǎng)水力模型的構(gòu)建與應(yīng)用[D].學(xué)位論文：廣東工業(yè)大學(xué)，2013.05.

作者簡介：

鄭志佳（1987.9 -），男 ，湖南益陽，碩士，給排水工程師，主要從事方向：市政排水系統(tǒng)。