郭 磊，范科文，曹玉鑫，韓宏泉，王 通，程玉林

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市 100082）

0 引言

近年來，隨著極端降雨事件的發(fā)生，北京市的下凹式立交橋橋區(qū)多次遭受城市內(nèi)澇災(zāi)害的侵襲。下凹式立交橋，顧名思義，其在道路十字交叉處并未采取高架的方式，而是其中一條道路降到地面以下，以橫穿過位于地面的另一條道路或鐵路。

下凹橋區(qū)的雨水排水系統(tǒng)分為兩套：專為排除下凹道路區(qū)域雨水的低水雨水排水系統(tǒng)和排除橋區(qū)周邊流域雨水的高水雨水排水系統(tǒng)。其中，低水系統(tǒng)設(shè)有雨水泵房，由雨水管收集的雨水經(jīng)雨水泵提升后排入到該地區(qū)下游的水體內(nèi)。而高水系統(tǒng)則主要通過重力流排水排入到下游水體。

由于橋區(qū)下凹處地勢低于周邊區(qū)域，遇極端降雨時(shí)易造成內(nèi)澇積水。而采用傳統(tǒng)的方法，難以量化分析橋區(qū)積水的具體時(shí)空分布和積水原因，因此本研究擬采用基于數(shù)學(xué)模型的模擬分析方法對橋區(qū)的積水情況進(jìn)行研究。

1 現(xiàn)狀問題及分析

1.1 現(xiàn)狀條件

北京屬于暖溫帶半濕潤半干旱季風(fēng)氣候，其特點(diǎn)是四季分明，冬季最長，夏季次之，春、秋短促；雨熱同季，降水集中且強(qiáng)度大，主要集中在夏季，7、8兩月尤為集中；降水量分布不均，山前迎風(fēng)坡為多雨區(qū)，而背風(fēng)坡為少雨區(qū)。

北京平均年降水量532.0 mm，年平均降雨日數(shù)為70.6 d。極端年最大雨量813.2 mm（1994 年），極端年最少雨量266.9 mm（1999 年）。降雨集中在每年6 月至9 月，7 月、8 月最多。月、年降水量常年值見圖1。

圖1 月、年降水量常年值（1981-2010 年平均）

北京市城近郊區(qū)已建成有較完善的雨、污水排水系統(tǒng)，現(xiàn)有雨水管線系統(tǒng)多按重現(xiàn)期P=1～2 a 降雨強(qiáng)度設(shè)置，雨水泵站多按重現(xiàn)期P=2～3 a 建設(shè)。北京市中心城區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)情況見圖2。

圖2 北京市中心城區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)評估圖

1.2 橋區(qū)排水分析

（1）中心城區(qū)橋區(qū)情況

從影響立交橋區(qū)雨水排水方式的角度分析，立交橋有二種形式：上跨式立交橋、下穿式立交橋。一般上跨式立交橋橋區(qū)雨水通過重力流排向下游，即高水系統(tǒng)，包括下游雨水管道或下游天然水體。下穿式立交橋又分為兩種情況，其一是交互式立交，其二是直接下穿，道路過鐵路時(shí)大部分為該種型式。下凹橋區(qū)雨水的排除則有二種可能：當(dāng)下凹橋區(qū)最低點(diǎn)高程較高，可采用重力流排除雨水；當(dāng)下凹橋區(qū)最低點(diǎn)高程較低時(shí)，橋區(qū)的雨水無法通過重力流排除，則需要提升下凹橋區(qū)的局部雨水，然后向下游排除，即為低水系統(tǒng)，排水型式也可稱為強(qiáng)排。

北京市四環(huán)內(nèi)強(qiáng)制排水的下凹橋區(qū)泵站共52座，其分布見圖3，52 座立交排水泵站中，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=5 a 的有4 座，重現(xiàn)期P=3 a 的有13 座，重現(xiàn)期P=2 a 的有32 座，重現(xiàn)期P＜2 a 的有3 座。

（2）下凹橋區(qū)積水原因

近年來極端暴雨的頻發(fā)，暴露了下凹橋區(qū)的排水問題。分析52 座泵站存在的問題，其主要分為5種狀況：a. 泵站匯水面積增加，綜合徑流系數(shù)增大；b. 低水收水系統(tǒng)不完善；c. 高水系統(tǒng)排水標(biāo)準(zhǔn)偏低，高水系統(tǒng)不完善；d. 河水位對排水管線的頂托；e. 泵站供電系統(tǒng)為單路供電（非積水主要原因，是泵站的不安全因素）。前三種情況比較普遍。隨著匯水面積的加大或徑流系數(shù)的增大，徑流量也相應(yīng)增加，而高水系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)偏低與收水系統(tǒng)卻不完善，當(dāng)超頻率降雨發(fā)生時(shí)，就會形成客水流入橋區(qū)，從而造成收水能力不足。積水原因所占比例見圖4。

圖4 北京市中心城區(qū)下凹式立交橋積水原因分析圖

2 總體思路

2.1 橋區(qū)排水分析

下凹橋區(qū)內(nèi)澇綜合整治是系統(tǒng)工程，需要綜合統(tǒng)籌源頭、過程、末端各個(gè)系統(tǒng)，既需要在源頭減排減少進(jìn)入橋區(qū)的徑流量，又要提高管線、泵站標(biāo)準(zhǔn)提升排水能力，同時(shí)需要通過調(diào)蓄合理處置澇水并加大雨水利用?？紤]到每個(gè)下凹橋區(qū)具體情況不同，制定方案前要因地制宜，一橋一策，科學(xué)論證。同時(shí)，將橋區(qū)雨水系統(tǒng)改造和下游雨水出路整治相結(jié)合，保證排水安全。由于下凹橋區(qū)高水和低水都有各自的流域面積，要“高水高排，高截高蓄；低水低排低蓄，雨水就近入河”，高水高排目的是減少低水區(qū)泵站的匯流面積，控制進(jìn)入下凹橋區(qū)低點(diǎn)的雨水量。實(shí)施高水高截高蓄，盡量避免高水進(jìn)水下凹橋區(qū)范圍。橋區(qū)雨水收水系統(tǒng)由雨水口、雨水口連接管及泵站進(jìn)水管組成，可以形象地比喻為“嘴巴”和“喉嚨”，收水系統(tǒng)功能是否完備，直接影響到路面的雨水能否迅速排除，低水系統(tǒng)要提高收水系統(tǒng)能力，改造泵站及新建調(diào)蓄池，整體提升橋區(qū)排水能力。在此原則下，通過新建及改擴(kuò)建現(xiàn)有防澇設(shè)施，采取調(diào)蓄、滯滲和管理等措施，使下凹橋區(qū)防澇系統(tǒng)能夠有效應(yīng)對防澇重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨。具體思路是：

（1）通出路：按規(guī)劃治理河道，提高河道的排水能力，以解決河道洪水位頂托高水管道的問題。

（2）攔客水：針對客水匯入問題，考慮提高下凹橋區(qū)周邊地區(qū)雨水（高水）管道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對橋區(qū)周邊小區(qū)進(jìn)行海綿城市改造，減少客水流量并在高水區(qū)采取雨水?dāng)r蓄措施，盡量減少客水匯入橋區(qū)。

（3）提標(biāo)準(zhǔn)：增加橋區(qū)低水區(qū)雨水口，改造雨水（低水）管道和泵站，提高低水區(qū)雨水收水和抽升能力。

（4）蓄澇水：以下凹橋區(qū)及周邊地區(qū)防澇系統(tǒng)規(guī)劃為基礎(chǔ)，按防澇重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨核算蓄水池容積。

2.2 數(shù)學(xué)模型法計(jì)算

為解決下凹橋區(qū)的內(nèi)澇積水問題，雨水調(diào)蓄池是其中一項(xiàng)重要措施，雨水調(diào)蓄池容積的合理計(jì)算關(guān)乎內(nèi)澇安全和工程投資?！冻擎?zhèn)雨水調(diào)蓄工程技術(shù)規(guī)范》中采用脫過系數(shù)法，可用于無客水匯入的低水區(qū)調(diào)蓄計(jì)算，對于存在客水匯入的橋區(qū)，調(diào)蓄池容積分為客水部分和低水區(qū)部分，由于客水匯入時(shí)間與低水區(qū)峰值時(shí)間不同，若用脫過系數(shù)法分別計(jì)算客水及低水區(qū)部分容積進(jìn)行疊加，會造成調(diào)蓄池容積計(jì)算偏大，可采用數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到雨水調(diào)蓄池容積。

模型構(gòu)建流程如下：

首先，進(jìn)行資料收集。資料收集的范圍應(yīng)包括下凹橋區(qū)所在排水分區(qū)，具體收集資料內(nèi)容為：管線，檢查井信息；雨水口信息；雨水口水位流量關(guān)系；排水系統(tǒng)的流域范圍及其下墊面信息（用地類型及分布）；地面高程信息；實(shí)測降雨數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)降雨數(shù)據(jù)；泵站數(shù)據(jù)（泵的流量揚(yáng)程信息，泵的啟?？刂菩畔?，集水池和出水井的幾何尺寸等）；調(diào)蓄池?cái)?shù)據(jù)（調(diào)蓄容積，調(diào)蓄池和泵站先后入流的控制信息等），邊界條件數(shù)據(jù)（如排水系統(tǒng)的上游入流信息，下游排水口的水位信息等）。

其次，建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行參數(shù)確定和優(yōu)化。應(yīng)以下凹橋區(qū)所在排水分區(qū)內(nèi)的全部管網(wǎng)為基礎(chǔ)建立管網(wǎng)模型，包括高水管網(wǎng)和低水管網(wǎng)（含泵站等設(shè)施）；以地形圖為基礎(chǔ)建立DEM 并根據(jù)建筑、道路、綠地情況進(jìn)行地形處理，特別需要對下凹橋區(qū)周邊道路駝峰以及鐵路、擋墻、圍墻和堤壩等對地面徑流有較大影響的要素進(jìn)行特別處理，以真實(shí)反應(yīng)地形情況；模型構(gòu)建完成后，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范要求對參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，有監(jiān)測數(shù)據(jù)的地區(qū)應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行校核；最終，將上游入流信息和下游河道水位信息（水位過程線或者具體水位）輸入模型，調(diào)試后確定最終模型。

最后，根據(jù)現(xiàn)狀評估和規(guī)劃方案的需求，確定具體的模擬情景（不同降雨條件、不同邊界條件等），分析積水的核心原因、評估設(shè)施的運(yùn)行效果。

下凹橋區(qū)模型是針對具體積水點(diǎn)的輔助模型，模型中需要對細(xì)節(jié)進(jìn)行特別關(guān)注。雨水口是橋區(qū)雨水收水系統(tǒng)的重要組成部分，在建模過程中需要對雨水口的收水能力進(jìn)行評估并概化到模型中，以評估收水系統(tǒng)影響，合理確定雨水口改造方案。

3 典型橋區(qū)總體方案

以肖村橋橋區(qū)積水治理工程（成壽寺雨水泵站升級改造工程）為例，介紹下凹橋區(qū)總體方案設(shè)計(jì)。

3.1 現(xiàn)況校核

肖村橋橋區(qū)現(xiàn)況系統(tǒng)見圖5。

圖5 肖村橋橋區(qū)現(xiàn)況系統(tǒng)圖

（1）泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低

成壽寺雨水泵站建于1994 年，位于成壽寺路與雙豐鐵路立交以南約250 m 處，南鄰成壽寺污水泵站，占地面積0.256 hm2。雨水泵站匯水面積11.4 hm2，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=1 a，設(shè)計(jì)流量為1.9 m3/s，單路供電。泵站進(jìn)、出水管管徑D=1400 mm，下游排入成壽寺路西側(cè)W×H=3400 mm×3000 mm 雨水方溝，最終排入涼水河。

根據(jù)最新的地形測量及現(xiàn)場踏勘分析，最終確定泵站匯水面積為13 hm2，現(xiàn)況泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，泵站能力不足。

（2）管網(wǎng)能力不足

a. 橋區(qū)低水排除系統(tǒng)能力不足

肖村橋低水雨水經(jīng)D=500～900 mm 雨水管匯集后，進(jìn)入雙豐鐵路橋下D=900～1400 mm 雨水干線，自北向南再向西進(jìn)入雨水泵站，經(jīng)提升后排入成壽寺路西側(cè)W×H=3400 mm×3000 mm 雨水方溝，最終排入涼水河。

橋下主路雨水口58 個(gè)，輔路雨水口52 個(gè)。按每座雨水口15 L/s 的泄水量計(jì)算，進(jìn)水量為1.65 m3/s?，F(xiàn)有雨水口數(shù)量無法滿足進(jìn)水量要求，需增加。成壽寺雨水泵站進(jìn)水管管徑D=1400 mm，坡度為0.0011，滿流時(shí)過水能力1.95 m3/s；出水管管徑D=1400 mm，坡度為0.0012，滿流時(shí)過水能力2.14 m3/s。收水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)按P=10 a 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，Q=5.7 m3/s，現(xiàn)況進(jìn)、出水管無法滿足設(shè)計(jì)流量要求。

b. 橋區(qū)高水排除系統(tǒng)排水能力不足，客水進(jìn)入橋區(qū)

肖村橋西側(cè)D=1000 mm 高水雨水，東側(cè)D=400～1600 mm 高水雨水，均匯入W×H=3400 mm×3000 mm 雨水方溝（穿雙豐鐵路處為2-D=1550 mm），西北向南排入涼水河。路段內(nèi)雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=1 a，徑流系數(shù)Ψ：建設(shè)區(qū)Ψ=0.55，村鎮(zhèn)和綠地Ψ=0.35。高水管線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，且高水雨水在穿雙豐鐵路處由W×H=3400 mm×3000 mm 雨水方溝變?yōu)?根D=1550 mm 雨水管，由于排水能力不足，在降雨時(shí)會有冒水現(xiàn)象發(fā)生。

另外，于1995 年建立的“城外誠家具模范城”區(qū)域雨水也匯入立交高水系統(tǒng)。由于此區(qū)域內(nèi)雨水管線不完善，在降雨時(shí)，該區(qū)域會有雨水從成壽寺路東側(cè)入口、南四環(huán)路北側(cè)入口進(jìn)入橋區(qū)。由于高水系統(tǒng)超標(biāo)降雨排水能力不足，客水進(jìn)入下凹橋區(qū)，增加了流入泵站水量。

（3）河道未按規(guī)劃實(shí)施

肖村橋橋區(qū)及其周邊地區(qū)的排水出路為涼水河。涼水河是北京市區(qū)主要排水河道之一，上游支流起于石景山區(qū)人民渠入口，流經(jīng)海淀、西城、豐臺、朝陽、下游向東向南經(jīng)大興區(qū)、北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、通州區(qū)，最終由通州榆林莊閘入北運(yùn)河，全長約67 km，總流域面積約629.7 km2。

涼水河干流最近一次治理是在2004 年，治理時(shí)綜合考慮投資力度和拆遷難度，河道治理未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃斷面，治理設(shè)計(jì)的20 a、50 a 一遇洪水位均比規(guī)劃水位高40～50 cm，同時(shí)沿線京津鐵路橋、大紅門鐵路橋、肖村橋等7 座鐵路、公路橋未按規(guī)劃實(shí)施改造，50 a 一遇水位雍高0.8～1.2 m，造成干流9.4 km河段洪水出槽漫溢。“7.21”暴雨時(shí)，涼水河水位超20 a 一遇洪水位，泵站排水受涼水河水位頂托。

3.2 規(guī)劃方案

通過對肖村橋橋區(qū)排水系統(tǒng)的分析，肖村橋橋區(qū)積水的主要原因是橋區(qū)周邊地區(qū)的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力較低，且受到河道水位頂托，不能及時(shí)排除本區(qū)域的雨水，造成雨水以坡面流方式匯入下凹橋區(qū)。而橋區(qū)雨水收水系統(tǒng)和排除能力不足以排除這些雨水，造成橋區(qū)積水。針對以上造成積水的主要原因，提出相應(yīng)的解決方案，使橋區(qū)達(dá)到內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)。

（1）對涼水河干流進(jìn)行治理，在現(xiàn)狀河道斷面基礎(chǔ)上拓寬，實(shí)現(xiàn)城市防洪規(guī)劃斷面，改建現(xiàn)況7 座阻水嚴(yán)重的鐵路、公路橋。

（2）提高橋區(qū)周邊地區(qū)高水系統(tǒng)雨水管道的排水能力，客水區(qū)雨水分區(qū)域進(jìn)行攔截，采取工程措施盡量將客水?dāng)r截在橋區(qū)外圍，避免超過雨水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的客水進(jìn)入橋區(qū)，盡量減少客水的匯入量。

（3）考慮到橋區(qū)周邊排水系統(tǒng)不可能完全排出本區(qū)域內(nèi)的雨水，仍會有一部分雨水進(jìn)入橋區(qū)，因此，需要提高橋區(qū)內(nèi)的排水和蓄水能力，包括改擴(kuò)建雨水口、雨水管道、排水泵站和新建橋區(qū)調(diào)蓄池等。

4 典型橋區(qū)設(shè)施設(shè)計(jì)

下凹橋區(qū)雨水調(diào)蓄設(shè)施宜結(jié)合立交雨水泵站設(shè)置，無條件時(shí)可充分利用立交范圍內(nèi)綠地或相鄰區(qū)域建設(shè)，調(diào)蓄設(shè)施可因地制宜，采用多種形式。

收水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完善現(xiàn)有低水區(qū)域收水系統(tǒng)，以達(dá)到10 a 重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)。

具體改造方案（見圖6）：廢除肖村橋南側(cè)現(xiàn)況D=900 mm 雨水管，新建D=900～1200 mm 雨水管；自鐵路橋低點(diǎn)新建D=1600 mm 雨水管向北，與新建D=900～1200 mm 雨水管匯合后，新建D=2000 mm雨水管向西進(jìn)入新建泵站、調(diào)蓄池。廢除現(xiàn)況D=900～1400 mm 現(xiàn)況泵站進(jìn)水管。拆除現(xiàn)有橋區(qū)低水范圍雨水口，改為聯(lián)合式雨水口（收水能力20 L/s），共需新建雨水口428 座。

圖6 肖村橋橋區(qū)總體改造設(shè)計(jì)圖

排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，新建P=5 a 雨水泵站及獨(dú)立退水，橋區(qū)高水管線分流。

新建雨水泵站。由于現(xiàn)況泵站結(jié)構(gòu)尺寸有限，現(xiàn)況水泵間距較小，沒有足夠空間更換大流量水泵，所以考慮拆除現(xiàn)況泵站。在肖村橋西南側(cè)綠地新建泵站。按P=5 a、Ψ=0.95、t=5 min 升級泵站提升能力，設(shè)計(jì)流量Q=5.0 m3/s，其中一臺水泵選用變頻器控制。

改造泵房出水管路，泵房獨(dú)立壓力出水，滿足P=5 a 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)Q=5.0 m3/s。新建泵房出水管D1800 mm，向西排入涼水河。

由于高水雨水系統(tǒng)在下穿鐵路時(shí)，2 根D=1550 mm雨水管排水能力不足，在南四環(huán)南側(cè)與現(xiàn)況W×H=3400 mm×3000 mm 雨水方溝相接新建W×H=4400 mm×3000 mm 雨水方溝，分流部分高水雨水直接向西排入涼水河。

4.3 調(diào)蓄系統(tǒng)設(shè)計(jì)，新建初期雨水池及雨水調(diào)蓄池

（1）調(diào)蓄池規(guī)模

根據(jù)改造要求，需為泵站新建調(diào)蓄池，新建調(diào)蓄池與泵站合建，位于肖村橋西南側(cè)綠地內(nèi)。調(diào)蓄池由初期雨水池和雨水調(diào)蓄池兩部分組成。初期雨水池按照初期降雨厚度15 mm 計(jì)算；新建調(diào)蓄池，進(jìn)行削峰調(diào)蓄；初期雨水儲存池1950 m3，雨水調(diào)蓄池10450 m3，總池容12400 m3。

初期雨水池及雨水調(diào)蓄池內(nèi)分別設(shè)置放空泵，負(fù)責(zé)排空池內(nèi)雨水。泵坑上方設(shè)置檢修孔，方便水泵吊裝和維修。為方便池內(nèi)排泥，池底設(shè)置坡道，坡向泵坑。池底沉積物可在重力作用下滑進(jìn)泵坑。為保證池內(nèi)壓力正常及空氣流通，池頂設(shè)置通氣管。

（2）調(diào)蓄池運(yùn)行流程（見圖7）

圖7 調(diào)蓄池運(yùn)行流程圖

調(diào)蓄池運(yùn)行流程為初期雨水進(jìn)入初期雨水池內(nèi)，雨水提升泵不啟動(dòng)。初期雨水存儲完畢后關(guān)閉初期雨水池閘門。雨水進(jìn)入雨水調(diào)蓄池，隨后開啟泵站將超量雨水排入下游河道。降雨后，初期雨水提升排至污水管道系統(tǒng)；雨水調(diào)蓄池內(nèi)雨水用來澆灌周邊綠地等市政雜用。

4.4 模型模擬

模型模擬采用InfoWorks ICM 軟件進(jìn)行模擬。

（1）模型數(shù)據(jù)

成壽寺的高低水系統(tǒng)的地理范圍包括交會于肖村橋的南北向的成壽寺路，三臺山路和東西向的南四環(huán)東路以及周邊匯水區(qū)域。該雨水系統(tǒng)包括沿道路鋪設(shè)的雨水口，檢查井和管道，以及用于抽排低水雨水的泵站，其排水出路為涼水河。

分別構(gòu)建了成壽寺流域改造前的現(xiàn)況模型及改造后模型。成壽寺調(diào)蓄池平剖面見圖8。

圖8 成壽寺調(diào)蓄池平剖面圖

（2）模型參數(shù)

雨水量模擬采用劃分子集水區(qū)，并將子集水區(qū)指定到雨水口或者檢查井的模型。其中，徑流表面類型及其參數(shù)的設(shè)置見表1。

表1 子集水區(qū)參數(shù)

新建管道粗糙系數(shù)按設(shè)計(jì)規(guī)范選用0.013，現(xiàn)況管道考慮使用后粗糙度增加，粗糙度系數(shù)設(shè)置為0.014。

（3）設(shè)計(jì)降雨

設(shè)計(jì)降雨過程按北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)雨水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)暴雨徑流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》中的“1440 min 雨型分配表”，見圖9。

（4）現(xiàn)況模型模擬

對現(xiàn)況管網(wǎng)進(jìn)行了“7.21”實(shí)際降雨強(qiáng)度下的全流域模擬，其結(jié)果如下：現(xiàn)況管線在“7.21”實(shí)際降雨強(qiáng)度下流域內(nèi)有多處積水，肖村橋橋區(qū)低點(diǎn)積水情況嚴(yán)重。肖村橋橋區(qū)東側(cè)高水管線的水力坡降明顯大于管道坡降，已為壓力流狀態(tài)，且部分區(qū)域地勢過低，導(dǎo)致低洼處檢查井冒水，流入橋區(qū)低點(diǎn)，見圖10。

圖10 肖村橋橋區(qū)建模平面圖

（5）改造模型模擬

實(shí)施排水改造項(xiàng)目后的肖村橋排水系統(tǒng)，其排水條件得到極大改善。在設(shè)計(jì)降雨模擬中，即使在P=50 的降雨模擬中，成壽寺橋區(qū)低點(diǎn)積水最深為0.44 m，水深在0.15 m 以上的積水時(shí)間為26 min，未達(dá)到積水30 min 的標(biāo)準(zhǔn)，見圖11、圖12。

圖11 改造前成壽寺橋區(qū)積水及高水管平面縱斷圖

圖12 P=50 a 改造后成壽寺橋區(qū)積水及泵站出水管平面縱斷圖

5 結(jié)語

本文統(tǒng)計(jì)了北京中心城區(qū)的立交橋形式，并對現(xiàn)況立交橋區(qū)的排水現(xiàn)狀和可能的積水原因進(jìn)行了分析。應(yīng)用數(shù)學(xué)模型模擬分析各橋區(qū)排水情況，深入分析橋區(qū)積水產(chǎn)生的原因，評價(jià)橋區(qū)改造方案。研究表明采用數(shù)學(xué)模型分析橋區(qū)排水系統(tǒng)能夠深入研究內(nèi)澇積水的過程，并能對積水原因進(jìn)行量化分析。客水是橋區(qū)積水的重要原因，若橋區(qū)封閉性較好，無客水流入，現(xiàn)況泵站可應(yīng)對較高強(qiáng)度降雨。針對客水進(jìn)入橋區(qū)的情況，可通過提高周邊高水管線標(biāo)準(zhǔn)，減少客水匯入橋區(qū)，同時(shí)通過改造泵站及新建調(diào)蓄池，提高橋區(qū)低水標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對重現(xiàn)期P=50 a 一遇降雨。通過模型模擬可以得出，改造方案顯著改善了橋區(qū)排水，緩解了內(nèi)澇積水情況。通過本次研究，綜合排水能力校核與診斷的城市雨水排水系統(tǒng)模擬方法是可行的，此次利用構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型對排水能力的校核是后評估，建議有條件時(shí)應(yīng)首先對其進(jìn)行模擬，通過分析現(xiàn)況積水原因，制定相應(yīng)的改造方案，并通過模擬驗(yàn)證方案效果，再實(shí)施方案設(shè)計(jì)，這樣會使改造方案更加科學(xué)合理。