排水管網(wǎng)模型在城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析中的應(yīng)用

殷殷 姜月 馮爽

摘 要：排水管網(wǎng)模型技術(shù)作為新興技術(shù)手段，具有效率高、耗時(shí)少、通用、直觀等優(yōu)點(diǎn)，可以科學(xué)、合理地模擬排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，為城市內(nèi)澇積水的風(fēng)險(xiǎn)分析提供多方面依據(jù)，對(duì)于確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全、維持城市安全運(yùn)行具有重要意義。本文以Infoworks CS排水模型為例，對(duì)其在城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析中的應(yīng)用進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：Infoworks CS；排水模型；排水防澇規(guī)劃

1 研究背景及意義

近年來，城市內(nèi)澇頻發(fā)，暴露出城市雨洪系統(tǒng)存在的諸多風(fēng)險(xiǎn)和問題；同時(shí)，傳統(tǒng)研究方法相對(duì)落后，龐大的地下排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)缺少智能化信息平臺(tái)進(jìn)行整合、分析[1]，需要應(yīng)用數(shù)字化模型對(duì)排水防澇系統(tǒng)進(jìn)行全面評(píng)估和校核，對(duì)城市排水系統(tǒng)的近遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行有針對(duì)性的分析和指導(dǎo)。

2 排水模型在城市排水防澇規(guī)劃中的應(yīng)用

以沈陽市排水系統(tǒng)為例，在現(xiàn)狀數(shù)據(jù)普查的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Infoworks CS排水軟件建立城市排水管網(wǎng)水力模型，對(duì)現(xiàn)狀排水管網(wǎng)、泵站、河道等設(shè)施進(jìn)行模擬與評(píng)估，為規(guī)劃改造方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。

2.1 城市排水系統(tǒng)模型的建立

準(zhǔn)確、詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料是模型建立的前提和重要基礎(chǔ)，對(duì)于排水模型，所需數(shù)據(jù)主要包括：

2.1.1 降雨數(shù)據(jù)。對(duì)研究區(qū)域內(nèi)1951～2012年61年5000場次降雨數(shù)據(jù)（含小時(shí)降雨量）、2005～2012年8年降雨數(shù)據(jù)（含10分

鐘間隔降雨量）進(jìn)行收集整理，確定不同降雨歷時(shí)下沈陽市降雨雨型。

2.1.2 排水系統(tǒng)及水系數(shù)據(jù)。收集完善研究范圍內(nèi)DN500以上共1035公里排水管網(wǎng)，現(xiàn)狀50座區(qū)域排水泵站、10處地道橋泵站的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)城市范圍內(nèi)主要水系的斷面、水深、坡度、流量等資料進(jìn)行收集整理。

2.1.3 歷史積水?dāng)?shù)據(jù)。對(duì)研究范圍積水片區(qū)、街路、節(jié)點(diǎn)共300余處進(jìn)行整理，作為模型校核修正的參考依據(jù)。

在以上各類數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Infoworks排水軟件建立了沈陽市城市雨水管網(wǎng)水力模型。模型中檢查井8455個(gè)，管道8752根，長度約1035公里，流域面積共220平方公里。并根據(jù)實(shí)際降雨資料及積水點(diǎn)分布情況，對(duì)已建雨水管網(wǎng)水力模型進(jìn)行校核，保證模型的真實(shí)和準(zhǔn)確性。

2.2 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的能力評(píng)估

考慮到沈陽市早期雨水管道的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期表1排水干管（DN800mm以上）能力分析較低（一般不超過一年一遇），因此分別選取P=1a，P=0.7a，P=0.33a和P=0.1a，t=120分鐘的設(shè)計(jì)降雨雨型進(jìn)行模擬計(jì)算，利用Infoworks CS排水模型對(duì)規(guī)劃范圍內(nèi)現(xiàn)狀排水主干管道能力進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果如表1：

2.3 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

利用模型對(duì)規(guī)劃范圍內(nèi)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)遭遇不同暴雨頻率下內(nèi)澇發(fā)生的可能性、淹沒時(shí)間、淹沒范圍以及淹沒深度進(jìn)行分析，從而評(píng)估城市建設(shè)用地（地塊）的淹沒風(fēng)險(xiǎn)，為規(guī)劃方案優(yōu)化提供技術(shù)支持，為城市開發(fā)建設(shè)及改造提供決策依據(jù)。

[圖1 重現(xiàn)期0.33年積水點(diǎn)分布圖][圖2 重現(xiàn)期2年積水點(diǎn)分布圖]

上圖可以看出，隨著降雨重現(xiàn)期從0.33年增加到2年，積水分布范圍逐漸擴(kuò)大，冒水節(jié)點(diǎn)數(shù)和總冒水量也顯著增加，當(dāng)降雨重現(xiàn)期達(dá)到1年以上時(shí)，研究范圍內(nèi)大部分地區(qū)存在內(nèi)澇積水的風(fēng)險(xiǎn)性較高。

3 結(jié)論

3.1 排水模型利用已有的管網(wǎng)及相關(guān)信息，可以直觀有效地觀察排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，輔助分析現(xiàn)狀排水管道、泵站系統(tǒng)存在的問題，對(duì)排水防澇規(guī)劃的編制具有指導(dǎo)意義。

3.2 在現(xiàn)狀排水管網(wǎng)能力評(píng)估的基礎(chǔ)上，以地塊為基本單位，應(yīng)用排水模型進(jìn)行區(qū)域積水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為因地制宜地確定規(guī)劃解決對(duì)策提供參考依據(jù)，使排水防澇規(guī)劃具有針對(duì)性。

3.3 應(yīng)用排水模型可以進(jìn)行排水防澇規(guī)劃改造的多方案比較，根據(jù)模擬結(jié)果的反復(fù)校核，預(yù)先觀察實(shí)施效果，優(yōu)化規(guī)劃改造措施，確保規(guī)劃方案的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]建華，李文濤，隋軍，等.水力模型在城市排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].給水排水，2013，39（05）：106-107.

作者簡介：殷殷，女，1987年12月，碩士研究生，現(xiàn)任職于沈陽市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院。