基于數值模擬的團泊新城西區排澇規律研究

2023-12-29 00:00:00許婷婷葉楊孫建升葉雅麗

中國資源綜合利用 2023年3期

摘要：根據水系專項規劃，天津市團泊新城西區通過設計水系、泵站等設施組成排澇系統，采用傳統計算方法確定水系及泵站的規模。本文基于Infoworks ICM建模軟件，對團泊新城西區排澇系統方案進行模型校核，設置三種排澇系統空間布局方案進行比選，結合區域用地規劃選擇最優布局方案。在模型校核過程中，采用不同徑流系數進行試驗比較，識別其為影響排水防澇模型結果的重要參數，并結合相關規范選用0.55作為模型的最終取值。

關鍵詞：團泊新城西區；水系專項規劃；空間布局方案；徑流系數

中圖分類號：TV87 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）03-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.011

Abstract： According to the special water system planning， the drainage system is composed of water system， pump station and other facilities in the west area of Tuanbo New City， Tianjin， and the scale of water system and pump station is determined by traditional calculation method. Based on the Infoworks ICM modeling software， this paper checks the model of the drainage system scheme in the west area of Tuanbo New City， sets up three drainage system spatial layout schemes for comparison and selection， and selects the optimal layout scheme in combination with the regional land use planning. In the process of model verification， different runoff coefficients are used for test and comparison to identify them as important parameters affecting the results of the drainage and waterlogging prevention model， and 0.55 is selected as the final value of the model in combination with relevant specifications.

Keywords： west area of Tuanbo New City; special water system planning; spatial layout scheme; runoff coefficient

隨著工業化與城市化步伐的加快，全球氣候變暖，極端天氣的發生頻次與強度有增大的趨勢。極端降雨容易造成洪澇災害，采用數值模擬對排水防澇系統進行研究具有重要意義[1-2]。

1 項目概況

團泊新城西區位于天津市靜海區，規劃面積為38.9 km2，重點規劃范圍為畢楊路以北區域，東至六排干，南至畢楊路，西至迎豐渠，北至獨流減河，面積為22.9 km2，此即為本次模型校核的范圍。團泊新城西區處于蓄滯洪區，地勢低洼，其建成區高程介于2.2～2.8 m，現狀農田區高程在2 m以下，汛期排水防澇風險較大。根據人口規模確定，靜海區為天津市的中等衛星城市。根據《室外排水設計標準》（GB 50014—2021）的相關規定[3]，團泊新城西區排澇系統設計重現期為20年一遇。基于水系專項規劃，團泊新城西區排澇系統主要考慮水系及泵站兩部分設施。

2 模型校核

基于Infoworks ICM建模軟件，構建團泊新城西區排水防澇系統模型。根據《天津市雨水徑流量計算標準》（DB/T 29-236—2016），20年一遇條件下，24 h降雨量取215 mm，徑流系數取0.55。子匯水區根據團泊新城西區水系專項規劃進行劃分，高程資料采用團泊新城西區實測高程數據。基于水系專項規劃，根據《治澇標準》（SL 723—2016），排澇河道的設計排澇水位在堤頂以下0.0～0.5 m[4]，據此進行模型校核。河段共分為63個，模型模擬結果顯示，設計重現期下，各河段最高洪水位介于1.7～1.8 m，建成區路網高程為2.2～2.8 m，符合相關標準要求。

3 方案比選

設計3種排澇系統的空間布局方案進行比選，3種方案的模型模擬結果較為接近，僅在澇水分區上有一定差別。結合水系專項規劃和區域用地性質，團泊新城西區選擇方案三作為排澇系統方案。3種排澇系統的空間布局如圖1所示。設計重現期下，3種方案的各河段平均最高洪水位如表1所示。

4 產匯流參數試驗

根據《室外排水設計標準》（GB 50014—2021），按照城鎮建筑密度，三種不同區域的徑流系數取值范圍如表2所示。團泊新城西區屬于城鎮建筑較密集區，徑流系數取0.5。根據《城鎮內澇防治技術規范》（GB 51222—2017），采用推理公式法進行內澇防治設計校核時，宜適當提高徑流系數[5]。當設計重現期為20～30年時，宜將徑流系數提高10%～15%；當設計重現期為30～50年時，宜提高20%～25%；當設計重現期為50～100年時，宜提高30%～50%；當計算的徑流系數大于1時，按1取值。

團泊新城西區排澇系統的設計重現期為20年，相比相關標準，設計徑流系數提高10%，即子匯水區徑流系數取0.55。實際上，土壤性質對產匯流參數影響較大[6-9]，20年一遇215 mm降雨量情景下，子匯水區的平均產流比例可能較大。設計重現期下，徑流系數不同，各河段平均最高水位的模擬結果如表3所示。當增大徑流系數時，河網平均最高水位顯著提升[10-13]。團泊新城西區建成區路網高程為2.2～2.8 m，若子匯水區的徑流系數為0.80，河網平均最高水位為2.5 m，此種情景下或將產生一定程度的內澇[14-16]。

5 結論

本文基于Infoworks ICM建模軟件，構建團泊新城西區排水防澇系統模型。《治澇標準》（SL 723—2016）要求排澇河道的設計排澇水位在堤頂以下0.0～0.5 m，據此進行模型校核。模型模擬結果顯示，各河段最高洪水位為1.7～1.8 m，建成區路網高程為2.2～2.8 m，符合相關標準要求。設計3種排澇系統的空間布局方案進行比選，其模型模擬結果較為接近，僅在澇水分區上有一定差別，結合水系專項規劃與區域用地性質，團泊新城西區選擇方案三作為排澇系統方案。土壤性質對產匯流參數影響較大，模擬結果顯示，隨著徑流系數的增大，河網平均最高水位有了顯著提升。根據團泊新城西區建成區路網高程，若子匯水區的徑流系數為0.8，河網平均最高水位為2.5 m，此種情景下或將產生一定程度的內澇。

參考文獻

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3 住房和城鄉建設部，國家市場監督管理總局.室外排水設計標準：GB 50014—2021[S].北京：中國計劃出版社，2021.

4 水利部.治澇標準：SL 723—2016[S].北京：中國水利水電出版社，2016.

5 住房和城鄉建設部，國家質量監督檢驗檢疫總局.城鎮內澇防治技術規范：GB 51222—2017[S].北京：中國計劃出版社，2017.

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11 丑天馳.基于文化框架改進粒子群算法的河湖聯控防洪排澇調度模型研究[D].武漢：華中科技大學，2019：14-15.