城市暴雨天氣內(nèi)澇區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)研究

胡靜敏

[摘 要]本文利用建模軟件以太原市某區(qū)域?yàn)槔龑Τ鞘斜┯晏鞖鈨?nèi)澇區(qū)域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)研究，并對風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的討論。

[關(guān)鍵詞]城市；內(nèi)澇；暴雨天氣；風(fēng)險(xiǎn)；徑流系數(shù)；太原

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.22.124

[中圖分類號]P426.616；TU998.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2016）22-0-01

0 引 言

近年來，由于我國夏季7-8月強(qiáng)降雨天氣的增多，不僅很多南方城市面臨著內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)考驗(yàn)，很多北方城市也由于強(qiáng)降雨和大雨暴雨天氣帶來了很多區(qū)域積水短時(shí)間難以排去的洪澇災(zāi)害。比如：2015年7月18日到7月22日，不僅武漢、南京、合肥等南方城市承受了暴雨大雨的襲擊，造成了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。河北更是損失嚴(yán)重，山西、河南等省份也有人員傷亡發(fā)生。因此，能對大雨暴雨帶來的城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行客觀真實(shí)的預(yù)估和評價(jià)，能夠?yàn)槌鞘械呐潘芰M(jìn)行客觀的評價(jià)，為排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)提供真實(shí)客觀的理論依據(jù)對于洪澇災(zāi)害的預(yù)防具有十分重要的意義。

1 對于城市內(nèi)澇的認(rèn)識

由于連續(xù)大強(qiáng)降雨天氣，大雨暴雨的降雨量產(chǎn)生的雨水積水短時(shí)間內(nèi)無法從城市的各個(gè)街道排出，導(dǎo)致城市城區(qū)內(nèi)積水嚴(yán)重，造成車輛和人員的無法正常通行或者更為嚴(yán)重的后果，就可以認(rèn)為是城市內(nèi)澇發(fā)生了。例如：太原市2016年7月18日傍晚到19日發(fā)生了強(qiáng)降雨，使很多地方積水嚴(yán)重，市區(qū)內(nèi)多處地段積水超過了30 cm，白龍廟區(qū)域的鐵路橋下積水深度超過了100 cm，恒山路盡管地處地形相對較高，但部分地段積水深達(dá)60 cm，不僅給出行帶來了極大的不便，并且存在很多的安全隱患。這種情況就屬于城市內(nèi)澇，并且較為嚴(yán)重。

2 內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)

2.1 區(qū)域概況及風(fēng)險(xiǎn)模型構(gòu)建

某區(qū)域位于太原市迎澤區(qū)，現(xiàn)有管網(wǎng)總的服務(wù)面積519 hm2，在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，按照建模軟件模型模擬的方法思路，構(gòu)建虛擬模型，將此區(qū)域進(jìn)行等級劃分，共劃分出了11個(gè)三個(gè)等級區(qū)域，最大的三級區(qū)域面積總共92 hm2，綠地的徑流系數(shù)設(shè)定為0.3，水域的徑流系數(shù)設(shè)定為0，建筑區(qū)域設(shè)定為0.95，道路設(shè)定為0.85。出水口均為自由流，分別按照1年、2年，3年、5年的雨水重現(xiàn)期進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)定，假定大雨持續(xù)時(shí)間為2小時(shí)，對徑流系數(shù)以及現(xiàn)有管網(wǎng)進(jìn)行評估。評估的公式如下所示。

上述3個(gè)公式中，公式（1）中，四個(gè)符號：ai、Ci、Ai、B分別表示：i集水區(qū)的徑流系數(shù)、集水區(qū)上的總降雨量（m2）集水區(qū)的面積（hm2）和相應(yīng)的雨水重現(xiàn)期下兩小時(shí)累計(jì)的降雨量（mm）。公式（2）中，4個(gè)符號：PF、W、P1、P2分別表示：管道充滿度（大于1表示管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)低于雨水重現(xiàn)期）、節(jié)點(diǎn)水頭（m）、管渠底標(biāo)高（m）和管渠的高度（m）。公式（3）中，三個(gè)符號：NF、W、G分別表示：節(jié)點(diǎn)溢流度（大于0表示該節(jié)點(diǎn)冒水）、節(jié)點(diǎn)水頭（m）和節(jié)點(diǎn)標(biāo)高（m）。利用公式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表1和表2。

3 內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果的討論

從表1可以看出，模型模擬得到的綜合徑流系數(shù)不到0.61，并且，隨著降雨量的增加，徑流系數(shù)有所增大，但是增加的幅度不大，可以忽略不計(jì)。因此，可以通過低影響模式的技術(shù)措施，通過綠地增加、過濾以及雨水花園等設(shè)施的增加來改變徑流系數(shù)，提升城市排水能力。另外，從表2中看到，隨著降雨量的增加，綜合徑流系數(shù)的變化不大，趨于穩(wěn)定，因此，改變排水管網(wǎng)能力最有效的措施就是提高整體管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

從表2可以看出，該片區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)幾乎全部不能滿足一年一遇大雨暴雨的情況發(fā)生，如果發(fā)生5年一遇以上的暴雨大雨，那么該區(qū)域內(nèi)陷入內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)是很大，甚至可以說是會(huì)發(fā)生的。但是，該區(qū)域在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模排水管網(wǎng)的改造是不太現(xiàn)實(shí)的，因此，可以通過增設(shè)蓄水池、增加排水泵，增建排水泵站等措施提升排水管網(wǎng)的能力。并且，可以根據(jù)地形地貌的特點(diǎn)，進(jìn)行管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也是一種不錯(cuò)的選擇。

4 結(jié) 語

城市排水防澇方案的制訂和實(shí)施，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實(shí)地的數(shù)據(jù)采集，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和客觀性，然后嚴(yán)格按照公式進(jìn)行模擬計(jì)算，得到排水管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果，對結(jié)果進(jìn)行科學(xué)論證分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行整體的規(guī)劃設(shè)計(jì)。本文以太原市某區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行實(shí)證研究，依據(jù)此區(qū)域的排水管網(wǎng)實(shí)際情況進(jìn)行模擬，通過對其內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行客觀的評價(jià)，為后續(xù)的區(qū)域排水方案設(shè)計(jì)提供一定的思路和方法。