基于SWMM模型的沿海城市內(nèi)澇模擬研究

徐 冰 ，雷曉輝 ，王 昊 ，康愛(ài)卿

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 水資源研究所，北京 100038；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038）

1 研究背景

受城市大規(guī)模建設(shè)影響，內(nèi)河水系萎縮，雨水調(diào)蓄能力下降，城區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)和地表徑流過(guò)程變差，造成嚴(yán)重的內(nèi)澇災(zāi)害［1-3］。構(gòu)建內(nèi)澇防治體系，提高管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，積極推進(jìn)水力模型新技術(shù)應(yīng)用，是應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇的重要舉措［4-5］。SWMM［6］可用于城市排澇系統(tǒng)的全過(guò)程模擬和規(guī)劃管理，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用［7-8］。在國(guó)內(nèi)，董欣等［9］利用SWMM模型，驗(yàn)證其在區(qū)域排水分析計(jì)算方面的有效應(yīng)用，結(jié)合不確定性分析算法，研究不透水下墊面區(qū)的徑流過(guò)程和污染負(fù)荷［10］。劉俊等［11］基于SWMM模擬上海市區(qū)的地面積水全過(guò)程，并引入了防汛決策系統(tǒng)。陳睿星等［12］通過(guò)構(gòu)建SWMM模型，對(duì)城市管網(wǎng)排水能力進(jìn)行評(píng)估，在分析節(jié)點(diǎn)溢流和管道過(guò)載的基礎(chǔ)上提出了管網(wǎng)優(yōu)化方案。李彥偉等［13］基于SWMM模擬不同重現(xiàn)期和淤積狀態(tài)下兩種管網(wǎng)優(yōu)化方案，發(fā)現(xiàn)增大管徑比改變節(jié)點(diǎn)高程更高效，緩解溢流量的效果更好。由于SWMM在二維模型方面的局限性，黃國(guó)如等［14］基于英國(guó)Wallingford公司開(kāi)發(fā)的Infoworks ICM軟件模擬城市暴雨內(nèi)澇，研究不同重現(xiàn)期下積水范圍和淹水深度的變化?？艿盍嫉龋?5］結(jié)合SWMM和Infoworks的各自優(yōu)勢(shì)建立雨水徑流模型，對(duì)三種低影響開(kāi)發(fā)措施的水文效果做出了詳細(xì)的對(duì)比分析。此外，何嘉莉等［16］通過(guò)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)城市內(nèi)澇實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理。來(lái)麗芳等［17］基于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)合閘站要素提出聯(lián)合調(diào)度方案。對(duì)沿海城市而言，改造管網(wǎng)或整改河道等工程耗時(shí)耗力，而有效利用庫(kù)湖閘站聯(lián)合調(diào)度的研究更具經(jīng)濟(jì)效益，可與物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和智慧水務(wù)接軌，根據(jù)洪澇情況及時(shí)調(diào)整調(diào)度方案，發(fā)揮現(xiàn)有工程的價(jià)值，具有較高的靈活性。本文以福州市晉安河流域?yàn)槔?，同時(shí)考慮山區(qū)水庫(kù)泄洪和外江漲潮影響，利用SWMM模型模擬管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溢流情況，基于Infoworks模擬地表淹沒(méi)，結(jié)合現(xiàn)有工程，提出以上游水庫(kù)調(diào)洪和下游閘站調(diào)度相結(jié)合的方式削減洪峰，緩解城市內(nèi)澇，為當(dāng)?shù)胤篮榕艥澈退嫡{(diào)度提供借鑒措施。

2 研究區(qū)概況

2.1 研究區(qū)基本信息福州位于東南沿海的閩江下游地區(qū)，氣候?qū)儆诤Ｑ笮詠啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年降雨量1367.5 mm。每年7—9月是臺(tái)風(fēng)活動(dòng)期，將帶來(lái)特大暴雨。本文選擇福州市內(nèi)澇最為嚴(yán)重且水系復(fù)雜的晉安河流域作為研究區(qū)域，研究區(qū)西側(cè)為白馬河水系，東側(cè)為磨洋河水系，可通過(guò)關(guān)閉內(nèi)河水閘切斷與晉安河流域的水力聯(lián)系。研究區(qū)面積79.5 km2，其中城區(qū)面積49.3 km2，上游山區(qū)面積30.2 km2。晉安河主河道自琴亭湖始，經(jīng)光明港流入閩江，全長(zhǎng)6682.7 m，平均河寬38 m。研究區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密集，共計(jì)24條河流。具有調(diào)蓄功能的庫(kù)湖僅為八一水庫(kù)、井店湖、琴亭湖。河道基本信息如表1所示，水系分布如圖1所示。研究區(qū)平均坡度3.86%，以綠地、水系為主的透水地表面積48.2 km2，占比60.58%，以房屋、道路為主的不透水地表面積31.3 km2，占比39.41%。研究區(qū)地形如圖2所示，城區(qū)北側(cè)緊靠山地，南側(cè)瀕臨閩江。

表1 研究區(qū)河道基本信息

圖1 研究區(qū)水系

圖2 研究區(qū)DEM示意

2.2 歷史洪澇災(zāi)害2005年以來(lái)，共有23場(chǎng)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸福州，造成7次大范圍內(nèi)澇災(zāi)害。僅2016年9月，“莫蘭蒂”和“鯰魚(yú)”兩場(chǎng)臺(tái)風(fēng)接連登陸，平均降雨量高達(dá)173 mm，遠(yuǎn)超同期歷史極值。2005年10月，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“龍王”帶來(lái)的降雨造成市區(qū)重要路段全淹，淹沒(méi)面積多達(dá)14 km2，歷時(shí)20 h，全市交通陷入癱瘓。2015年8月，“蘇迪羅”臺(tái)風(fēng)創(chuàng)下福州市歷史單日最大雨量，晉安站最大1 h雨量52.7 mm，最大3 h雨量222.6 mm，最大12 h雨量296.1 mm。受強(qiáng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮影響，閩江高潮水位6.7 m，超過(guò)警戒水位0.41 m，城區(qū)共出現(xiàn)97處積澇點(diǎn)，受災(zāi)人數(shù)近48.66萬(wàn)人，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 現(xiàn)行防澇標(biāo)準(zhǔn)研究區(qū)現(xiàn)行暴雨強(qiáng)度公式根據(jù)福建省《城市及部分縣城暴雨強(qiáng)度公式》選用。在重要主干道和下沉廣場(chǎng)等易澇區(qū)，雨水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期2～3年，管徑0.8～3 m，一般地區(qū)重現(xiàn)期為1年，管徑0.15～0.5 m。下游閩江防洪堤按200年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，堤頂搶險(xiǎn)道寬度大于10 m。江北山洪防治標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，八一水庫(kù)按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，按500年一遇標(biāo)準(zhǔn)校核，防洪庫(kù)容111萬(wàn)m3，正常水位48.2 m，汛限水位46.0 m。為降低山洪對(duì)城區(qū)的壓力，修建井店湖和琴亭湖。井店湖最大可調(diào)節(jié)庫(kù)容18.4萬(wàn)m3，常水位12.5 m。琴亭湖最大可調(diào)節(jié)庫(kù)容105萬(wàn)m3，常水位5.0 m。晉安河上游五四北片區(qū)的排澇標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)5年一遇，不滿足10年一遇。當(dāng)前內(nèi)河建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇，城區(qū)河道寬度約4～48 m。

3 內(nèi)澇模型構(gòu)建

本文內(nèi)澇模型包括一維管網(wǎng)模型和二維地表模型，前者基于SWMM計(jì)算管網(wǎng)溢流和河道水位，后者基于Infoworks ICM計(jì)算地表淹沒(méi)。SWMM利用非線性水庫(kù)模型與Horton模型相結(jié)合的方法計(jì)算產(chǎn)匯流，利用運(yùn)動(dòng)波方程計(jì)算管渠間水力關(guān)系［18］。Infoworks采用二維有限體積法來(lái)求解淺水流方程組，利用Rienmann求解器計(jì)算洪水流向和深度。

3.1 模型概化根據(jù)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)提供的庫(kù)湖、河道、管網(wǎng)和地形等測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)澇模型構(gòu)建。水庫(kù)和湖泊統(tǒng)一概化為蓄水節(jié)點(diǎn)。中心城區(qū)河道斷面間隔10～50 m，山區(qū)和入江河道斷面間隔100～150 m。建模時(shí)將河道概化為矩形明渠，根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y料，河道綜合糙率取0.036，光明港河段取0.029。保留主干道和街區(qū)內(nèi)主要管網(wǎng)，梳理管網(wǎng)平面結(jié)構(gòu)，圓管總長(zhǎng)271.8 km，平均管徑0.56 m，矩形暗渠總長(zhǎng)20.4 km，橫截面平均面積0.44 m2，管道糙率取0.013。管底高程1.51～65.6 m，檢查井深度5～12.6 m。匯水區(qū)先按河道分區(qū)，再通過(guò)泰森多邊形法創(chuàng)建，可概化為非線性蓄水池。水流路徑長(zhǎng)度按水流速度0.5 m和地表漫流時(shí)長(zhǎng)10 min計(jì)算，從而推出相應(yīng)匯水區(qū)寬度。依據(jù)地表土地利用分布情況提取模型的產(chǎn)、匯流參數(shù)，按面積加權(quán)平均后，算得不透水百分比58.23%，不滲透表面粗糙系數(shù)0.04，滲透表面粗糙系數(shù)0.041，不滲透洼地蓄水2.662 mm，滲透洼地蓄水3.041 mm，無(wú)洼地蓄水百分比25%，最大下滲75.27 mm/h，最小下滲15.67 mm/h，以上均為研究區(qū)平均值。

最終構(gòu)建SWMM模型包括：河道總長(zhǎng)64.4 km；管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)13 163個(gè)，管段13 768條，總長(zhǎng)292.2 km；上游包括3座水庫(kù)和2個(gè)人工湖；共劃分匯水區(qū)13 770個(gè)，總面積79.5 km2。SWMM模型的GIS數(shù)據(jù)和建成的模型如圖3和圖4所示，放大部分的節(jié)點(diǎn)代表管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和河道節(jié)點(diǎn)，居中較粗的為河道中心線，其余為管道線，匯水區(qū)以小多邊形表示。管網(wǎng)模型建立完成后，結(jié)合地形構(gòu)建地表二維漫流模型，用于模擬內(nèi)澇積水淹沒(méi)。

圖3 研究區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)GIS圖

圖4 研究區(qū)SWMM模型

3.2 模型率定依據(jù)2016年鯰魚(yú)臺(tái)風(fēng)降雨的實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)淹沒(méi)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行率定。該次降雨總量265.5 mm，1∶00-8∶00為第一個(gè)降雨峰值，平均雨強(qiáng)16.7 mm/h，第二個(gè)降雨峰值出現(xiàn)在17∶00，降雨強(qiáng)度48.4mm/h。管網(wǎng)模型中，不同下墊面的不透水百分比、粗糙系數(shù)、洼地蓄水、下滲、衰減系數(shù)等產(chǎn)匯流參數(shù)和管道糙率值，是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取，不完全適用于晉安河流域，需在率定過(guò)程中調(diào)整。本次模擬最大淹沒(méi)時(shí)刻出現(xiàn)于4∶15，最大水深2.55 m，淹沒(méi)面積11.76 km2。如圖5所示，模擬淹沒(méi)范圍和實(shí)測(cè)淹沒(méi)點(diǎn)分布基本吻合。河道實(shí)測(cè)水位取晉安河自琴亭湖以下第3個(gè)斷面，位置如圖4所示。據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)該斷面區(qū)域受災(zāi)情況最為嚴(yán)重。率定后的實(shí)測(cè)水位過(guò)程與模型模擬的水位過(guò)程如圖6所示。隨著1∶00-4∶00時(shí)高強(qiáng)度降雨，水位在5∶00-6∶00迎來(lái)第一個(gè)峰值，峰值誤差7.3%，后因降雨減小，水位回落，18∶00-19∶00出現(xiàn)第二個(gè)峰值，峰值誤差8.2%。如圖7所示，兩次峰值的模擬水位和實(shí)測(cè)水位誤差均在10%以內(nèi)，說(shuō)明模型擬合度較高，可用于研究區(qū)的內(nèi)澇模擬評(píng)估。

圖5 淹沒(méi)范圍與淹沒(méi)點(diǎn)分布

圖6 同場(chǎng)降雨時(shí)段實(shí)測(cè)水位與模擬水位過(guò)程線

圖7 同場(chǎng)降雨模擬淹沒(méi)水深與實(shí)測(cè)水深柱狀圖

4 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)分析

4.1 降雨及邊界條件經(jīng)調(diào)研，由于缺乏有效的調(diào)度措施，研究區(qū)在強(qiáng)降雨事件下經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)澇，“蘇迪羅”臺(tái)風(fēng)期間災(zāi)害尤為嚴(yán)重，因此，針對(duì)“蘇迪羅”降雨事件對(duì)研究區(qū)排水系統(tǒng)進(jìn)行分析。將臺(tái)風(fēng)實(shí)測(cè)降雨數(shù)據(jù)作為模型計(jì)算的輸入條件，為和潮位時(shí)間序列保持一致，取2015年8月8日0∶00到8月9日0∶00期間“蘇迪羅”臺(tái)風(fēng)降雨數(shù)據(jù)，總降雨量357.8 mm，峰值雨強(qiáng)70.8 mm/h，最大降雨集中在14∶00至20∶00，降雨過(guò)程線如圖8所示。處理下游邊界時(shí)，選取瀛洲河下游的江四水閘、光明港一支河下游的東風(fēng)水閘、光明港下游的魁岐水閘作為出水口，將每個(gè)水閘的外江潮位過(guò)程線作為出水口的水位輸入數(shù)據(jù)，如圖9所示。

4.2 模擬分析未加入調(diào)度規(guī)則時(shí)，模擬研究區(qū)在該臺(tái)風(fēng)降雨情景下的管網(wǎng)溢流和淹沒(méi)范圍，總溢流量2682.6×103m3，淹沒(méi)面積15.84 km2，最大水深2.76 m，分布如圖10所示。北部山區(qū)淹沒(méi)水深普遍在0.1 m以下，考慮到山區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，管網(wǎng)分布少，河道較深，所以內(nèi)澇情況并不嚴(yán)重，山洪可及時(shí)通過(guò)下泄河道匯入琴亭湖。平原區(qū)晉安河中上游段，尤其是河兩岸出現(xiàn)超過(guò)1.0 m的水深，多處在0.1～0.5 m之間，同時(shí)管網(wǎng)溢流量較大，表明管道積水無(wú)法順暢地排入河道，以致于大面積溢流，造成內(nèi)澇災(zāi)害。城區(qū)下游地勢(shì)較低，淹沒(méi)水深普遍大于0.5 m。因集中降雨時(shí)間與外江漲潮一致，受潮位頂托影響，內(nèi)河高水位無(wú)法通過(guò)光明港排入閩江，只能漫流至地表，成為內(nèi)澇重災(zāi)區(qū)。共計(jì)1655個(gè)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)溢流，其中1532個(gè)節(jié)點(diǎn)溢流量小于5000 m3，3個(gè)節(jié)點(diǎn)溢流量大于50 000 m3，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。最大節(jié)點(diǎn)溢流量85.5×103m3，位于琴亭湖下游，緊靠晉安河主河道，受河水倒灌影響最為顯著。

圖9 下游水閘外江潮位過(guò)程線

圖8 “蘇迪羅”臺(tái)風(fēng)晉安站實(shí)測(cè)降雨過(guò)程線

仍取圖4標(biāo)注的斷面位置為例，繪制河道水位變化過(guò)程線，如圖11所示，排水管出口高程3.1 m。當(dāng)庫(kù)湖自由泄流無(wú)調(diào)度時(shí)，河道水位變化與降雨過(guò)程線保持一致，初期水位較低，自14∶00開(kāi)始升高，最大淹沒(méi)時(shí)刻較最大降雨時(shí)刻有延遲，集中在16∶00至20∶00之間。最高水位4.03 m，高于排水管出口0.93 m。21∶00后降雨量減小，河道水位回落，由于地面積水通過(guò)管網(wǎng)匯入河道，水位線發(fā)生明顯震蕩。管網(wǎng)排水結(jié)束后，河道水位平穩(wěn)下降。

圖10 無(wú)調(diào)度時(shí)研究區(qū)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溢流與淹沒(méi)水深

表2 無(wú)調(diào)度時(shí)研究區(qū)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溢流量

圖11 無(wú)調(diào)度時(shí)受災(zāi)區(qū)河道水位變化過(guò)程線

結(jié)合現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)內(nèi)管網(wǎng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不足10年一遇，難以承受強(qiáng)降雨。從琴亭湖下游的河道水位變化可以發(fā)現(xiàn)，山區(qū)洪水幾乎在同一時(shí)段全部匯集到琴亭湖。由于琴亭湖自由泄流，下游晉安河主河道的水位迅速抬高，高于管道排放口，迫使管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生溢流，形成地表淹沒(méi)。這一過(guò)程中，山區(qū)庫(kù)湖沒(méi)有發(fā)揮有效調(diào)蓄作用。同時(shí)，受漲潮影響，外江水位抬高，導(dǎo)致城區(qū)內(nèi)河河道排水不暢，形成更嚴(yán)重的內(nèi)澇災(zāi)害。而下游閩江防洪堤的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，可見(jiàn)沿江閘站沒(méi)有發(fā)揮有效作用。

5 庫(kù)湖閘站調(diào)度

經(jīng)調(diào)查，研究區(qū)共有上游具備調(diào)洪功能的水庫(kù)1座，人工湖2個(gè)，下游沿江泵站2座，沿江水閘3個(gè)。為緩解該研究區(qū)內(nèi)澇影響，結(jié)合現(xiàn)有工程現(xiàn)狀，分別從上游源頭和下游排水兩個(gè)方面擬定調(diào)度規(guī)則，如表3所示。根據(jù)汛限水位、5年一遇和20年一遇入庫(kù)洪水流量及相應(yīng)庫(kù)水位，設(shè)定水庫(kù)的下泄流量。根據(jù)10年一遇來(lái)水對(duì)應(yīng)的湖泊水位，設(shè)定湖泊下泄流量。沿江泵站的起排水位4.0 m，停泵水位3.5 m，東風(fēng)排澇站抽排流量80 m3/s，魁岐排澇站抽排流量160 m3/s。沿江閘站的關(guān)閘水位均為5 m，水位高時(shí)，關(guān)閘開(kāi)泵，防止江水倒灌入內(nèi)河，水位低時(shí)，開(kāi)閘關(guān)泵，讓內(nèi)河水流自然排入外江中。

表3 湖庫(kù)調(diào)度規(guī)則

保持降雨輸入條件不變，加入調(diào)度規(guī)則后再次模擬管網(wǎng)溢流和淹沒(méi)范圍，總溢流量1946.5×103m3，淹沒(méi)面積11.13 km2，最大水深1.83m。共計(jì)1664個(gè)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)溢流，其中1584個(gè)節(jié)點(diǎn)溢流量小于5000 m3，溢流量大于50 000 m3的節(jié)點(diǎn)數(shù)減小至0個(gè)，最大節(jié)點(diǎn)溢流量48.2×103m3，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

表4 調(diào)度后研究區(qū)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溢流量

在同一個(gè)河道節(jié)點(diǎn)繪制水位變化過(guò)程線，如圖12所示。受庫(kù)湖調(diào)蓄影響，降雨初期水位有小幅波動(dòng)，利于水庫(kù)騰出庫(kù)容應(yīng)對(duì)暴雨。最大淹沒(méi)時(shí)刻出現(xiàn)在17∶00-21∶00，較無(wú)調(diào)度時(shí)整體后移，說(shuō)明山區(qū)庫(kù)湖發(fā)揮了攔截洪水的作用。此時(shí)由于閩江漲潮影響，沿江閘門(mén)關(guān)閉，開(kāi)啟泵站機(jī)組排水，河道水位出現(xiàn)明顯震蕩，但起伏不超過(guò)0.8 m。最高水位3.01 m，低于管道排水口高程0.09 m，管網(wǎng)水流可以自然排入河道中。

圖12 調(diào)度后受災(zāi)區(qū)河道水位變化過(guò)程線

因?yàn)楣饷鞲酆拥缹掗?，?duì)晉安河下游分流最大，取光明港匯入閩江的魁岐水閘處，繪制調(diào)度前后出水口流量過(guò)程線，添加閘前水位輔以分析，如圖13所示。降雨初期，閩江處于漲潮階段，外江水位高于內(nèi)河水位時(shí)發(fā)生倒灌，流量值出現(xiàn)負(fù)值。調(diào)度前倒灌現(xiàn)象較為嚴(yán)重，通過(guò)減小閘門(mén)開(kāi)度，外江倒灌得以緩解，出水口流量幾乎接近于零。7∶00-12∶00期間，閩江處于退潮階段，外江水位低于內(nèi)河水位，此時(shí)開(kāi)啟閘門(mén)，出水口流量迅速增大，閘前水位迅速減小，在12∶00-15∶00時(shí)段趨于平緩。自16∶00開(kāi)始，受降雨增強(qiáng)與閩江漲潮共同影響，閘前水位迅速升高，出水口流量逐漸增大，出現(xiàn)短期震蕩。當(dāng)水位高于4.0 m起排水位時(shí)，關(guān)閉閘門(mén)，開(kāi)啟排澇泵站，出水口保持160 m3/s排水流量，直到水位降至3.5 m停泵。此后保持閘門(mén)全開(kāi)，閘前水位持續(xù)減小，與出水口流量下降保持一致。

分析可知，設(shè)置庫(kù)湖閘泵的調(diào)度規(guī)則后，總溢流量減少27.44%，節(jié)點(diǎn)最大溢流量由85.5×103m3降為48.2×103m3，減少43.63%，溢流量在5000～5000 m3之間的管網(wǎng)均有明顯減少。淹沒(méi)面積減少29.73%，最大淹沒(méi)水深降低0.93 m，地表淹沒(méi)情況得到有效控制。受災(zāi)嚴(yán)重區(qū)的河道最高水位降低1.02 m，上游來(lái)水和外江頂托對(duì)內(nèi)河水位的抬高效果得到顯著改善。

圖13 調(diào)度前后出水口流量過(guò)程線

6 結(jié)論

通過(guò)構(gòu)建城市內(nèi)澇模擬模型，分析晉安河流域內(nèi)澇成因發(fā)現(xiàn)，山區(qū)湖庫(kù)出流匯入城區(qū)內(nèi)河河道，受漲潮影響下游外江水位較高，致使河道水位高漲，高于排水管出口后，地下管網(wǎng)排水不暢，只能通過(guò)節(jié)點(diǎn)溢流的方式涌向地表。管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和河道防洪標(biāo)準(zhǔn)滯后于城市發(fā)展，難以抵抗近年頻發(fā)的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)降雨，現(xiàn)有湖庫(kù)閘站工程也未發(fā)揮攔截洪水和保障排澇暢通的作用，共同造成晉安河流域內(nèi)澇災(zāi)害。針對(duì)山區(qū)來(lái)水量較大問(wèn)題，根據(jù)汛限水位合理控制水庫(kù)湖泊的下泄流量，發(fā)揮水庫(kù)的調(diào)蓄作用和人工湖的滯洪作用，將河道峰值水位降低至管網(wǎng)排水口以下，保障城區(qū)河道不溢流。針對(duì)下游潮位頂托問(wèn)題，當(dāng)外江水位高于內(nèi)河水位時(shí)，及時(shí)關(guān)閉沿江閘站，防止江水倒灌。該方案實(shí)施后，管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溢流量降低27.44%，淹沒(méi)面積縮減29.73%，內(nèi)澇嚴(yán)重區(qū)河道最高水位降低了1.02 m，有效緩解地表淹沒(méi)情況。