水力模型在深圳某區(qū)域排水防澇規(guī)劃中的應(yīng)用

薄濤 丁彬彬

摘 要：以深圳市寶安區(qū)107國(guó)道新安段沿線及周邊片區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)該區(qū)域的內(nèi)澇成因進(jìn)行分析，并構(gòu)建了水力模型，研究了50年一遇的設(shè)計(jì)暴雨下城市內(nèi)澇情況。通過(guò)歷史內(nèi)澇點(diǎn)與模擬內(nèi)澇結(jié)果相對(duì)照，驗(yàn)證了模型的可靠性。最后對(duì)該區(qū)域擬實(shí)施的深層隧道方案代入模型進(jìn)行了內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，方案實(shí)施后內(nèi)澇災(zāi)害范圍可削減至0.6平方公里，可以在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)明顯的內(nèi)澇防治效果。

關(guān)鍵詞：城市排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)；防澇規(guī)劃；地理信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）11-0015-02

本文以深圳寶安107國(guó)道周邊區(qū)作為研究區(qū)域，通過(guò)構(gòu)建水力模型，綜合考慮降雨的時(shí)空分布、雨水管網(wǎng)的匯流路徑、積水程度等因素，對(duì)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，對(duì)內(nèi)澇原因進(jìn)行了分析，并討論了深層隧道方案對(duì)排洪防澇的作用。

1 研究區(qū)域基本概況

1.1 研究區(qū)域簡(jiǎn)介

研究區(qū)域?yàn)樯钲趯毎矃^(qū)老城區(qū)，即西鄉(xiāng)河至新圳河之間老城區(qū)區(qū)域，重點(diǎn)為107國(guó)道新安段沿線及周邊片區(qū)的內(nèi)澇整治。位于深圳市西部的寶安區(qū)，由于瀕臨珠江口，地勢(shì)較低，受澇水滯問(wèn)題尤為突出。

1.2 內(nèi)澇原因分析

通過(guò)對(duì)寶安老城區(qū)各內(nèi)澇點(diǎn)的調(diào)查分析，頻發(fā)內(nèi)澇的原因主要有以下幾個(gè)方面：（1）集中且超標(biāo)的暴雨是導(dǎo)致寶安區(qū)發(fā)生內(nèi)澇的主要客觀因素，防洪及排澇工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低。（2）潮汐頂托，寶安區(qū)西部沙井、福永、西鄉(xiāng)、新安四街道濱臨海邊，受風(fēng)浪、潮汐頂托影響較大，在暴雨襲來(lái)時(shí)，極易因排水不暢而受淹[1]。此外，城市硬地化面積增加，調(diào)蓄設(shè)施減少，徑流系數(shù)增大，雨水量增大，河道排洪能力不足也是該地區(qū)易澇的重要原因。

2 模型的建立

本次研究采用Mike Flood水力模型對(duì)研究區(qū)域現(xiàn)狀城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，綜合分析城市排水系統(tǒng)實(shí)際排水能力。

排水管網(wǎng)模型構(gòu)建的主要工作包括：梳理管線、解析下墊面、劃分匯水區(qū)間、輸入降雨邊界和排水口水位邊界等。模型的構(gòu)建和應(yīng)用過(guò)程總體可分為數(shù)據(jù)整理、模型搭建、質(zhì)量控制和模型應(yīng)用等四個(gè)步驟，如圖1所示。

3 內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃

基于Mike Flood平臺(tái)，耦合城市水文模型和二維地表模型評(píng)估全市的排水防澇現(xiàn)狀條件，識(shí)別內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。采用Mike Urban模塊構(gòu)建排水管網(wǎng)模型，Mike 21模塊構(gòu)建二維地表模型，在Mike Flood平臺(tái)中將以上加以耦合，形成完整的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型[2，3]。鑒于深圳市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，以50年一遇設(shè)計(jì)暴雨作為降雨條件，評(píng)估研究范圍內(nèi)的城市內(nèi)澇情況。因研究范圍內(nèi)的河流均為感潮河段，依據(jù)《深圳市排水（雨水）防澇規(guī)劃》（2015年）中推薦潮位與暴雨的銜接方案，采用20年一遇潮位與50年一遇暴雨遭遇的銜接方案，充分考慮洪潮水位可能對(duì)排水管網(wǎng)造成的頂托。

通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析，得到區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)總面積達(dá)到9.67km2，占總建成區(qū)面積的15.3%。說(shuō)明了研究區(qū)域的現(xiàn)有市政排水能力不足以應(yīng)對(duì)大暴雨條件，城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)比較嚴(yán)重。

通過(guò)將區(qū)域內(nèi)有記錄的45個(gè)歷史內(nèi)澇點(diǎn)與模擬內(nèi)澇結(jié)果相對(duì)照，從對(duì)比結(jié)果中可見(jiàn)其中43個(gè)歷史內(nèi)澇點(diǎn)在模擬內(nèi)澇結(jié)果中得到了體現(xiàn)，匹配率達(dá)到了95%，從而驗(yàn)證了模型的可靠性。

4 排水防澇工程設(shè)計(jì)方案

近年來(lái)，城市內(nèi)澇一直是困擾中國(guó)大城市的難題。頻繁的內(nèi)澇已經(jīng)給城市敲響了警鐘，國(guó)外先進(jìn)理念和措施得到普遍認(rèn)同，其中深層隧道（簡(jiǎn)稱深隧）排水技術(shù)[4]引起了廣泛關(guān)注。

本研究擬實(shí)施深層隧道方案，該方案的實(shí)施將會(huì)將咸水涌與新圳河下游的全部雨水排水口截流進(jìn)入深層隧道。為模擬方案的實(shí)施情況，在現(xiàn)狀模型中添加深隧主線、支線以及附屬設(shè)施見(jiàn)表1和圖2。

以深隧的匯水范圍及周邊區(qū)域共17.4平方公里作為研究范圍，通過(guò)運(yùn)行50年一遇的暴雨條件，根據(jù)模型結(jié)果統(tǒng)計(jì)，以地面積水15cm及以上作為內(nèi)澇的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)狀條件下深邃研究區(qū)域內(nèi)的內(nèi)澇災(zāi)害范圍為3.98平方公里，而在深隧方案實(shí)施的條件下，內(nèi)澇災(zāi)害范圍可削減至0.6平方公里?？梢?jiàn)，深隧方案可以在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)明顯的內(nèi)澇防治效果。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)50年一遇的設(shè)計(jì)暴雨下城市內(nèi)澇情況的模擬，并將歷史內(nèi)澇點(diǎn)與模擬內(nèi)澇結(jié)果相對(duì)照，驗(yàn)證模型的可靠性，結(jié)果表明研究區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)總面積占總建成區(qū)面積的15.3%，說(shuō)明目前研究區(qū)域內(nèi)的排水能力不足以應(yīng)對(duì)大暴雨條件，城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)比較嚴(yán)重。（2）深層隧道技術(shù)對(duì)城市防洪排澇效果顯著，將深邃方案代入模型進(jìn)行了內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，方案實(shí)施后內(nèi)澇災(zāi)害范圍可削減85%，降低至0.6km2，可明顯起到的內(nèi)澇防治效果。

參考文獻(xiàn)

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