淺析水影響評價中內(nèi)澇計(jì)算方法

葉皓妍　周海霞　馮雪　謝靜茹

【摘要】我國經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，導(dǎo)致城市化矛盾增加。其中，內(nèi)澇問題是嚴(yán)重阻礙城市發(fā)揮的重要原因。因此，本文從洪水影響評價進(jìn)行闡述，對內(nèi)澇的計(jì)算方法進(jìn)行分析，加以案例進(jìn)行說明，希望能夠有一定的幫助。【關(guān)鍵詞】洪水影響評價；內(nèi)澇計(jì)算方法引言隨著我國城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，我國城市的下墊面在不斷發(fā)生改變，下墊面的改變、排水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)低、城市空間立體開發(fā)及突發(fā)性極端強(qiáng)降雨導(dǎo)致城市內(nèi)澇頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響城市居民的工作和生活。2012年“7·21”特大暴雨，導(dǎo)致北京地區(qū)多處積水嚴(yán)重，為解決城市內(nèi)澇問題，北京市采取了一系列措施并出臺了相應(yīng)的政策。2015年4月，北京市全面實(shí)施水影響評價編報審批制度，將水資源論證、水土保持方案及洪水影響評價三項(xiàng)報告審批流程整合為“水影響評價審查”，與環(huán)境影響評價審查并聯(lián)辦理。水影響評價中的洪水影響評價主要包括雨水排除及調(diào)蓄、內(nèi)澇分析評價，以及存在潛在洪水影響的區(qū)域的洪水影響分析評價。其不同于防洪評價報告，防洪評價報告主要針對跨河、臨河、穿河、穿堤等建設(shè)項(xiàng)目，水影響評價中的洪水影響評價是進(jìn)行全范圍項(xiàng)目的評價工作，其重點(diǎn)是進(jìn)行下墊面的改變造成的洪水影響產(chǎn)生的相應(yīng)變化。1、內(nèi)澇計(jì)算方法及其特點(diǎn)內(nèi)澇計(jì)算可采用手工計(jì)算、模型計(jì)算、手工及模型相結(jié)合三種計(jì)算方式。城鎮(zhèn)內(nèi)澇手工計(jì)算可采用推理公式法，非城鎮(zhèn)地區(qū)可采用排澇模數(shù)法。匯水面積大于2km2時，應(yīng)采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行內(nèi)澇計(jì)算。在實(shí)際模型的選擇和使用中，其設(shè)計(jì)人員需要整體對對象、模擬范圍和規(guī)劃等方面進(jìn)行評估，通過不同方法開展內(nèi)澇的模擬。其中，存在含雨水管網(wǎng)、不含雨水管網(wǎng)等兩種模型。同時分析國內(nèi)外調(diào)研能夠得出，國內(nèi)外的不含雨水管網(wǎng)模型在開展內(nèi)澇評估工作中的應(yīng)用力度是比較廣泛的，從而保證模擬作用的凸顯和發(fā)揮。如今，對于我國城市應(yīng)用比較常見的城市雨水管理模型主要有內(nèi)澇計(jì)算模型 MIKE、 SWMM、In-fo Works CS等。（1）推理公式法城鎮(zhèn)地區(qū)內(nèi)澇計(jì)算可采用《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中的推理公式：Q=qψF，其中北京地區(qū)暴雨強(qiáng)度公式可根據(jù)計(jì)算區(qū)域所在的暴雨分區(qū)，選取不同的公式進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)雨型可選用1440min，該方法適用于不同重現(xiàn)期最小時間段為5min，總歷時為1440min的降雨過程推求，再按照水位庫容曲線，以“先填洼后積蓄”的原則進(jìn)行積水分布分析，針對城鎮(zhèn)小范圍內(nèi)澇分析，該方法較為簡便。（2）排澇模數(shù)法根據(jù)《北京市水文手冊》，采用平原排澇模數(shù)公式基本形式：M=KRmF-n，根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域選取不同的公式參數(shù)，該方法主要適用于非城市化的硬化地面很少的平原區(qū)。（3）MIKE模型MIKE11 用于模擬一維河道水體的流態(tài)，集成了水動力模塊、降雨徑流模塊、構(gòu)筑物模塊以及潰壩模塊等，幾乎涵蓋了河流模擬的各個方面。MIKE21 屬于平面二維自由表面流模型，廣泛運(yùn)用于海洋、湖泊、河道及蓄滯洪區(qū)的流場、流速、水位等方面的模擬，能夠獲得不同水文要素的時空分布及洪水淹沒信息。MIKE FLOOD 將一維模型和二維模型連接在一起，進(jìn)行動態(tài)耦合的模型系統(tǒng)，既利用了一維模型和二維模型的優(yōu)點(diǎn)，又避免了采用單一模型時遇到的網(wǎng)格精度和準(zhǔn)確性問題。（4）SWMM模型SWMM模型是一個動態(tài)的降水-徑流模擬模型，主要是用于模擬城市某一單一降水事件或長期的水量和水質(zhì)模擬。通過SWMM進(jìn)行建模，對每個子流域在不同時間步長任意時刻所產(chǎn)生徑流的水質(zhì)和水量，以及對每個管道和河流中水的水質(zhì)、水深和流量等進(jìn)行追蹤模擬。2、案例分析本文以北京市某河流為例進(jìn)行分析，該流域主要是在暖溫帶大陸性半干旱、半濕潤性季風(fēng)氣候。其中，該河流的風(fēng)向存在很明顯的季節(jié)變化，降雨量主要在6—9月份比較多，年平均降雨量保持在511mm。該河流規(guī)劃治理標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，根據(jù)河道兩岸地勢及雨水口匯流范圍，河道左岸匯流面積為3.38km2，河道右岸匯流面積為10.71 km2。河道左岸主要通過自然下滲及雨水方溝將雨水排入河道，河道右岸規(guī)劃建設(shè)泵站，以排除當(dāng)?shù)貪乘Ｒ虼?，本文以河道治理前后，河道左右岸排水分區(qū)分別進(jìn)行分析，河道左右岸內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)考慮20年一遇。（1）河道治理前河道現(xiàn)狀堤防不滿足20年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)河道發(fā)生20年一遇洪水時，河道洪水向兩岸漫溢。河道20年一遇洪峰流量為2100m3/s，根據(jù)《水利計(jì)算手冊》結(jié)合實(shí)際，河道糙率取0.035，堤路及灘地取0.045，采用HEC軟件進(jìn)行水面線推求，計(jì)算結(jié)果見表1。計(jì)算得出，當(dāng)河道發(fā)生20年一遇洪水時，河道洪水位高于現(xiàn)狀堤頂，河道洪水向兩岸漫溢，當(dāng)?shù)貪乘疅o法及時排除，河道兩岸將受洪水影響，見圖1。（2）河道治理后①左岸河道治理后，河道內(nèi)洪水不漫溢，河道左岸不受河道洪水淹沒，但左岸地勢低于河道20年一遇洪水位，左岸澇水不能順利排除，根據(jù)平原排澇模數(shù)公式，參照項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)，K選取0.026，m選取0.93，n選取0.16。計(jì)算得出左岸匯水范圍內(nèi)排澇模數(shù)為0.66m3/（km2·s），排澇流量1.74m3/s，徑流總量76715.84m3，淹沒范圍見圖2。②右岸河道平均坡度為0.5‰～0.8‰，考慮地下水埋深3～4m。根據(jù)1999年編制的《北京市水文手冊第一分冊——暴雨圖集》，查得建設(shè)項(xiàng)目20年一遇24h最大雨量220mm。采用平原排澇模數(shù)法，算得右岸20年一遇排澇流量為13.519 m3/s，該區(qū)域規(guī)劃建設(shè)13 m3/s排澇泵站，可滿足該區(qū)域排澇要求。結(jié)束語：總之，伴隨著我國的城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市化中的內(nèi)澇問題逐漸增加。因此我們在應(yīng)對建設(shè)項(xiàng)目的內(nèi)澇情況進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和全面的分析，并對存在問題進(jìn)行處理，以減緩城市建設(shè)帶來的內(nèi)澇問題，并為項(xiàng)目的建設(shè)提供有力的技術(shù)支撐。參考文獻(xiàn)：[1]張旭紅，廖康，韓睿.北京市洪水影響評價中內(nèi)澇計(jì)算方法探討[J].北京水務(wù)， 2016（4）.[2]尹志聰，郭文利，李乃杰.北京城市內(nèi)澇積水的數(shù)值模擬[J].氣象.2015，41（9）：1111-1118.