鞍山市區(qū)域排水分析系統(tǒng)

史高峰

【摘要】鞍山市區(qū)域排水分析系統(tǒng)以全市地形及用地類型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過建立匯水面模型和雨水設(shè)計流量模型，確定匯水區(qū)域以及雨水流量和排水管渠所需斷面尺寸，從而排水管網(wǎng)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，智能分析鞍山易澇區(qū)域，提出排水管線設(shè)計解決方案，全面評估管網(wǎng)能力，為城市管網(wǎng)規(guī)劃、排水防澇提供決策依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】匯水面模型;雨水設(shè)計流量模型;智能分析;評估管網(wǎng)能力

1、前言

鞍山市管網(wǎng)老化程度較大，舊城區(qū)內(nèi)城市排水設(shè)施配套相對滯后，管網(wǎng)建設(shè)年代久遠(yuǎn)，管徑偏小，早期排水基礎(chǔ)設(shè)施投入不足導(dǎo)致排水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)較低，嚴(yán)重影響了城市排水效率，造成舊城區(qū)內(nèi)污水冒溢、下雨積水等現(xiàn)象時有發(fā)生。

2、系統(tǒng)架構(gòu)

為提高排水管網(wǎng)分析能力，解決城市排水問題，建立了鞍山市區(qū)域排水分析系統(tǒng)。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)模式，服務(wù)器中集成匯水面模型、雨水設(shè)計流量模型、用地類型、現(xiàn)狀排水管線，用戶端對服務(wù)器端數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用，并通過在瀏覽器端繪制區(qū)域，從而分析區(qū)域內(nèi)的匯水面及所需管線斷面尺寸。

3、匯水面模型

匯水面模型基于數(shù)字高程模型（DEM）和D8單流向算法進(jìn)行構(gòu)建。利用ArcGIS模型構(gòu)建器，創(chuàng)建匯水面模型，模型創(chuàng)建方法為：創(chuàng)建TIN→TIN轉(zhuǎn)柵格→填洼→流向→流量→條件函數(shù)→河流鏈接→河網(wǎng)分級→柵格河網(wǎng)矢量化→要素折點轉(zhuǎn)點→捕捉傾斜點→分水嶺→柵格轉(zhuǎn)面。最終根據(jù)城市地形高程點或者數(shù)字高程模型（DEM）劃分集水區(qū)域。模型如圖1所示：

4、雨水設(shè)計流量模型

雨水設(shè)計流量按下式計算：

Q=ψqF

（1-1）

式中Q-雨水設(shè)計流量（L/s）;

ψ一凈流系數(shù)，其數(shù)值小于1;

F-匯水面積（ha）;

q-設(shè)計暴雨強度（L/（s·ha））。

4.1徑流系數(shù)子模型

城市用地徑流總量控制是城市雨洪管理極重要的目標(biāo)[1]，影響ψ值的主要因素為地面覆蓋種類的透水性，目前在雨水管渠設(shè)計中，徑流系數(shù)通常采用按地面覆蓋種類確定的經(jīng)驗數(shù)值，不同用地類型的徑流系數(shù)值見表1所示。

由于匯水面積由各種性質(zhì)的地面覆蓋所組成[2]，因此需要將鞍山市用地類型與表1徑流系數(shù)ψ值進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過對不同用地類型的凈流系數(shù)進(jìn)行加權(quán)計算，從而建立起鞍山范圍內(nèi)徑流系數(shù)子模型。

4.2設(shè)計暴雨強度

設(shè)計暴雨強度與暴雨強度i、降雨歷時t、暴雨強度重現(xiàn)期P有關(guān)，其中，暴雨重現(xiàn)期的選擇對暴雨強度影響最大[3]?，F(xiàn)如今各個城市都建立了暴雨強度公式，對于沒有暴雨強度公式的城市，可選用附近地區(qū)城市的暴雨強度公式。

5、集成現(xiàn)狀排水設(shè)施

根據(jù)上述匯水面模型和雨水設(shè)計流量模型可對不同匯水面的設(shè)計雨量進(jìn)行預(yù)估，從而確定雨水設(shè)計流量，進(jìn)而確定雨水管渠斷面尺寸。同時，通過將現(xiàn)狀排水管線集成到系統(tǒng)當(dāng)中，即可分析出當(dāng)前現(xiàn)狀排水管線是否滿足雨水流量。

結(jié)語：

鞍山市區(qū)域排水分析系統(tǒng)將排水管網(wǎng)及其附屬設(shè)施的地理空間信息和相關(guān)屬性信息有機結(jié)合起來，其設(shè)計合理性以及良好排水效果將為鞍山市打造完善的排水管網(wǎng)，將排水洪澇隱患消除在萌芽狀態(tài)，從而滿足城市生活需求，為城市建設(shè)提供保障，為政府決策提供科學(xué)決策。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓志剛.水環(huán)境容量約束下的雨水排放系統(tǒng)設(shè)計[J].給水排水，2015，51（S1）：165-166.

[2]張自杰.排水工程下冊（第四版）[M].排水工程下冊（第四版）.中國建筑工業(yè)出版社2000.

[3]趙偉義，趙鳳偉.淺談雨排水管網(wǎng)設(shè)計的若干優(yōu)化方式及建議[J].中國勘察設(shè)計，2018（06）：98-100.