【摘要】介绍了现状排水系统规划设计存在的局限性以及城市排系统实际运行中存在难以准确评估的问题，通过案例分析介绍了排水模型在水浸点优化改造的实际应用。

【关键词】排水系统;水浸;模型

1、引言

近年来，随着城市建设用地面积的迅速扩大，城市不透水面积大幅度增加;同时，由于城市热岛效应等原因，城市区域局地短历时暴雨数量也在增加。这些都导致暴雨时城市水浸问题时有发生。

在我国的室外排水设计规范一直采用推理公式法进行管网设计，使用恒定流水力学原理计算管网的汇流過程。该方法简单方便但未能充分考虑管网实际水力状况和下游边界对管网运行的影响。排水管网是错综复杂，各元素之间紧密相连的系统，且生活污水和降雨都存在着一定的不确定性和随机性。该方法无法准确的反映出管网运行的真实情况和管网运行中水文/水力的变化过程。导致在管网的现实运行中存在着一定的缺陷。在较大流域范围内更难准确的全面的评估系统的运行状况。

基于传统方式存在的局限性，近年来在相关排水系统规划设计中越来越多的使用排水模型对排水现状进行分析和规划设计方案进行评估。有效的避免在以往城市排水系统建设中存在的建设-问题-补救-建设的传统方法的弊病。

2、案例分析

本文以大江冲泵站排水系统为研究对象，研究分析整个排水系统在降雨情景下的运行状态以及研究区内的港口二路与高沙三街交叉口出现水浸的原因及提出相应的解决措施。研究范围西至丰乐路、东抵西江、北到环市北路、南临发展大道面积约为2.0km2，规划区内大部分雨水经由大江冲泵站抽排面积约为1.2km2，其余地区雨水由现状雨水管（渠）直排至西江。

2.1排水模型平台搭建

本工程将地理信息系统（GIS）与Info Works ICM 综合流域排水模型软件将二者结合实现管网的信息化管理与实时模拟计算，完整的模拟从降雨→地面产流→地表汇流→管网汇流→积水形成的完整过程。从系统的角度查找现状排水系统运行存在的瓶颈。为不同降雨情景下的城市管网运行状态和可能出现水浸位置、水浸范围、水浸深度进行模拟分析，准确评估优化方案的可行性。

基于GIS对区域内的地面高程、地面坡度进行系统性的分析可知：除在研究范围的西侧与南侧标高较高外，研究区标高主要在3～11m之间。地势总体呈现西高东低。

单一孤立数据并不具有模拟计算的可行性，将排水系统内的排水管网各类设施数据导入Info Works ICM模型搭建成为“节点—管线—集水区”具有空间网络关系的拓扑结构的网络，使得排水系统中的各类构筑物整合为一个有机的整体。排水系统拓扑结构及排水系统数字高程分别如图1：

2.2 排水系统现状模拟分析

采用最新实测的某一场降雨，对大江冲泵站排水系统的排水能进行模拟分析。模拟计算与现状调查在积水深度、积水时间、积水范围的情况基本一致。最不利状态系统运行状态图如图2：

水浸成因分析港口二路与高沙三、四街交叉口处地势较低，大江冲泵站现状规模较小无法满足区域内的排涝要求。下垫面硬化程度高，同时港口二路排水管管径较小，无法快速有效的排除雨水从而造成积水。

2.3内涝解决方案

建设标准：管网采用5年一遇，内涝防治采用30年一遇。

解决措施：通过对不同方案的模拟对比，最终确定区域内的优化改造方案。将大江冲泵站规模由现状3.18m3/s提升至12.8m3/s。同时将港口二路现状d600～800管，改造为d1000～1200排水管以增加区域内的排水能力。同时构建将绿色（低影响开发）排水设施与灰色基础设施相结合的综合排水系统，并通过ICM排水模型对低影响开发及市政排水设施组合进行优化。具体设施要求如下图3、下表1。

基于上述排水优化措施采用30年一遇24小时降雨，结果表明内排水系统最不利状态下未出现明显积水，系统运行情况良好。

结语：

（1）通过模型模拟了在暴雨情况下，排水系统的运行状况，查找出了系统排水的瓶颈所在，复核了规划设计方案的切实可行性。

（2）将为今后排水系统的运营维护、优化调度、提标改造提供切实的技术手段及数据支持。

参考文献：

[1]马洪涛.基于模型的城市道路积水应急排水措施研究[J].城市道桥与防洪，2008.06.

[2]郑志佳.广州市HD片区排水管网水力模型的构建与应用[D].学位论文：广东工业大学，2013.05.

作者简介：

郑志佳（1987.9 -），男 ，湖南益阳，硕士，给排水工程师，主要从事方向：市政排水系统。