史高峰

【摘要】鞍山市区域排水分析系统以全市地形及用地类型数据为基础，通过建立汇水面模型和雨水设计流量模型，确定汇水区域以及雨水流量和排水管渠所需断面尺寸，从而排水管网现状基础上，智能分析鞍山易涝区域，提出排水管线设计解决方案，全面评估管网能力，为城市管网规划、排水防涝提供决策依据。

【關键词】汇水面模型;雨水设计流量模型;智能分析;评估管网能力

1、前言

鞍山市管网老化程度较大，旧城区内城市排水设施配套相对滞后，管网建设年代久远，管径偏小，早期排水基础设施投入不足导致排水管网标准较低，严重影响了城市排水效率，造成旧城区内污水冒溢、下雨积水等现象时有发生。

2、系统架构

为提高排水管网分析能力，解决城市排水问题，建立了鞍山市区域排水分析系统。系统采用B/S架构模式，服务器中集成汇水面模型、雨水设计流量模型、用地类型、现状排水管线，用户端对服务器端数据进行调用，并通过在浏览器端绘制区域，从而分析区域内的汇水面及所需管线断面尺寸。

3、汇水面模型

汇水面模型基于数字高程模型（DEM）和D8单流向算法进行构建。利用ArcGIS模型构建器，创建汇水面模型，模型创建方法为：创建TIN→TIN转栅格→填洼→流向→流量→条件函数→河流链接→河网分级→栅格河网矢量化→要素折点转点→捕捉倾斜点→分水岭→栅格转面。最终根据城市地形高程点或者数字高程模型（DEM）划分集水区域。模型如图1所示：

4、雨水设计流量模型

雨水设计流量按下式计算：

Q=ψqF

（1-1）

式中Q-雨水设计流量（L/s）;

ψ一净流系数，其数值小于1;

F-汇水面积（ha）;

q-设计暴雨强度（L/（s·ha））。

4.1径流系数子模型

城市用地径流总量控制是城市雨洪管理极重要的目标[1]，影响ψ值的主要因素为地面覆盖种类的透水性，目前在雨水管渠设计中，径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值，不同用地类型的径流系数值见表1所示。

由于汇水面积由各种性质的地面覆盖所组成[2]，因此需要将鞍山市用地类型与表1径流系数ψ值进行关联，通过对不同用地类型的净流系数进行加权计算，从而建立起鞍山范围内径流系数子模型。

4.2设计暴雨强度

设计暴雨强度与暴雨强度i、降雨历时t、暴雨强度重现期P有关，其中，暴雨重现期的选择对暴雨强度影响最大[3]。现如今各个城市都建立了暴雨强度公式，对于没有暴雨强度公式的城市，可选用附近地区城市的暴雨强度公式。

5、集成现状排水设施

根据上述汇水面模型和雨水设计流量模型可对不同汇水面的设计雨量进行预估，从而确定雨水设计流量，进而确定雨水管渠断面尺寸。同时，通过将现状排水管线集成到系统当中，即可分析出当前现状排水管线是否满足雨水流量。

结语：

鞍山市区域排水分析系统将排水管网及其附属设施的地理空间信息和相关属性信息有机结合起来，其设计合理性以及良好排水效果将为鞍山市打造完善的排水管网，将排水洪涝隐患消除在萌芽状态，从而满足城市生活需求，为城市建设提供保障，为政府决策提供科学决策。

参考文献：

[1]韩志刚.水环境容量约束下的雨水排放系统设计[J].给水排水，2015，51（S1）：165-166.

[2]张自杰.排水工程下册（第四版）[M].排水工程下册（第四版）.中国建筑工业出版社2000.

[3]赵伟义，赵凤伟.浅谈雨排水管网设计的若干优化方式及建议[J].中国勘察设计，2018（06）：98-100.