排水防涝模型在南京市沿江机排地区的应用

张超 唐博雅 薛祥山 赵轩 喻良

摘 要：利用城市排水管网模拟系统，构建南京市建邺河西地区城市一维、二维排水模型，通过对城市排水现状的模拟评估，找出城市排水设施的缺陷和不足之处，提出相应的规划和建设方案，通过模型的验证计算，评估并优化改进排水防涝规划方案，提高最终方案的科学性和合理性，为城市排水防涝规划和海绵城市规划编制工作提供可靠的技术支持。

关键词：排水防涝模型 南京市建邺河西地区 模拟评估 排水防涝 海绵城市 Infoworks ICM

中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（a）-0063-02

排水防涝水力模型作为模拟评估城市排水管网和内涝风险的模型工具，能够获得雨水径流的流速、积水范围、淹没时间和淹没深度等信息，综合评估城市内涝风险并进行规划方案的制定。在城市排水建模中，应用较广泛的模型有InfoWorks ICM，该模型软件可支持一维管网与二维地表的动态耦合模拟计算，可灵活实现多情景建模方案的对比，从而支持城市排水防涝规划和海绵城市规划的编制工作。

1 排水防涝模型研究背景和意义

1.1 研究背景

Infoworks ICM模型，即城市综合流域排水模型，在《城市排水防涝设施普查数据采集与管理技术导则》[1]基础上，完成现状排水管网工作状态的分析、排水系统改扩建规模的分析等工作。

1.2 研究意义

南京市建邺河西地区是南京市的中心城区，是国家东部地区的金融服务中心。该地区属长江沿江地区，受地形和长江水位影响，城区防涝工作在雨季须机泵强排实施，防涝形势十分严峻。因此通过合理的雨水管网模拟模型的建立及应用，可有效地校核和修正雨水管网的规划方案，具有良好的社会效益和工程价值。

2 排水防涝模型的构建

2.1 建模基础数据

本次建模过程及相关基础参数的选取，参考陈小龙等提出的排水模型软件及其在城市排水防涝规划中的应用[2]，此次南京建邺区排水模型数据包括以下资料：排水系统、道路规划、下垫面、地形图、降雨数据等资料。

2.2 模型建立

模型中构建的建邺区排水区面积约50km2，东、南紧邻外秦淮河和秦淮新河，西临长江，北止汉中门大街。

计算得出1、3、5、50年一遇情况下的2h时长的短历时降雨过程线。同时计算得出长历时（24h）雨型，并且雨峰位置为18h处。

2.3 模型参数率定

模型边界值与参数的设定需要进行率定，以保证其取值的合理性。故采用实际降雨数据（2017年6月10日，由南京市气象局提供）进行模拟校核。

将模拟得到的积水点位置与观察统计得到的实际积 水点位置进行对比分析。通过对比得出：⑴本模型模拟计 算与实际情况匹配程度较高，模拟结果可信；⑵原始管网 数据可能在收集统计过程中可能出现错误，需要进行校 核、更正。

3 规划内涝风险评估

3.1 规划管网排水能力评估

根据管网的雨水规划，建立规划情景下水力模拟模型。采取的降雨为1、3、5年一遇条件下的短历时降雨（2h），并且河道水位设置为6m（此数据来源于《南京市海绵城市专项规划（2016-2030）》）。模型结果如图1所示。

3.2 规划情景内涝情况分析

在50年一遇长历时降雨条件下，降雨雨峰在18h，模拟规划区内涝风险。该情景下，雨峰来临前，下垫面的下渗及填洼趋于饱和，模拟结果将最大程度地反映最不利条件下内涝结果。

通过泵站控制内河水位，并按照《南京市建邺区海绵城市专项规划（2016-2030）》设置海绵设施控制径流量，最终使得积水面积对比现状模拟积水面积减少75.1%，水位-海绵综合控制对于缓解内涝起到极大的作用。

3.3 内涝防治措施建设分析

针对模型结果中较大的11处内涝积水点进行成因分析，积水成因主要为个别地区超出管网设计标准以及地势低洼造成。据此提出内涝积水点的整治方案，主要表现为：如果内涝点附近有河湖水体或者公园绿地，增加雨水排口，则将积水就近引入，并对公园绿地进行改造；如果距离较远，则修建行泄通道将积水引入河湖水体；对地势低洼的路段，新建小型排涝泵站，加强积水强排能力。

4 结论与建议

4.1 结论

（1）规划管网存在22.83%的管道的排水能力无法达到5年一遇设计要求，故针对超负荷管道管径增加200mm或400mm，调整管道坡度等。

（2）修改后的规划方案存在11处较大积水点；需要布设一些LID模块或相应的调蓄池等工程措施来保证该区域达到五十年一遇的暴雨校核标准。

4.2 建议

在本次规划模拟中，区域水系都设为完全满足其防涝条件，即排水口排水通畅。但如遇小流域防洪形势严峻情况下，内河水位涨幅明显，则对城市排水带来很大影响，因此建议应联合水利部门对河道水系的防涝标准进一步研究论证。

参考文献

[1] 邵尧明，邵丹娜.城市暴雨积水過程的计算方法[J].中国给水排水，2008，24（6）：53-55.

[2] 陈吉宁，张悦.城市排水防涝设施普查数据采集与管理技术导则[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3] 陈小龙，赵冬泉，盛政，等.DigitalWater在城市排水防涝规划中的应用[J].中国给水排水，2015，31（24）：105-108.