合流管溢流頻率、水質(zhì)、水量、降雨等多因素計(jì)算分析模型
——以南寧竹排江流域?yàn)槔?/h1>
2018-08-29 07:53:52
中國(guó)建設(shè)信息化 2018年9期
1.項(xiàng)目概述
1.1 項(xiàng)目建設(shè)背景
竹排江流域（含南湖）屬于南寧海綿城市示范區(qū)中合流制溢流污染控制與初期雨水污染防治示范區(qū)，區(qū)域內(nèi)溢流污染及徑流污染的削減、控制對(duì)實(shí)現(xiàn)南寧海綿城市建設(shè)總體目標(biāo)起著關(guān)鍵的作用。按照《南寧市海綿城市總體規(guī)劃》中對(duì)海綿功能區(qū)生態(tài)敏感性的評(píng)價(jià)，南湖屬于生態(tài)高度敏感區(qū)，該敏感區(qū)水環(huán)境質(zhì)量較差，均為劣V類，已嚴(yán)重影響城市居民的生活質(zhì)量。南寧城區(qū)有相當(dāng)一部分城市排水管網(wǎng)為合流制，下雨時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生管網(wǎng)溢流，不僅污染了受納水體，對(duì)人們的生活產(chǎn)生了不利影響，隨著人們對(duì)水污染和水環(huán)境認(rèn)識(shí)的不斷深入，合流制管網(wǎng)溢流污染控制引起了越來(lái)越多的重視。
1.2 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)
南寧竹排江流域（含南湖）合流管分析模型項(xiàng)目，基于動(dòng)態(tài)模型、物聯(lián)網(wǎng)、Web、GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)理念，以推動(dòng)南寧市海綿城市示范區(qū)及“中國(guó)水城”水域有效監(jiān)管為導(dǎo)向，利用流量計(jì)、液位計(jì)等在線設(shè)備，構(gòu)建竹排江流域（含南湖）監(jiān)測(cè)及檢測(cè)體系，同時(shí)搭建南寧竹排江流域（含南湖）排水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與模型的綜合應(yīng)用。基于監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域的排水規(guī)律分析、漫溢風(fēng)險(xiǎn)分析、場(chǎng)次降雨徑流量分析以及水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，為海綿城市的建設(shè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2.項(xiàng)目系統(tǒng)建設(shè)
本項(xiàng)目充分利用在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)，基于管網(wǎng)及地形實(shí)際構(gòu)建南寧竹排江流域（含南湖）合流管排水模型，輔助進(jìn)行排水整體運(yùn)行負(fù)荷及問(wèn)題識(shí)別，為南寧城市排水系統(tǒng)整體排水能力評(píng)估、內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析、河道水位對(duì)排口頂托分析評(píng)估等提供工具，為海綿城市建設(shè)和運(yùn)行提供技術(shù)支撐。該項(xiàng)目應(yīng)用系統(tǒng)具體包括排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)、設(shè)施信息管理系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、分析結(jié)果可視化展示子系統(tǒng)等主要功能。
2.1 排水管網(wǎng)模擬子系統(tǒng)
排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)為模型構(gòu)建提供工具和平臺(tái)。具有管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、模擬參數(shù)設(shè)置與率定、模擬運(yùn)行與結(jié)果管理、模擬結(jié)果表達(dá)等功能。
排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)總體技術(shù)要求如下：
1）模型分析系統(tǒng)采用C/S系統(tǒng)模式；
2）具備模擬參數(shù)設(shè)置功能，支持氣象數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)、匯水區(qū)特征數(shù)據(jù)等所有與模擬相關(guān)的參數(shù)的設(shè)置功能；
3）支持多種格式數(shù)據(jù)錄入、編輯功能；
4）具備模型參數(shù)率定功能，保證模型的可靠性和現(xiàn)勢(shì)性；
5）能夠進(jìn)行管網(wǎng)流速、流量、水深等指標(biāo)的模擬分析及模擬結(jié)果的動(dòng)態(tài)播放，提供多種直觀的模擬結(jié)果表達(dá)方式；
6）能夠進(jìn)行城市地表積水模擬分析及災(zāi)害評(píng)估；能夠?qū)Τ鞘蠰ID設(shè)施建設(shè)后的效果進(jìn)行預(yù)評(píng)估。
2.1.1 模擬運(yùn)行評(píng)估與計(jì)算
模擬運(yùn)行與結(jié)果管理對(duì)每一次管網(wǎng)模擬運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù)與計(jì)算評(píng)估，并直觀展示評(píng)估與計(jì)算結(jié)果，有利于對(duì)模擬結(jié)果的查詢和瀏覽，以及為多情景模擬結(jié)果對(duì)比等高級(jí)擴(kuò)展功能提供數(shù)據(jù)支持。
2.1.2 模擬結(jié)果管理與表達(dá)
圖1 模擬評(píng)估列表示意圖
圖2 模擬結(jié)果表達(dá)示意圖
管網(wǎng)模擬結(jié)果管理將列出所有模擬結(jié)果的列表，方便用戶在各個(gè)模擬結(jié)果之間進(jìn)行切換和查看。模擬結(jié)果表達(dá)實(shí)現(xiàn)模擬結(jié)果數(shù)據(jù)可視化的顯示，方便用戶快速查閱某一管網(wǎng)設(shè)施節(jié)點(diǎn)或管道的模擬運(yùn)行狀態(tài)，并支持動(dòng)態(tài)展示整個(gè)模擬運(yùn)行狀況；實(shí)現(xiàn)整個(gè)管網(wǎng)中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者管道的流量曲線、管道內(nèi)水位高低、模擬結(jié)果在某一時(shí)間的具體數(shù)據(jù)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。
2.2 設(shè)施信息管理子系統(tǒng)
設(shè)施信息管理子系統(tǒng)借助GIS技術(shù)，集成基礎(chǔ)的地圖瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)施數(shù)據(jù)的可視表達(dá)、圖文一體化查詢、信息展示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、設(shè)施數(shù)據(jù)糾正、空間分析等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施有效、精細(xì)化的管理，并為其他業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)提供統(tǒng)一的接口和服務(wù)。
圖3 管網(wǎng)地圖展示界面示例圖
圖4 在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示界面示例圖
圖5 南寧市廣西人民出版社門前監(jiān)測(cè)點(diǎn)的連續(xù)變化規(guī)律
2.3 在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)
在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)對(duì)排水管網(wǎng)24h連續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員能夠準(zhǔn)確掌握管網(wǎng)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的液位、流量、流速等在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排水管網(wǎng)的溢流、淤積、堵塞和泵站與閘門運(yùn)行異常等風(fēng)險(xiǎn)。此外，系統(tǒng)支持水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)的填報(bào)和查看，并支持實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、報(bào)警管理、監(jiān)測(cè)設(shè)備管理和微信服務(wù)管理等功能。
2.4 分析結(jié)果可視化展示子系統(tǒng)
分析結(jié)果可視化展示子系統(tǒng)支持模擬情景的統(tǒng)一管理和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)規(guī)律分析、排水能力分析、內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、合流制溢流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、河道水位對(duì)排口頂托分析評(píng)估及其可視化展示。
2.4.1 排水系統(tǒng)規(guī)律分析
基于長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以識(shí)別監(jiān)測(cè)管段的流量液位變化規(guī)律，為進(jìn)一步分析和問(wèn)題識(shí)別提供依據(jù)。
如下圖所示為南寧市廣西人民出版社門前監(jiān)測(cè)點(diǎn)的降雨-流量-液位連續(xù)兩個(gè)半月的變化曲線，而通過(guò)與降雨疊加分析可知，該污水管道在降雨后存在明顯液位升高，管網(wǎng)負(fù)荷加大的情況，可能存在管網(wǎng)破損或雨污混接等問(wèn)題，有漫溢風(fēng)險(xiǎn)。
圖6 南湖周邊區(qū)域管道排水能力評(píng)估專題圖
圖7 積水深度示意圖
圖8 內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖
2.4.2 區(qū)域排水能力評(píng)估
采用排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)中“管道平均過(guò)載倍數(shù)”指標(biāo)進(jìn)行管道過(guò)載情況統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于平均過(guò)載倍數(shù)（峰值）大于1（不包括等于1）的雨水和合流制管道，均視為過(guò)載。
2.4.3 區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
南寧市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，針對(duì)50年一遇長(zhǎng)歷時(shí)降雨情景進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，獲取淹水區(qū)域的淹水深度、淹水流速、淹水范圍和淹沒(méi)時(shí)間等信息。
2.4.4 區(qū)域合流制溢流分析
目前南寧舊城區(qū)尚有大量的雨污合流制管網(wǎng)，且合流制排水管網(wǎng)的截流倍數(shù)較低，如南寧市南湖附近的截流倍數(shù)僅為1.3左右，管道設(shè)計(jì)容量小。強(qiáng)降雨天氣條件下很容易造成污水外溢，年溢流頻率達(dá)到50-60次，污染物地表徑流直接排入城市內(nèi)河，造成內(nèi)河的污染。
2.4.5 河道水位對(duì)排口頂托分析評(píng)估
在重現(xiàn)期為2年的降雨下，進(jìn)行兩種模擬情景的城市排水管網(wǎng)與內(nèi)部河道耦合分析，均模擬3個(gè)小時(shí)。選取河道樁號(hào)為Z0+160和Z1+080的兩點(diǎn)，繪制兩種情景下的河道水位對(duì)比線，如下圖所示。通過(guò)排放口淹沒(méi)常水位的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了河道水位的調(diào)控。
南寧市邕寧水利樞紐建成前后，雖然南寧市竹排江下游水位上漲，對(duì)排口造成一定程度的頂托，但是并沒(méi)有影響管網(wǎng)的排水能力。
圖9 不同排放口溢流水質(zhì)對(duì)比圖
圖10 河道樁號(hào)Z0+160
圖11 河道樁號(hào)Z1+080
3.結(jié)論
3.1 模型搭建成果
基于南寧市南湖周邊區(qū)域管網(wǎng)測(cè)繪數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理及手動(dòng)錄入，對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)測(cè)繪數(shù)據(jù)連接關(guān)系、數(shù)據(jù)完整性等進(jìn)行檢查，基于區(qū)域土地利用類型、地面高程等數(shù)據(jù)，進(jìn)行雨水系統(tǒng)匯水區(qū)劃分，結(jié)合示范區(qū)特點(diǎn)及模型構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模型參數(shù)設(shè)置，完成區(qū)域排水管網(wǎng)理論模型構(gòu)建，模型共包括檢查井12438個(gè)，管道237.745km，匯水區(qū)3598個(gè)。建模范圍內(nèi)部分區(qū)域存在管道逆坡的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，在一定程度上會(huì)影響城市排水通暢，造成上游管道過(guò)載。
3.2 區(qū)域排水風(fēng)險(xiǎn)
通過(guò)分析結(jié)果可知，在旱天情景下，除了南寧市雙擁路匯金苑小區(qū)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)和南寧市金湖廣場(chǎng)北側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)載外，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)均不過(guò)載，也不存在漫溢風(fēng)險(xiǎn)；在降雨情景下，除了上述兩處監(jiān)測(cè)點(diǎn)外，另有南寧市金洲路區(qū)政府宿舍周邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)載。上述過(guò)載監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溢流風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于0.5，屬于低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
同時(shí)，南寧市長(zhǎng)湖路與金湖北路交叉口監(jiān)測(cè)點(diǎn)、望園路與茶花園路交叉口監(jiān)測(cè)點(diǎn)、金洲路區(qū)政府宿舍監(jiān)測(cè)點(diǎn)、濱湖北路與賢賓路交口監(jiān)測(cè)點(diǎn)的液位在降雨過(guò)程中均有升高，說(shuō)明這些污水管道存在雨水入流或雨污混接等現(xiàn)象，需在降雨時(shí)加強(qiáng)對(duì)這些管道的監(jiān)測(cè)維護(hù)。
3.3 排水系統(tǒng)模型評(píng)估
區(qū)域排水系統(tǒng)在1年一遇2h、2年一遇2h、3年一遇2h、5年一遇2h降雨情景下，過(guò)載管道分別占比37.66%、42.64%、44.87%、47.60%。
建模區(qū)域在50年一遇24h降雨設(shè)計(jì)工況下，部分道路及低洼地區(qū)出現(xiàn)積水，根據(jù)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，內(nèi)澇低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為0.155 km2，占建模區(qū)域面積1.29%；內(nèi)澇中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域約0.014km2，占建模區(qū)域面積0.12%；內(nèi)澇高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積0.043km2，占建模區(qū)域面積0.36%。
3.4 河道水位頂托分析
根據(jù)概化的模型，模擬南寧市邕寧水利樞紐建成前后對(duì)南寧市竹排江河道水位和管網(wǎng)排水能力的影響進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估結(jié)果表明南寧市邕寧水利樞紐建成后，南寧市竹排江下游水位有所上漲，對(duì)排口造成一定程度的頂托，但是對(duì)管網(wǎng)的排水能力影響甚微。
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1.2 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)
南寧竹排江流域（含南湖）合流管分析模型項(xiàng)目，基于動(dòng)態(tài)模型、物聯(lián)網(wǎng)、Web、GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)理念，以推動(dòng)南寧市海綿城市示范區(qū)及“中國(guó)水城”水域有效監(jiān)管為導(dǎo)向，利用流量計(jì)、液位計(jì)等在線設(shè)備，構(gòu)建竹排江流域（含南湖）監(jiān)測(cè)及檢測(cè)體系，同時(shí)搭建南寧竹排江流域（含南湖）排水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與模型的綜合應(yīng)用。基于監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域的排水規(guī)律分析、漫溢風(fēng)險(xiǎn)分析、場(chǎng)次降雨徑流量分析以及水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，為海綿城市的建設(shè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2.項(xiàng)目系統(tǒng)建設(shè)
本項(xiàng)目充分利用在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)，基于管網(wǎng)及地形實(shí)際構(gòu)建南寧竹排江流域（含南湖）合流管排水模型，輔助進(jìn)行排水整體運(yùn)行負(fù)荷及問(wèn)題識(shí)別，為南寧城市排水系統(tǒng)整體排水能力評(píng)估、內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析、河道水位對(duì)排口頂托分析評(píng)估等提供工具，為海綿城市建設(shè)和運(yùn)行提供技術(shù)支撐。該項(xiàng)目應(yīng)用系統(tǒng)具體包括排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)、設(shè)施信息管理系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、分析結(jié)果可視化展示子系統(tǒng)等主要功能。
2.1 排水管網(wǎng)模擬子系統(tǒng)
排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)為模型構(gòu)建提供工具和平臺(tái)。具有管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、模擬參數(shù)設(shè)置與率定、模擬運(yùn)行與結(jié)果管理、模擬結(jié)果表達(dá)等功能。
排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)總體技術(shù)要求如下：
1）模型分析系統(tǒng)采用C/S系統(tǒng)模式；
2）具備模擬參數(shù)設(shè)置功能，支持氣象數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)、匯水區(qū)特征數(shù)據(jù)等所有與模擬相關(guān)的參數(shù)的設(shè)置功能；
3）支持多種格式數(shù)據(jù)錄入、編輯功能；
4）具備模型參數(shù)率定功能，保證模型的可靠性和現(xiàn)勢(shì)性；
5）能夠進(jìn)行管網(wǎng)流速、流量、水深等指標(biāo)的模擬分析及模擬結(jié)果的動(dòng)態(tài)播放，提供多種直觀的模擬結(jié)果表達(dá)方式；
6）能夠進(jìn)行城市地表積水模擬分析及災(zāi)害評(píng)估；能夠?qū)Τ鞘蠰ID設(shè)施建設(shè)后的效果進(jìn)行預(yù)評(píng)估。
2.1.1 模擬運(yùn)行評(píng)估與計(jì)算
模擬運(yùn)行與結(jié)果管理對(duì)每一次管網(wǎng)模擬運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù)與計(jì)算評(píng)估，并直觀展示評(píng)估與計(jì)算結(jié)果，有利于對(duì)模擬結(jié)果的查詢和瀏覽，以及為多情景模擬結(jié)果對(duì)比等高級(jí)擴(kuò)展功能提供數(shù)據(jù)支持。
2.1.2 模擬結(jié)果管理與表達(dá)
圖1 模擬評(píng)估列表示意圖
圖2 模擬結(jié)果表達(dá)示意圖
管網(wǎng)模擬結(jié)果管理將列出所有模擬結(jié)果的列表，方便用戶在各個(gè)模擬結(jié)果之間進(jìn)行切換和查看。模擬結(jié)果表達(dá)實(shí)現(xiàn)模擬結(jié)果數(shù)據(jù)可視化的顯示，方便用戶快速查閱某一管網(wǎng)設(shè)施節(jié)點(diǎn)或管道的模擬運(yùn)行狀態(tài)，并支持動(dòng)態(tài)展示整個(gè)模擬運(yùn)行狀況；實(shí)現(xiàn)整個(gè)管網(wǎng)中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者管道的流量曲線、管道內(nèi)水位高低、模擬結(jié)果在某一時(shí)間的具體數(shù)據(jù)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。
2.2 設(shè)施信息管理子系統(tǒng)
設(shè)施信息管理子系統(tǒng)借助GIS技術(shù)，集成基礎(chǔ)的地圖瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)施數(shù)據(jù)的可視表達(dá)、圖文一體化查詢、信息展示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、設(shè)施數(shù)據(jù)糾正、空間分析等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施有效、精細(xì)化的管理，并為其他業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)提供統(tǒng)一的接口和服務(wù)。
圖3 管網(wǎng)地圖展示界面示例圖
圖4 在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示界面示例圖
圖5 南寧市廣西人民出版社門前監(jiān)測(cè)點(diǎn)的連續(xù)變化規(guī)律
2.3 在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)
在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)對(duì)排水管網(wǎng)24h連續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員能夠準(zhǔn)確掌握管網(wǎng)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的液位、流量、流速等在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排水管網(wǎng)的溢流、淤積、堵塞和泵站與閘門運(yùn)行異常等風(fēng)險(xiǎn)。此外，系統(tǒng)支持水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)的填報(bào)和查看，并支持實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、報(bào)警管理、監(jiān)測(cè)設(shè)備管理和微信服務(wù)管理等功能。
2.4 分析結(jié)果可視化展示子系統(tǒng)
分析結(jié)果可視化展示子系統(tǒng)支持模擬情景的統(tǒng)一管理和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)規(guī)律分析、排水能力分析、內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、合流制溢流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、河道水位對(duì)排口頂托分析評(píng)估及其可視化展示。
2.4.1 排水系統(tǒng)規(guī)律分析
基于長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以識(shí)別監(jiān)測(cè)管段的流量液位變化規(guī)律，為進(jìn)一步分析和問(wèn)題識(shí)別提供依據(jù)。
如下圖所示為南寧市廣西人民出版社門前監(jiān)測(cè)點(diǎn)的降雨-流量-液位連續(xù)兩個(gè)半月的變化曲線，而通過(guò)與降雨疊加分析可知，該污水管道在降雨后存在明顯液位升高，管網(wǎng)負(fù)荷加大的情況，可能存在管網(wǎng)破損或雨污混接等問(wèn)題，有漫溢風(fēng)險(xiǎn)。
圖6 南湖周邊區(qū)域管道排水能力評(píng)估專題圖
圖7 積水深度示意圖
圖8 內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖
2.4.2 區(qū)域排水能力評(píng)估
采用排水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)中“管道平均過(guò)載倍數(shù)”指標(biāo)進(jìn)行管道過(guò)載情況統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于平均過(guò)載倍數(shù)（峰值）大于1（不包括等于1）的雨水和合流制管道，均視為過(guò)載。
2.4.3 區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
南寧市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，針對(duì)50年一遇長(zhǎng)歷時(shí)降雨情景進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，獲取淹水區(qū)域的淹水深度、淹水流速、淹水范圍和淹沒(méi)時(shí)間等信息。
2.4.4 區(qū)域合流制溢流分析
目前南寧舊城區(qū)尚有大量的雨污合流制管網(wǎng)，且合流制排水管網(wǎng)的截流倍數(shù)較低，如南寧市南湖附近的截流倍數(shù)僅為1.3左右，管道設(shè)計(jì)容量小。強(qiáng)降雨天氣條件下很容易造成污水外溢，年溢流頻率達(dá)到50-60次，污染物地表徑流直接排入城市內(nèi)河，造成內(nèi)河的污染。
2.4.5 河道水位對(duì)排口頂托分析評(píng)估
在重現(xiàn)期為2年的降雨下，進(jìn)行兩種模擬情景的城市排水管網(wǎng)與內(nèi)部河道耦合分析，均模擬3個(gè)小時(shí)。選取河道樁號(hào)為Z0+160和Z1+080的兩點(diǎn)，繪制兩種情景下的河道水位對(duì)比線，如下圖所示。通過(guò)排放口淹沒(méi)常水位的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了河道水位的調(diào)控。
南寧市邕寧水利樞紐建成前后，雖然南寧市竹排江下游水位上漲，對(duì)排口造成一定程度的頂托，但是并沒(méi)有影響管網(wǎng)的排水能力。
圖9 不同排放口溢流水質(zhì)對(duì)比圖
圖10 河道樁號(hào)Z0+160
圖11 河道樁號(hào)Z1+080
3.結(jié)論
3.1 模型搭建成果
基于南寧市南湖周邊區(qū)域管網(wǎng)測(cè)繪數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理及手動(dòng)錄入，對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)測(cè)繪數(shù)據(jù)連接關(guān)系、數(shù)據(jù)完整性等進(jìn)行檢查，基于區(qū)域土地利用類型、地面高程等數(shù)據(jù)，進(jìn)行雨水系統(tǒng)匯水區(qū)劃分，結(jié)合示范區(qū)特點(diǎn)及模型構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模型參數(shù)設(shè)置，完成區(qū)域排水管網(wǎng)理論模型構(gòu)建，模型共包括檢查井12438個(gè)，管道237.745km，匯水區(qū)3598個(gè)。建模范圍內(nèi)部分區(qū)域存在管道逆坡的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，在一定程度上會(huì)影響城市排水通暢，造成上游管道過(guò)載。
3.2 區(qū)域排水風(fēng)險(xiǎn)
通過(guò)分析結(jié)果可知，在旱天情景下，除了南寧市雙擁路匯金苑小區(qū)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)和南寧市金湖廣場(chǎng)北側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)載外，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)均不過(guò)載，也不存在漫溢風(fēng)險(xiǎn)；在降雨情景下，除了上述兩處監(jiān)測(cè)點(diǎn)外，另有南寧市金洲路區(qū)政府宿舍周邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)載。上述過(guò)載監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溢流風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于0.5，屬于低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
同時(shí)，南寧市長(zhǎng)湖路與金湖北路交叉口監(jiān)測(cè)點(diǎn)、望園路與茶花園路交叉口監(jiān)測(cè)點(diǎn)、金洲路區(qū)政府宿舍監(jiān)測(cè)點(diǎn)、濱湖北路與賢賓路交口監(jiān)測(cè)點(diǎn)的液位在降雨過(guò)程中均有升高，說(shuō)明這些污水管道存在雨水入流或雨污混接等現(xiàn)象，需在降雨時(shí)加強(qiáng)對(duì)這些管道的監(jiān)測(cè)維護(hù)。
3.3 排水系統(tǒng)模型評(píng)估
區(qū)域排水系統(tǒng)在1年一遇2h、2年一遇2h、3年一遇2h、5年一遇2h降雨情景下，過(guò)載管道分別占比37.66%、42.64%、44.87%、47.60%。
建模區(qū)域在50年一遇24h降雨設(shè)計(jì)工況下，部分道路及低洼地區(qū)出現(xiàn)積水，根據(jù)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，內(nèi)澇低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為0.155 km2，占建模區(qū)域面積1.29%；內(nèi)澇中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域約0.014km2，占建模區(qū)域面積0.12%；內(nèi)澇高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積0.043km2，占建模區(qū)域面積0.36%。
3.4 河道水位頂托分析
根據(jù)概化的模型，模擬南寧市邕寧水利樞紐建成前后對(duì)南寧市竹排江河道水位和管網(wǎng)排水能力的影響進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估結(jié)果表明南寧市邕寧水利樞紐建成后，南寧市竹排江下游水位有所上漲，對(duì)排口造成一定程度的頂托，但是對(duì)管網(wǎng)的排水能力影響甚微。
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