水力模型在深圳某區域排水防澇規劃中的應用

薄濤 丁彬彬

摘 要：以深圳市寶安區107國道新安段沿線及周邊片區為研究對象，對該區域的內澇成因進行分析，并構建了水力模型，研究了50年一遇的設計暴雨下城市內澇情況。通過歷史內澇點與模擬內澇結果相對照，驗證了模型的可靠性。最后對該區域擬實施的深層隧道方案代入模型進行了內澇風險評估，方案實施后內澇災害范圍可削減至0.6平方公里，可以在區域內實現明顯的內澇防治效果。

關鍵詞：城市排水管網模擬系統；防澇規劃；地理信息系統

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0015-02

本文以深圳寶安107國道周邊區作為研究區域，通過構建水力模型，綜合考慮降雨的時空分布、雨水管網的匯流路徑、積水程度等因素，對內澇風險進行了評估，對內澇原因進行了分析，并討論了深層隧道方案對排洪防澇的作用。

1 研究區域基本概況

1.1 研究區域簡介

研究區域為深圳寶安區老城區，即西鄉河至新圳河之間老城區區域，重點為107國道新安段沿線及周邊片區的內澇整治。位于深圳市西部的寶安區，由于瀕臨珠江口，地勢較低，受澇水滯問題尤為突出。

1.2 內澇原因分析

通過對寶安老城區各內澇點的調查分析，頻發內澇的原因主要有以下幾個方面：（1）集中且超標的暴雨是導致寶安區發生內澇的主要客觀因素，防洪及排澇工程建設標準低。（2）潮汐頂托，寶安區西部沙井、福永、西鄉、新安四街道濱臨海邊，受風浪、潮汐頂托影響較大，在暴雨襲來時，極易因排水不暢而受淹[1]。此外，城市硬地化面積增加，調蓄設施減少，徑流系數增大，雨水量增大，河道排洪能力不足也是該地區易澇的重要原因。

2 模型的建立

本次研究采用Mike Flood水力模型對研究區域現狀城市排水管網系統進行評估，綜合分析城市排水系統實際排水能力。

排水管網模型構建的主要工作包括：梳理管線、解析下墊面、劃分匯水區間、輸入降雨邊界和排水口水位邊界等。模型的構建和應用過程總體可分為數據整理、模型搭建、質量控制和模型應用等四個步驟，如圖1所示。

3 內澇風險評估與區劃

基于Mike Flood平臺，耦合城市水文模型和二維地表模型評估全市的排水防澇現狀條件，識別內澇風險。采用Mike Urban模塊構建排水管網模型，Mike 21模塊構建二維地表模型，在Mike Flood平臺中將以上加以耦合，形成完整的內澇風險綜合評估模型[2，3]。鑒于深圳市內澇防治標準為50年一遇，以50年一遇設計暴雨作為降雨條件，評估研究范圍內的城市內澇情況。因研究范圍內的河流均為感潮河段，依據《深圳市排水（雨水）防澇規劃》（2015年）中推薦潮位與暴雨的銜接方案，采用20年一遇潮位與50年一遇暴雨遭遇的銜接方案，充分考慮洪潮水位可能對排水管網造成的頂托。

通過對模擬結果的分析，得到區域的內澇風險區總面積達到9.67km2，占總建成區面積的15.3%。說明了研究區域的現有市政排水能力不足以應對大暴雨條件，城市內澇災害風險比較嚴重。

通過將區域內有記錄的45個歷史內澇點與模擬內澇結果相對照，從對比結果中可見其中43個歷史內澇點在模擬內澇結果中得到了體現，匹配率達到了95%，從而驗證了模型的可靠性。

4 排水防澇工程設計方案

近年來，城市內澇一直是困擾中國大城市的難題。頻繁的內澇已經給城市敲響了警鐘，國外先進理念和措施得到普遍認同，其中深層隧道（簡稱深隧）排水技術[4]引起了廣泛關注。

本研究擬實施深層隧道方案，該方案的實施將會將咸水涌與新圳河下游的全部雨水排水口截流進入深層隧道。為模擬方案的實施情況，在現狀模型中添加深隧主線、支線以及附屬設施見表1和圖2。

以深隧的匯水范圍及周邊區域共17.4平方公里作為研究范圍，通過運行50年一遇的暴雨條件，根據模型結果統計，以地面積水15cm及以上作為內澇的評價標準，現狀條件下深邃研究區域內的內澇災害范圍為3.98平方公里，而在深隧方案實施的條件下，內澇災害范圍可削減至0.6平方公里。可見，深隧方案可以在區域內實現明顯的內澇防治效果。

5 結語

（1）通過對50年一遇的設計暴雨下城市內澇情況的模擬，并將歷史內澇點與模擬內澇結果相對照，驗證模型的可靠性，結果表明研究區域的內澇風險區總面積占總建成區面積的15.3%，說明目前研究區域內的排水能力不足以應對大暴雨條件，城市內澇災害風險比較嚴重。（2）深層隧道技術對城市防洪排澇效果顯著，將深邃方案代入模型進行了內澇風險評估，方案實施后內澇災害范圍可削減85%，降低至0.6km2，可明顯起到的內澇防治效果。

參考文獻

[1]冷越.深圳市某區內澇調研及對策研究[D].華南理工大學，2013.

[2]許文斌.MIKE FLOOD模型應用于南昌排水防澇綜合規劃[J].中國給水排水，2015，（09）：132-134.

[3]姚雙龍.基于MIKE FLOOD的城市排水系統模擬方法研究[D].北京工業大學，2012.

[4]門絢，李冬，張杰.國內外深隧排水系統建設狀況及其啟示[J].河北工業科技，2015，（05）：438-442.