淺析水影響評價中內澇計算方法

葉皓妍　周海霞　馮雪　謝靜茹

【摘要】我國經濟和科技的快速發展，導致城市化矛盾增加。其中，內澇問題是嚴重阻礙城市發揮的重要原因。因此，本文從洪水影響評價進行闡述，對內澇的計算方法進行分析，加以案例進行說明，希望能夠有一定的幫助。【關鍵詞】洪水影響評價；內澇計算方法引言隨著我國城市化進程的不斷發展，我國城市的下墊面在不斷發生改變，下墊面的改變、排水管網標準低、城市空間立體開發及突發性極端強降雨導致城市內澇頻繁發生，嚴重影響城市居民的工作和生活。2012年“7·21”特大暴雨，導致北京地區多處積水嚴重，為解決城市內澇問題，北京市采取了一系列措施并出臺了相應的政策。2015年4月，北京市全面實施水影響評價編報審批制度，將水資源論證、水土保持方案及洪水影響評價三項報告審批流程整合為“水影響評價審查”，與環境影響評價審查并聯辦理。水影響評價中的洪水影響評價主要包括雨水排除及調蓄、內澇分析評價，以及存在潛在洪水影響的區域的洪水影響分析評價。其不同于防洪評價報告，防洪評價報告主要針對跨河、臨河、穿河、穿堤等建設項目，水影響評價中的洪水影響評價是進行全范圍項目的評價工作，其重點是進行下墊面的改變造成的洪水影響產生的相應變化。1、內澇計算方法及其特點內澇計算可采用手工計算、模型計算、手工及模型相結合三種計算方式。城鎮內澇手工計算可采用推理公式法，非城鎮地區可采用排澇模數法。匯水面積大于2km2時，應采用數學模型進行內澇計算。在實際模型的選擇和使用中，其設計人員需要整體對對象、模擬范圍和規劃等方面進行評估，通過不同方法開展內澇的模擬。其中，存在含雨水管網、不含雨水管網等兩種模型。同時分析國內外調研能夠得出，國內外的不含雨水管網模型在開展內澇評估工作中的應用力度是比較廣泛的，從而保證模擬作用的凸顯和發揮。如今，對于我國城市應用比較常見的城市雨水管理模型主要有內澇計算模型 MIKE、 SWMM、In-fo Works CS等。（1）推理公式法城鎮地區內澇計算可采用《室外排水設計規范》中的推理公式：Q=qψF，其中北京地區暴雨強度公式可根據計算區域所在的暴雨分區，選取不同的公式進行計算，設計雨型可選用1440min，該方法適用于不同重現期最小時間段為5min，總歷時為1440min的降雨過程推求，再按照水位庫容曲線，以“先填洼后積蓄”的原則進行積水分布分析，針對城鎮小范圍內澇分析，該方法較為簡便。（2）排澇模數法根據《北京市水文手冊》，采用平原排澇模數公式基本形式：M=KRmF-n，根據項目所在區域選取不同的公式參數，該方法主要適用于非城市化的硬化地面很少的平原區。（3）MIKE模型MIKE11 用于模擬一維河道水體的流態，集成了水動力模塊、降雨徑流模塊、構筑物模塊以及潰壩模塊等，幾乎涵蓋了河流模擬的各個方面。MIKE21 屬于平面二維自由表面流模型，廣泛運用于海洋、湖泊、河道及蓄滯洪區的流場、流速、水位等方面的模擬，能夠獲得不同水文要素的時空分布及洪水淹沒信息。MIKE FLOOD 將一維模型和二維模型連接在一起，進行動態耦合的模型系統，既利用了一維模型和二維模型的優點，又避免了采用單一模型時遇到的網格精度和準確性問題。（4）SWMM模型SWMM模型是一個動態的降水-徑流模擬模型，主要是用于模擬城市某一單一降水事件或長期的水量和水質模擬。通過SWMM進行建模，對每個子流域在不同時間步長任意時刻所產生徑流的水質和水量，以及對每個管道和河流中水的水質、水深和流量等進行追蹤模擬。2、案例分析本文以北京市某河流為例進行分析，該流域主要是在暖溫帶大陸性半干旱、半濕潤性季風氣候。其中，該河流的風向存在很明顯的季節變化，降雨量主要在6—9月份比較多，年平均降雨量保持在511mm。該河流規劃治理標準為20年一遇，根據河道兩岸地勢及雨水口匯流范圍，河道左岸匯流面積為3.38km2，河道右岸匯流面積為10.71 km2。河道左岸主要通過自然下滲及雨水方溝將雨水排入河道，河道右岸規劃建設泵站，以排除當地澇水。因此，本文以河道治理前后，河道左右岸排水分區分別進行分析，河道左右岸內澇標準考慮20年一遇。（1）河道治理前河道現狀堤防不滿足20年一遇的防洪標準，當河道發生20年一遇洪水時，河道洪水向兩岸漫溢。河道20年一遇洪峰流量為2100m3/s，根據《水利計算手冊》結合實際，河道糙率取0.035，堤路及灘地取0.045，采用HEC軟件進行水面線推求，計算結果見表1。計算得出，當河道發生20年一遇洪水時，河道洪水位高于現狀堤頂，河道洪水向兩岸漫溢，當地澇水無法及時排除，河道兩岸將受洪水影響，見圖1。（2）河道治理后①左岸河道治理后，河道內洪水不漫溢，河道左岸不受河道洪水淹沒，但左岸地勢低于河道20年一遇洪水位，左岸澇水不能順利排除，根據平原排澇模數公式，參照項目區地質，K選取0.026，m選取0.93，n選取0.16。計算得出左岸匯水范圍內排澇模數為0.66m3/（km2·s），排澇流量1.74m3/s，徑流總量76715.84m3，淹沒范圍見圖2。②右岸河道平均坡度為0.5‰～0.8‰，考慮地下水埋深3～4m。根據1999年編制的《北京市水文手冊第一分冊——暴雨圖集》，查得建設項目20年一遇24h最大雨量220mm。采用平原排澇模數法，算得右岸20年一遇排澇流量為13.519 m3/s，該區域規劃建設13 m3/s排澇泵站，可滿足該區域排澇要求。結束語：總之，伴隨著我國的城市化進程的推進，城市化中的內澇問題逐漸增加。因此我們在應對建設項目的內澇情況進行準確的計算和全面的分析，并對存在問題進行處理，以減緩城市建設帶來的內澇問題，并為項目的建設提供有力的技術支撐。參考文獻：[1]張旭紅，廖康，韓睿.北京市洪水影響評價中內澇計算方法探討[J].北京水務， 2016（4）.[2]尹志聰，郭文利，李乃杰.北京城市內澇積水的數值模擬[J].氣象.2015，41（9）：1111-1118.