廣州市小地塊洪澇風險評估

陳輝標

（廣州市城市規劃設計有限公司，廣東 廣州 510000）

區別于城市大范圍、區域性建設的洪澇評估，小地塊的規劃調整和建設在進行洪澇安全評估時，常會受到客觀因素的制約而影響評估的準確性，例如小地塊的研究范圍、地塊周邊基礎資料的收集情況、是否有其他區域對本地塊產生影響等，都會直接或間接影響地塊洪澇安全評估的結果。本研究針對黃埔區某地塊進行洪澇風險評估，結合所在流域范圍、地形、雨水系統等確定地塊洪澇的研究范圍，識別基礎資料，結合各方面信息提出措施。通過infoworks ICM進行水力模型計算驗證，結合豎向調整、雨水管道建設、海綿設施建設等措施，對地塊建設后的洪澇風險進行評估。

1 項目概況

1.1 項目基本情況

規劃范圍位于黃埔區，用地面積約4.80 hm2。根據現行控規，規劃范圍調整前為村莊建設用地，本次控規調整根據道路規劃及用地功能需要，調整用地布局及用地性質，將現行控規中商業兼容商務用地調整為二類居住用地兼容商業用地；整合教育用地，改擴建地塊北側小學；新增一處公園綠地。

1.2 地形地貌

根據區域現狀地形圖可以看出，項目地塊鄰近無山體，不涉及山洪災害。地塊內部及其外部東北側地勢較高，地形標高為6.93～20.00 m。地勢低洼地區主要集中在規劃范圍外南側區域，現狀地面高程僅6.50～7.40 m。地塊內部北高南低，現狀標高為6.93～9.41 m。

1.3 河涌水系及排水現狀

規劃范圍內未涉及河涌，規劃范圍所屬排澇片的河涌位于規劃范圍外西側。該河涌集水區域內地勢北高南低，涌口以上集雨面積11.51 km2，整體流向自北向南，最終匯入珠江。規劃范圍及周邊排水體制為分流制，周邊雨水系統建設較完善，規劃范圍雨水通過現狀雨水管排至西側河涌。經校核，周邊雨水系統的排水能力基本可到達5年一遇的標準。

1.4 項目區域歷史洪澇災害情況

根據資料收集及現場調研，項目地塊周邊共有4處歷史積水點。項目地塊現狀無歷史洪澇災害。

1.5 工程區域下墊面變化情況

地塊現狀用地為村莊建設用地、二類工業用地及城市道路用地，地塊現狀已100%拆遷并平整，為原首層硬化地面。對規劃區下墊面進行分類統計，根據《室外排水設計標準》（GB 50014—2021）[1]等文件確定各類型用地徑流系數指標，得出該地塊現狀綜合徑流系數約為0.90。基于規劃總平面圖，調整后綜合徑流系數計算暫不考慮綠色屋頂及透水鋪裝，綠地面積約為14 140 m2，硬化地面（除綠地外）面積約為33 881 m2，總綠地率為29.44%。本次根據《室外排水設計標準》（GB 50014—2021）等相關文件的各類型用地徑流系數指標，得出該地塊規劃綜合徑流系數約為0.68。

2 海綿設施評估

2.1 調蓄容積復核

2.1.1 徑流量控制復核

根據《廣州市建設項目雨水徑流控制辦法》：“項目應當采取雨水徑流控制措施，使建設后的雨水徑流量不超過建設前的雨水徑流量。”地塊無須增設雨水調蓄設施。

2.1.2 年徑流總量控制率復核

根據要求規劃調整范圍內年徑流總量控制率不低于72%，設計降雨量為27.8 mm，經測算，規劃區應建設907.79 m3雨水調蓄容積。

2.1.3 海綿城市建設指標體系復核

規劃調整區應因地制宜建設下沉式綠地、透水鋪裝、綠色屋頂等低影響開發設施，從源頭控制雨水徑流和污染。硬化面積達10 000 m2以上的項目，除城鎮公共道路外，應建設不小于500 m3的雨水調蓄設施。結合場地實際情況因地制宜設置雨水花園、生態樹池、下沉式綠地、景觀水池、調蓄池等，或對相關設施進行組合設置。除城鎮公共道路外，建筑物的室外可滲透地面率不低于40%；人行道、室外停車場、自行車道和建設工程的外部庭院應當分別設置滲透性鋪裝設施，其滲透鋪裝率不低于70%。凡涉及綠地率指標要求的建設工程，除公園之外的綠地中至少應有50%作為用于滯留雨水的下沉式綠地。經測算，本次項目地塊需要建設調蓄設施容積1 127.20 m3。

2.2 雨水調蓄空間控制方案

根據不增加徑流量要求，無須增設雨水調蓄容積。根據年徑流量控制率要求，需要達到907.79 m3雨水調蓄容積。根據硬化面積要求，地塊需要配建1 127.20 m3雨水調蓄容積。根據綜合徑流系數要求，按照綜合徑流系數不超過0.5進行計算，地塊需要配建1 239.52 m3雨水調蓄容積。綜上，本次規劃調整地塊需按硬化面積要求，地塊設置1 239.52 m3雨水調蓄容積，結合綠地和調蓄水池配套建設。

3 模型計算及分析

3.1 模型構建總體思路

本次規劃利用ArcGIS進行子集水區的用地性質數據處理，提取分析下墊面的地形地勢數據，確定項目所在區域的匯水分界線。利用水力模型軟件建立雨水排水模型，分析項目所在地在建設前后雨水排水管網系統的排水負荷、內澇積水點的積水情況和雨水排水管道峰值流量，以此為依據指導地塊建設。水力模型在一個模擬引擎里整合了一維模型、河道水力模型和二維淹沒分析模型，模擬了研究區域內產生100年一遇的設計降雨、遭遇主要河涌20年一遇洪水過程下，研究區域內雨水的產生、匯流、轉輸、進入收納水體及收納水體內水位變化的全過程，更真實地模擬了雨水管道系統與收納水體內水流的相互作用。

3.2 河道模型及地面漫流模型構建

河道模型包括各河道斷面的水位、流量、流速以及波前和洪峰到達時間等的計算，河道控制斷面處的流量過程線和水位過程線，水庫調洪計算和潰壩計算等。河道模型可以根據河道地形、縱橫斷面資料、河道糙率、支流資料以及干支流上游洪水過程，推求研究河段在某一流量下各橫斷面處的水位值，可得出一條對應于該流量的水面曲線。本次河道模型概化了規劃范圍西側河涌，河道斷面19個，斷面間隔18～100 m。

河道模型斷面分布如圖1所示，模型網格插值如圖2所示。

圖1 河道模型斷面分布

圖2 模型網格插值

開展城市暴雨內澇災害模擬時，地形數據的精度對模擬結果的可靠性至關重要。首先，輸入高精度地形數據建立研究區的地面TIN模型，確定網格計算區間。在此基礎上，使用模型的非結構網格生成器對區間進行三角網格劃分。對于生成的網格，每個網格將從地面高程模型中提取一個高程數據作為確定水流方向的主要依據。結合下墊面不同用地類型的下滲作用及粗糙率對流速的影響，模擬出洪水在地面上的行進過程，最終得到地面積水范圍與積水深度結果。地面漫流模型中，最大高程值為33.35 m，最小高程值為4.06 m。結合河涌排澇片匯水區、疊加規劃區周邊雨水管網及管網匯水分區確定地面漫流邊界。

3.3 管網模型構建

排水管網的匯流過程就是網絡拓撲結構的信息傳遞過程，拓撲結構由代表檢查井的節點及管道連接而成。雨水經檢查井匯集后進入管網系統，最終通過排出口流出系統，雨水在上游流向下游的過程中會產生一系列的水力狀況變化，如管網超載、回水等。目前國內外對管網匯流的數學模型，大多采用非恒定的圣維南方程求解。本次規劃對規劃范圍周邊相關的現狀及規劃雨水管網進行概化，建立現狀雨水管網模型，管道出水口耦合河道模型以實時模擬的河道水位作為管網的下游邊界條件。模型概化后的規劃雨水干管如圖3所示。

圖3 模型概化后的規劃雨水干管

3.4 模型耦合

流域洪水和城市內澇風險評估需要綜合考慮管網徑流、地表漫流和河道行洪，耦合模型可以同時模擬排水管網、明渠、排水河道、各種水工構筑物以及二維坡面流，可用于流域洪水、城市內澇等的模擬研究。

4 洪澇風險評估

（1）水面線復核。

本次規劃采用河涌20年一遇設計洪水位校核，最高水位為7.56 m。考慮與周邊道路銜接與土方平整，規劃區內場地總體高程建議控制在8.60 m以上，高于設計洪水位。

（2）內澇防治標準復核。

按照《城鎮內澇防治技術規范》（GB 51222—2017）[2]，分析范圍在內澇防治目標100年一遇條件下地面的積水設計標準應符合居民住宅和工商業建筑物底層不進水；城市出入口、重要的立交、交通節點、城市主要干道，積水深度不超過0.15 m，積水時間不超過1.00 h，積水范圍不超過50.00 m2；城市一般道路的積水深度不超過0.15 m，積水的時間不超過2.00 h，積水范圍不超過200.00 m2。

由模擬結果可知，規劃條件下場坪豎向平整抬高、海綿調蓄措施建設等措施實施后，地塊內部未出現超過15 cm的積水，基本符合居民住宅和工商業建筑物的底層不進水的標準，地塊范圍內無城市道路，滿足道路中一條車道積水深度不超過15 cm標準。綜上認為，規劃條件下本次調整地塊基本可以滿足100年一遇的內澇防治標準。

（3）排水工程承載力復核。

結合模型計算和市政水力計算結果可知，規劃范圍周邊相關雨水系統管道過流能力均大于5年一遇雨水設計標準。

（4）洪澇風險評估結果。

綜合水面線復核、內澇防治標準復核、排水工程承載力復核結果可知，規劃范圍所在區域屬于洪澇低風險區域。規劃建設后基本不受洪澇災害的影響，因此該地塊建設內容與洪澇風險等級不沖突，適宜建設。

5 結語

以黃埔區某地塊為例，結合豎向優化、排水管道建設、海綿設施建設等措施，利用infoworks ICM軟件進行模型計算，模擬相應工況下，規劃范圍及周邊的淹沒情況，對該地塊的洪澇風險進行評估。在具備河道、地形、下墊面、排水系統等資料的前提下，infoworks ICM模擬出的淹沒情況具備合理性，可作為判斷洪澇風險的重要依據之一。小地塊洪澇風險基于周邊一定邊界的研究，評估結果具有可參考性，還需要結合上位規劃資料，通過上位規劃整體性的分析支撐評估結果。