摘要：城市排水防涝系统是城市基础设施的重要组成部分，能及时有效地收集、输送和排放雨水，从而保障城市安全。近年来，我国城市内涝灾害频发，这暴露出我国在快速城市化进程中基础设施建设的不足之处。本文探讨城市排水防涝规划在数学模型应用与径流控制章节编制过程中面临的问题与处理对策。可供其他城市参考借鉴。
关键词：排水防涝规划；数学模型；径流控制
1导言
近年来，我国城市内涝灾害频发，这暴露出我国在快速城市化进程中基础设施建设的不足之处。并且由于很多城市的排水防涝基础工作没有做好，缺乏科学合理的规划，城市应对暴雨、洪水的能力显得不够，从而使得城市出现较为严重的暴雨内涝灾害。城市排水防涝规划是为了克服以前排水规划只关注单一系统的不足，提倡加深与其他部门的互动关系，增加了规划的综合内容和复杂程度。
2 数学模型应用
现状排水管网能力评估以及内涝风险评估与区划是排水防涝工作中的新增部分，这两部分内容都需要借助数学模型完成。现状排水管网能力评估主要是基于详尽的管道一维模型，而内涝风险评估与区划则是基于上述一维模型和地面模型以及河道的耦合，再进行分析计算。截至2103年底，株洲市中心城区范围内已普查的雨水管渠、合流管渠长度为850km，雨水检查井、合流检查井共53989座，排水设施都有完善的信息，这给现状排水管网能力评估提供了良好的数据基础。
内涝风险评估与区划的主要目的是在现状情况和规划情景下快速识别出易涝区，方便城市规划工作人员在城市规划中将建设用地放在内涝风险较低的区域，提高城市的安全性能。由于内涝风险区划结合了城市排水管网、河道以及地面模型，它能评估不同的排水管网布置方案以及规划竖向方案的效果，能较快地模拟出内涝风险的影响，从而为规划编制人员提供制定竖向方案的技术支持。
2.1现状排水管网能力评估
现状排水管网能力评估的目的不仅在于评价目前的排水状况，更重要的是预警城市遭遇设计重现期降雨时可能出现的危害，是规划和设计城市排水防涝系统的前提和依据。
目前，我国对排水管网能力评估的方法尚无明确规定，排水管网能力评估的参数、边界条件、评价标准等有待进一步规范。水力模型法通过建立水力模型进行一维管网水力模拟，模拟不同重现期下各管段的水力坡降线，评估各管段的排水能力。通过模型评估现状排水管网的实际排水能力，分析雨水管道水力高程线、流速及流量变化曲线，标示各管段的重现期标准，确定不满足设计排水能力的管道，绘制排水管网重现期频率分布图。
目前，判断管道是否达标的标准尚无统一定论，如按设计标准进行评估，即某设计重现期下，管道实际汇流峰值流量超过管道满管流能力，出现超载，即认为其不达标。同时由于雨水管道具有超载能力，地势较高、地面坡度较大、管道出水条件好的地区实际降雨强度超过设计标准时并不一定积水，如以地面不积水为达标标准，则评估结果会不同。
该次规划以管道实际汇流峰值流量超过管道满管流能力作为管道达标的判别标准。该规划在评估阶段按设计标准进行评估，对已建地区排水管网进行改造方案规划时，应综合考虑地形地势与出水条件，根据积水情况有针对性地进行改造。
2.2内涝风险评估与区划
依据规划编制大纲，综合考虑城市排水管网和泵站的现状能力、地块开发强度和规划控制，结合各相关专业的规划要求，将城市地表、排水管网、泵站和水体构成一个完整的系统，通过模拟该系统在城市发生设计重现期暴雨时的排涝能力，分析、预测溢流、积水发生的地点，积水淹没范围以及淹没深度、持续时间，评估内涝造成的影响和损失程度，并依此调整排水设施的规模。防御城市内涝灾害，仅仅考虑工程措施是不够的，还应该重视非工程措施的作用。目前应用较多的内涝风险评估方法为历史灾情统计法、指标体系评估法和情景模拟评估法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中历史灾情统计法要求有长时间序列的历时灾情数据资料，且该方法的评估结果是区域性风险，不能反映灾害风险的空间差异。指标体系评估法中评估指标的选取往往受制于数据的可获取性，可能出现“以点代面”的现象，不能完全反映灾害风险的空间分布特性。情景模拟评估法借助GIS技术、计算机技术和通信技术，建立排水模型，模拟内涝发生情景，是一种高精度、可视化、动态的内涝风险评估方法。根据排水管网模型耦合地表二维模型，获得30年一遇24h设计暴雨工况下的内涝淹没范围、水深、流速、历时等成灾特征。城市内涝防治的主要目的是将降雨期间的地面积水控制在可接受的范围。鉴于我国还没有专门针对城市内涝防治的设计标准，城市内涝风险的评估指标及其等级划分目前尚无统一规定，因此参考国内外研究成果，借鉴国外洪水风险评价指标，探索采用多指标综合评估积水与内涝风险。
主要考虑积水深度和流速，根据水力模型模拟的积水深度和流速计算危险性指数HR，据此确定城市内涝风险等级。
远期可根据区块对内涝风险的敏感程度增加敏感性指标。
3径流控制
由于某市水量较为充沛，因此雨水利用不具备优势。中小降雨事件是径流控制的主要对象，但是中小降雨事件并非导致内涝的主要因素，鉴于此，可以认为径流量控制只能作为株洲市内涝防治的辅助手段。由于某市现状雨污合流现象严重、老城区硬化现象严重，给某市内河水系（面）调蓄和水体保护造成阻碍。因此，某市径流控制以污染控制为主，以流量削峰为辅。
3.1径流控制目标
研究表明，建筑屋面、小区道路、广场、停车场等小汇水面的径流水质随降雨过程的变化规律明显：降雨初期污染物的溶解、冲刷、悬浮使水质较差，随着降雨的延续及表面污染物的减少，水质会越来越好并趋于稳定。所以，从源头控制径流污染效率最高，通过控制小汇水面初期少量雨水即可控制径流中的大部分污染物。参照发达国家和国内其他城市的经验，提出株洲市初期雨水截流控制标准如下：
1）合流制地区：将合流系统逐步改善为完全分流系统，初期雨水截流控制标准为14mm降雨。
2）混接严重地区：8mm降雨。
3）新建或混接不严重地区：4mm降雨。
3.2径流控制手段与措施
径流控制手段主要有源头控制、中途控制和末端控制3个方面，其中源头控制主要是在场地内部进行径流削减、水质控制、雨水渗透和利用。并且源头控制操作性强，是城市径流控制中最为有效、经济的核心控制措施，为径流污染控制的重点。源头控制可通过开发建设项目的规划环节管控落实径流污染控制目标和具体措施，将径流控制作为规划条件的组成部分。而中途控制和末端控制则以政府投入的径流控制工程更为适宜。
源头控制措施主要包括：1）严格控制硬化地面中透水性地面的比例，根据株洲市实际情况，株洲市新建、改建城区硬化地面中透水性地面的比例不应小于40%；2）减少雨水外排量，根据株洲市降雨数据统计，当已建城区日降雨量＜22mm时不得产生外排流量，当新城区日降雨量＜32mm时不得产生外排流量；3）从严把握年径流总量控制率，株洲市多年平均降雨量为1407.4mm，凭借得天独厚的自然条件，城市年径流总量控制率为75%～85%。
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论文作者:徐文醉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/2
标签：内涝论文; 径流论文; 管网论文; 城市论文; 能力论文; 株洲市论文; 积水论文; 《基层建设》2017年第36期论文;