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摘要：近年来随着城市“热岛效应”的发生及城市地面硬化面积的增加，城市内涝情况日益严重，为了减少内涝情况的发生，增加城市的抗洪能力，需要对原有管道进行重新评价，并依据评价结果重新布置城区的雨水管道系统，以达到减少内涝发生的目的。
关键词：MIKE URBAN；内涝；重现期；提标；
近年来随着城市地面硬化面积的不断增加，城市“热岛效应”的加剧，整体气候环境的逐步变化，城市降雨量日益增加，内涝情况时有发生。当暴雨强度较大时已经对城市的交通出行及人民财产安全造成了影响，而城区内原有雨水管道同时存在设计重现期偏小，布局不合理，雨水系统连接混乱的情况发生。因此为了提高城区的防洪排涝能力，降低对人民出行及财产安全的影响，本文以西北某城市为例，利用MIKE URBAN软件对城区内现状雨水管网系统进行整体评价，查找不合格管段，对不合格管道进行提标扩容，并制定雨水管道改造方案，缩短雨水管道出路，减少管道所收集雨水的汇水面积，降低管道的负荷，使雨水的排出更加顺畅，减少内涝的发生。
1.管道模型的建立
管道模型为内涝模型的最主要部分，管道模型的建立需要利用由业主单位提供的物探资料，作为建立模型的基础。由于业主单位提供的物探资料为纯CAD文件，其管线自带z值为地面高程，管道埋深、管径等数据以文字形式标注，MIKE软件无法识别，因此借助鸿业市政管线9.0软件，将物探图管线转化并根据所标注高程及管径调整管线数据，使管道数据与物探资料完全一致，再利用鸿业导出管线数据高程表的功能，导出管线数据的所有信息至Excel表格中，再将表格中数据直接导入MIKE URBAN中，在URBAN软件中对管网进行优化及相关数据的检查修正。确定管网模型中的人孔及排出口。管网布置情况详见图1.
2.雨型的建立
根据由当地气象局提供的暴雨强度公式及降雨雨量资料，结合芝加哥暴雨模型的框架，建立雨型资料，并与实际降雨量进行对比，确定雨型的合理性。其结果将直接用于管流的计算。依据相关数据分别建立1a，2a，3a，5a的雨型资料。
3.边界条件的确定
边界条件是否贴近现场实际，是计算结果是否准确的重要原因之一，而其中径流系数的确定则是重中之重。根据地形及规划范围圈定出降水区域，将其依据管道模型的人孔为基础，采用泰森多边形的方式划分出各个人孔的集水区域。本次径流系数的确定依据业主单位提供的地形图及影像图资料，根据地面的不同特征，将地面划分为绿地，建筑，裸地，河流，道路、广场，分别建立相应的shp文件图层，并导入URBAN软件中。
利用不同的shp文件为每一个集水区域计算出其相应的径流系数，并为集水区域与管网模型中的人孔建立连接。
4.管流模型计算与评价
依据建立好的不同重现期的雨型资料，对管网模型进行模拟计算，根据计算结果以充满度（<1.0）为标准，分别统计不同重现期下的计算结果，再依据当地的城市规模及防涝风险程度，划分不同的防涝标准。
根据评价结果可知，城区内已建成排水（雨水）管道总长为88.73km，达标率为62.79%。由于排水管道建设年限较早等原因，使雨水管网的实际排出雨水的能力小于设计标准，由此说明MIKEURBAN 模型可以适用于现有雨水排水管网排水能力的分析评估。
5.城市内涝评估
依据相关资料及城市的实际情况，将积水15分钟以上，积水深度大于15cm的确定为内涝标准。利用MIKE 21软件建立地面通过地形图资料建立数字高程模型，并根据现状道路情况，建筑物分布情况对数字高程模型进行调整（拔高建筑物所在地面高程，降低道路所在地面高程），使数字高程模型更贴近实际。
将管流模型与数字高程模型进行耦合，以计算出的内涝点情况与内涝调查的实际情况进行比对来验证计算的准确性。当降雨强度小于1a时，城市内基本没有内涝发生，而随着暴雨强度的增加，相应的内涝积水点也逐步出现在内涝调查资料中对应的区域，说明本软件的计算结果是基本准确的。
6.确定改造方案
（1）考虑城市的实际情况及相似城市的内涝标准情况，本次确定城区内涝标准为两年一遇，省市机关、学校、医院、城市立交等重要区域采用五年一遇为标准。
（2）根据地形资料、水系规划、路网规划、防洪规划等资料，合理划分排水分区。尽可能做到每个排水分区中的雨水独立排出，互不影响；增加排出口，减少每个雨水管道收集系统的收集区域，降低管道负荷；雨水排放路线尽可能短，使雨水就近排入水体中。初步确定管网改造的模型。
（3）依据海绵规划、防洪规划及绿地规划的相关控制指标，确定边界条件，对初步管网模型进行复算，并依据计算结果对管网模型中的管径、管道坡度、埋深及管道走向等进行调整，使管道满足防涝标准。
（4）在所有管道均满足防涝标准后，对结果进行复核，保证所有管道最大充满度不小于0.6。
（5）通过路网规划资料调整数字高程模型，再与管网改造后的管网模型进行耦合，在内涝标准内如不再出现内涝点，则改造方案确定完毕，如仍有内涝出现，则需要通过改造管道或者增加调蓄设施的措施消除内涝。
7.结论
本文就MIKE URBAN 与MIKE 21软件在城市内涝改造方面的应用及相关操作进行了阐述，通过实例对MIKE软件的准确性进行了比对，证明其在资料齐全、基础资料准确性较高的前提下，有着较高的准确性和适应性，在管网改造方案的指定及防涝规划的编制上有着较好的指导作用。
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论文作者:邢东博
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/8/30
标签：内涝论文; 管网论文; 模型论文; 管道论文; 雨水论文; 城市论文; 高程论文; 《城镇建设》2019年第13期论文;