水力模型在深圳某区域排水防涝规划中的应用

薄涛 丁彬彬

摘 要：以深圳市宝安区107国道新安段沿线及周边片区为研究对象，对该区域的内涝成因进行分析，并构建了水力模型，研究了50年一遇的设计暴雨下城市内涝情况。通过历史内涝点与模拟内涝结果相对照，验证了模型的可靠性。最后对该区域拟实施的深层隧道方案代入模型进行了内涝风险评估，方案实施后内涝灾害范围可削减至0.6平方公里，可以在区域内实现明显的内涝防治效果。

关键词：城市排水管网模拟系统；防涝规划；地理信息系统

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0015-02

本文以深圳宝安107国道周边区作为研究区域，通过构建水力模型，综合考虑降雨的时空分布、雨水管网的汇流路径、积水程度等因素，对内涝风险进行了评估，对内涝原因进行了分析，并讨论了深层隧道方案对排洪防涝的作用。

1 研究区域基本概况

1.1 研究区域简介

研究区域为深圳宝安区老城区，即西乡河至新圳河之间老城区区域，重点为107国道新安段沿线及周边片区的内涝整治。位于深圳市西部的宝安区，由于濒临珠江口，地势较低，受涝水滞问题尤为突出。

1.2 内涝原因分析

通过对宝安老城区各内涝点的调查分析，频发内涝的原因主要有以下几个方面：（1）集中且超标的暴雨是导致宝安区发生内涝的主要客观因素，防洪及排涝工程建设标准低。（2）潮汐顶托，宝安区西部沙井、福永、西乡、新安四街道滨临海边，受风浪、潮汐顶托影响较大，在暴雨袭来时，极易因排水不畅而受淹[1]。此外，城市硬地化面积增加，调蓄设施减少，径流系数增大，雨水量增大，河道排洪能力不足也是该地区易涝的重要原因。

2 模型的建立

本次研究采用Mike Flood水力模型对研究区域现状城市排水管网系统进行评估，综合分析城市排水系统实际排水能力。

排水管网模型构建的主要工作包括：梳理管线、解析下垫面、划分汇水区间、输入降雨边界和排水口水位边界等。模型的构建和应用过程总体可分为数据整理、模型搭建、质量控制和模型应用等四个步骤，如图1所示。

3 内涝风险评估与区划

基于Mike Flood平台，耦合城市水文模型和二维地表模型评估全市的排水防涝现状条件，识别内涝风险。采用Mike Urban模块构建排水管网模型，Mike 21模块构建二维地表模型，在Mike Flood平台中将以上加以耦合，形成完整的内涝风险综合评估模型[2，3]。鉴于深圳市内涝防治标准为50年一遇，以50年一遇设计暴雨作为降雨条件，评估研究范围内的城市内涝情况。因研究范围内的河流均为感潮河段，依据《深圳市排水（雨水）防涝规划》（2015年）中推荐潮位与暴雨的衔接方案，采用20年一遇潮位与50年一遇暴雨遭遇的衔接方案，充分考虑洪潮水位可能对排水管网造成的顶托。

通过对模拟结果的分析，得到区域的内涝风险区总面积达到9.67km2，占总建成区面积的15.3%。说明了研究区域的现有市政排水能力不足以应对大暴雨条件，城市内涝灾害风险比较严重。

通过将区域内有记录的45个历史内涝点与模拟内涝结果相对照，从对比结果中可见其中43个历史内涝点在模拟内涝结果中得到了体现，匹配率达到了95%，从而验证了模型的可靠性。

4 排水防涝工程设计方案

近年来，城市内涝一直是困扰中国大城市的难题。频繁的内涝已经给城市敲响了警钟，国外先进理念和措施得到普遍认同，其中深层隧道（简称深隧）排水技术[4]引起了广泛关注。

本研究拟实施深层隧道方案，该方案的实施将会将咸水涌与新圳河下游的全部雨水排水口截流进入深层隧道。为模拟方案的实施情况，在现状模型中添加深隧主線、支线以及附属设施见表1和图2。

以深隧的汇水范围及周边区域共17.4平方公里作为研究范围，通过运行50年一遇的暴雨条件，根据模型结果统计，以地面积水15cm及以上作为内涝的评价标准，现状条件下深邃研究区域内的内涝灾害范围为3.98平方公里，而在深隧方案实施的条件下，内涝灾害范围可削减至0.6平方公里。可见，深隧方案可以在区域内实现明显的内涝防治效果。

5 结语

（1）通过对50年一遇的设计暴雨下城市内涝情况的模拟，并将历史内涝点与模拟内涝结果相对照，验证模型的可靠性，结果表明研究区域的内涝风险区总面积占总建成区面积的15.3%，说明目前研究区域内的排水能力不足以应对大暴雨条件，城市内涝灾害风险比较严重。（2）深层隧道技术对城市防洪排涝效果显著，将深邃方案代入模型进行了内涝风险评估，方案实施后内涝灾害范围可削减85%，降低至0.6km2，可明显起到的内涝防治效果。

参考文献

[1]冷越.深圳市某区内涝调研及对策研究[D].华南理工大学，2013.

[2]许文斌.MIKE FLOOD模型应用于南昌排水防涝综合规划[J].中国给水排水，2015，（09）：132-134.

[3]姚双龙.基于MIKE FLOOD的城市排水系统模拟方法研究[D].北京工业大学，2012.

[4]门绚，李冬，张杰.国内外深隧排水系统建设状况及其启示[J].河北工业科技，2015，（05）：438-442.