基于Mike 模型的海绵城市内涝整治方案效果分析

陈逸，周亚超

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

随着城市经济的发展，住房的占地面积越来越多，不透水的建筑就会造成土壤渗流水的减少，洪峰所对应的水流量等增多，最后导致城市面临一系列的内涝等问题[1]，笔者以玉溪海绵城市建设中内涝整治改造为例，通过抽取玉溪市某天的降雨量实际测量的数据和模型一起进行定性的分析和模拟统计，最后通过分析和比较提出了整治方案[2]。

2 研究背景区域概况

玉溪市处于低纬度地区，高原地带，同时山峦纵横，湖泊和峡谷等也比较多，海拔差值比较大，地势险峻，地形多样复杂，雨季存在明显的错峰现象，局部地区经常会出现短时暴雨，昼夜温差比较大[3]。

玉溪市平均气温在15.6℃～23.8℃之间，无霜期有244d ～365d，一年之中温度变化不大。通过1980 年～2010年这三十年的统计来看，玉溪市一整年的平均日照时长为2115h ～2285.5h，平均一天在6h 左右，冬春季日照时长比较长，夏秋季日照时长较短[4]。

由图1 可得，玉溪市在一个小时之内最大的降雨整体比较多，短时间内可能出现强降雨，短时间突发大暴雨的概率较大。

首先对玉溪市城区内市政管道的检查井高程、出水口位置和高程等参数进行测量和收集。通过调查分析和计算可得，在整个研究区，主要用截流同时结合分流进行排水，环山路向东方向为大截流的排水方式，城区主要为分流的形式，最终进行汇流再进入河流系统[5]。

图1 1 小时最大雨水量的平均值

3 理论模型

通过对整个区域内一系列管道的长度、出水口所在位置、闸门、泵站等设施设备参数的研究来建立Mike Uban模型。根据本地的地形地貌图，利用Mike21 来建立三角形的网格。采用模型法结合实际测量和地形图，从中得到河流断面一些参数、水工建筑物参数等一系列数据来构建Mike11 模型。

在Mike Flood 平台上运行三个模型，然后得出结果。将管道模型中的雨水口与地表结合，从而实现雨水的一系列流动。积水的深度即可用来表示内涝灾害对整个城市的影响程度，通过对2016 年7 月20 日 玉 溪 市17：00 ～21:00 实际测得的降雨量来进行模拟，玉溪市最大的降雨量为90.2mm，通海县是最大降雨量地，红塔区最大降水量为62.1mm，对应20a 一遇降雨，降雨时长为90min。进而得出对应的积水深度。如图2 所示，与前面记录的积水所对应深度进行比较，发现所建模型出现的模拟积水点与实际出现的积水点位置及积水深度基本一致，模型具有较高的可信度[6]。

4 内涝综合治理方案

因西北地区出现了较多的内涝点，而且有一部分点比较集中，所以提出重点的一些区域里面的13 个点进行分析，具体如下表所示。

通过分析模型中内涝积水点可知，玉溪市老城区内涝原因主要有以下五点：

①1 号、4 号、5 号和6 号积水点形成原因为标高低于周边道路标高，导致雨水收水不畅通，雨水径流缺乏控制；

②2 号、3 号和12 号积水点形成原因为交叉路口处积水点的上游坡度大，下游坡度小，造成地表径流雍积；

图2 实际与模拟积水深度对比

表1 13 个内涝点的积水量和积水面积

③11 号积水点形成主要原因为路面收水口布置不合理，形成大量地表径流；

④13 号积水点形成主要原因为部分管道和河流排放能力不足，河道生态构建不足；

⑤7 号至11 号积水点形成主要原因为硬化面积过大，绿地生态功能薄弱[7]。

针对内涝产生的原因，玉溪市老城区在进行海绵城市改造时主要采用了公园和硬质地面海绵化、建筑与小区海绵化、道路与广场海绵化及增加管网和调蓄设施四种措施。重点改造面积为2.906×106m2，重点改造道路33 条。新建管网13.4km，调蓄池容积增加为13119 m3，其中包括地块内部雨水回用池4619 m3，末端径流调蓄池8500 m3。改造时通过模型核算道路排水情况，将现状合流管改造为污水管，增加雨水管[8]。在各个路段和一些交叉口再加入一些雨水口，并且在最低点接入到雨水管。改造所有合流管道交叉口混接情况，增设调蓄池消除低点地面积水。在地块出口、道路低洼地带，内涝调蓄池周边，附近增加雨水箅子，收集雨水，缓解局部内涝。

5 结语

通过对玉溪市老城片区降雨和径流等信息进行研究。建立了对应的径流模型。为了验证模型的可行性和实用性，通过测量2016 年6 月21 日玉溪市实际的降雨量，并以此为依据将测量数值代入到模型中，对模型中相关的量进行模拟，并将模型中所反应的量和实际侧得的量进行对比。模型的数据和实际测量的数据基本一致，真实性较高。除此，还通过模型对某一天降雨进行模拟分析，发现一共有82 个点，其中，结果显示大于1.0m 的一共有9 个，处于0.5m ～1.0m 之间的点一共有13 个，积水深度在0.3m ～0.5m 的内涝点有6个，积水深度在0.15m ～0.3m 之间的内涝点有53 个。由于西北地区地势较低，所以内涝点比较集中，因此内涝灾害也比较严重。因此对公园，一些小区等的道路的管道，广场等进行治理和海绵化后，再进行分析，可以直观看出，内涝点大大降低或者消除，所以可看出，该方案对洪涝治理起了较大作用。