广州市小地块洪涝风险评估

陈辉标

（广州市城市规划设计有限公司，广东 广州 510000）

区别于城市大范围、区域性建设的洪涝评估，小地块的规划调整和建设在进行洪涝安全评估时，常会受到客观因素的制约而影响评估的准确性，例如小地块的研究范围、地块周边基础资料的收集情况、是否有其他区域对本地块产生影响等，都会直接或间接影响地块洪涝安全评估的结果。本研究针对黄埔区某地块进行洪涝风险评估，结合所在流域范围、地形、雨水系统等确定地块洪涝的研究范围，识别基础资料，结合各方面信息提出措施。通过infoworks ICM进行水力模型计算验证，结合竖向调整、雨水管道建设、海绵设施建设等措施，对地块建设后的洪涝风险进行评估。

1 项目概况

1.1 项目基本情况

规划范围位于黄埔区，用地面积约4.80 hm2。根据现行控规，规划范围调整前为村庄建设用地，本次控规调整根据道路规划及用地功能需要，调整用地布局及用地性质，将现行控规中商业兼容商务用地调整为二类居住用地兼容商业用地；整合教育用地，改扩建地块北侧小学；新增一处公园绿地。

1.2 地形地貌

根据区域现状地形图可以看出，项目地块邻近无山体，不涉及山洪灾害。地块内部及其外部东北侧地势较高，地形标高为6.93～20.00 m。地势低洼地区主要集中在规划范围外南侧区域，现状地面高程仅6.50～7.40 m。地块内部北高南低，现状标高为6.93～9.41 m。

1.3 河涌水系及排水现状

规划范围内未涉及河涌，规划范围所属排涝片的河涌位于规划范围外西侧。该河涌集水区域内地势北高南低，涌口以上集雨面积11.51 km2，整体流向自北向南，最终汇入珠江。规划范围及周边排水体制为分流制，周边雨水系统建设较完善，规划范围雨水通过现状雨水管排至西侧河涌。经校核，周边雨水系统的排水能力基本可到达5年一遇的标准。

1.4 项目区域历史洪涝灾害情况

根据资料收集及现场调研，项目地块周边共有4处历史积水点。项目地块现状无历史洪涝灾害。

1.5 工程区域下垫面变化情况

地块现状用地为村庄建设用地、二类工业用地及城市道路用地，地块现状已100%拆迁并平整，为原首层硬化地面。对规划区下垫面进行分类统计，根据《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）[1]等文件确定各类型用地径流系数指标，得出该地块现状综合径流系数约为0.90。基于规划总平面图，调整后综合径流系数计算暂不考虑绿色屋顶及透水铺装，绿地面积约为14 140 m2，硬化地面（除绿地外）面积约为33 881 m2，总绿地率为29.44%。本次根据《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）等相关文件的各类型用地径流系数指标，得出该地块规划综合径流系数约为0.68。

2 海绵设施评估

2.1 调蓄容积复核

2.1.1 径流量控制复核

根据《广州市建设项目雨水径流控制办法》：“项目应当采取雨水径流控制措施，使建设后的雨水径流量不超过建设前的雨水径流量。”地块无须增设雨水调蓄设施。

2.1.2 年径流总量控制率复核

根据要求规划调整范围内年径流总量控制率不低于72%，设计降雨量为27.8 mm，经测算，规划区应建设907.79 m3雨水调蓄容积。

2.1.3 海绵城市建设指标体系复核

规划调整区应因地制宜建设下沉式绿地、透水铺装、绿色屋顶等低影响开发设施，从源头控制雨水径流和污染。硬化面积达10 000 m2以上的项目，除城镇公共道路外，应建设不小于500 m3的雨水调蓄设施。结合场地实际情况因地制宜设置雨水花园、生态树池、下沉式绿地、景观水池、调蓄池等，或对相关设施进行组合设置。除城镇公共道路外，建筑物的室外可渗透地面率不低于40%；人行道、室外停车场、自行车道和建设工程的外部庭院应当分别设置渗透性铺装设施，其渗透铺装率不低于70%。凡涉及绿地率指标要求的建设工程，除公园之外的绿地中至少应有50%作为用于滞留雨水的下沉式绿地。经测算，本次项目地块需要建设调蓄设施容积1 127.20 m3。

2.2 雨水调蓄空间控制方案

根据不增加径流量要求，无须增设雨水调蓄容积。根据年径流量控制率要求，需要达到907.79 m3雨水调蓄容积。根据硬化面积要求，地块需要配建1 127.20 m3雨水调蓄容积。根据综合径流系数要求，按照综合径流系数不超过0.5进行计算，地块需要配建1 239.52 m3雨水调蓄容积。综上，本次规划调整地块需按硬化面积要求，地块设置1 239.52 m3雨水调蓄容积，结合绿地和调蓄水池配套建设。

3 模型计算及分析

3.1 模型构建总体思路

本次规划利用ArcGIS进行子集水区的用地性质数据处理，提取分析下垫面的地形地势数据，确定项目所在区域的汇水分界线。利用水力模型软件建立雨水排水模型，分析项目所在地在建设前后雨水排水管网系统的排水负荷、内涝积水点的积水情况和雨水排水管道峰值流量，以此为依据指导地块建设。水力模型在一个模拟引擎里整合了一维模型、河道水力模型和二维淹没分析模型，模拟了研究区域内产生100年一遇的设计降雨、遭遇主要河涌20年一遇洪水过程下，研究区域内雨水的产生、汇流、转输、进入收纳水体及收纳水体内水位变化的全过程，更真实地模拟了雨水管道系统与收纳水体内水流的相互作用。

3.2 河道模型及地面漫流模型构建

河道模型包括各河道断面的水位、流量、流速以及波前和洪峰到达时间等的计算，河道控制断面处的流量过程线和水位过程线，水库调洪计算和溃坝计算等。河道模型可以根据河道地形、纵横断面资料、河道糙率、支流资料以及干支流上游洪水过程，推求研究河段在某一流量下各横断面处的水位值，可得出一条对应于该流量的水面曲线。本次河道模型概化了规划范围西侧河涌，河道断面19个，断面间隔18～100 m。

河道模型断面分布如图1所示，模型网格插值如图2所示。

图1 河道模型断面分布

图2 模型网格插值

开展城市暴雨内涝灾害模拟时，地形数据的精度对模拟结果的可靠性至关重要。首先，输入高精度地形数据建立研究区的地面TIN模型，确定网格计算区间。在此基础上，使用模型的非结构网格生成器对区间进行三角网格划分。对于生成的网格，每个网格将从地面高程模型中提取一个高程数据作为确定水流方向的主要依据。结合下垫面不同用地类型的下渗作用及粗糙率对流速的影响，模拟出洪水在地面上的行进过程，最终得到地面积水范围与积水深度结果。地面漫流模型中，最大高程值为33.35 m，最小高程值为4.06 m。结合河涌排涝片汇水区、叠加规划区周边雨水管网及管网汇水分区确定地面漫流边界。

3.3 管网模型构建

排水管网的汇流过程就是网络拓扑结构的信息传递过程，拓扑结构由代表检查井的节点及管道连接而成。雨水经检查井汇集后进入管网系统，最终通过排出口流出系统，雨水在上游流向下游的过程中会产生一系列的水力状况变化，如管网超载、回水等。目前国内外对管网汇流的数学模型，大多采用非恒定的圣维南方程求解。本次规划对规划范围周边相关的现状及规划雨水管网进行概化，建立现状雨水管网模型，管道出水口耦合河道模型以实时模拟的河道水位作为管网的下游边界条件。模型概化后的规划雨水干管如图3所示。

图3 模型概化后的规划雨水干管

3.4 模型耦合

流域洪水和城市内涝风险评估需要综合考虑管网径流、地表漫流和河道行洪，耦合模型可以同时模拟排水管网、明渠、排水河道、各种水工构筑物以及二维坡面流，可用于流域洪水、城市内涝等的模拟研究。

4 洪涝风险评估

（1）水面线复核。

本次规划采用河涌20年一遇设计洪水位校核，最高水位为7.56 m。考虑与周边道路衔接与土方平整，规划区内场地总体高程建议控制在8.60 m以上，高于设计洪水位。

（2）内涝防治标准复核。

按照《城镇内涝防治技术规范》（GB 51222—2017）[2]，分析范围在内涝防治目标100年一遇条件下地面的积水设计标准应符合居民住宅和工商业建筑物底层不进水；城市出入口、重要的立交、交通节点、城市主要干道，积水深度不超过0.15 m，积水时间不超过1.00 h，积水范围不超过50.00 m2；城市一般道路的积水深度不超过0.15 m，积水的时间不超过2.00 h，积水范围不超过200.00 m2。

由模拟结果可知，规划条件下场坪竖向平整抬高、海绵调蓄措施建设等措施实施后，地块内部未出现超过15 cm的积水，基本符合居民住宅和工商业建筑物的底层不进水的标准，地块范围内无城市道路，满足道路中一条车道积水深度不超过15 cm标准。综上认为，规划条件下本次调整地块基本可以满足100年一遇的内涝防治标准。

（3）排水工程承载力复核。

结合模型计算和市政水力计算结果可知，规划范围周边相关雨水系统管道过流能力均大于5年一遇雨水设计标准。

（4）洪涝风险评估结果。

综合水面线复核、内涝防治标准复核、排水工程承载力复核结果可知，规划范围所在区域属于洪涝低风险区域。规划建设后基本不受洪涝灾害的影响，因此该地块建设内容与洪涝风险等级不冲突，适宜建设。

5 结语

以黄埔区某地块为例，结合竖向优化、排水管道建设、海绵设施建设等措施，利用infoworks ICM软件进行模型计算，模拟相应工况下，规划范围及周边的淹没情况，对该地块的洪涝风险进行评估。在具备河道、地形、下垫面、排水系统等资料的前提下，infoworks ICM模拟出的淹没情况具备合理性，可作为判断洪涝风险的重要依据之一。小地块洪涝风险基于周边一定边界的研究，评估结果具有可参考性，还需要结合上位规划资料，通过上位规划整体性的分析支撑评估结果。