李 灿，李 培，宋加平
（广东中灏勘察设计咨询有限公司,广东 肇庆 526060）
内涝灾害是制约城市发展建设常见的自然灾害,内涝对城市居民安全出行带来较为严重的威胁。影响城市内涝的原因众多,准确分析内涝原因,选取适宜的措施是缓解内涝灾害的主要方法[1-3]。在城市内涝灾害研究中,较为常用的方法为水动力模型法。水动力模型法主要通过收集城市管网数据,结合地形、降水等情况,模拟分析降水汇集、消散的过程,水动力模型建立较为简单,计算速度快、结果准确,在城市内涝分析、研究中有较多成功应用的实例[4-8]。
在水动力模型计算中,管网采用一维模型,地面采用二维模型。采用MIKEFLOOD模块进行研究,使用该模块可将一维管网、二维地面进行耦合分析。
在水动力模型建立过程中,一维、二维通过城市排水系统中的检查井、排水口、泵等进行连接。
图1 黄江镇聚富路内涝耦合模型示意图
水动力模型计算参数对城市内涝分析的准确性影响较大。水动力计算参数见表1。
表1 水动力模型中的参数设置表
基础资料来源为东莞市黄江镇排水管网普查数据。将普查数据导入MIKEURBAN后,对管网进行梳理简化,之后建立黄江镇易涝点的水动力计算模型。根据普查数据,检查井标高在9.18 m～32.5 m之间。
图2 黄江聚富路研究区域现状管网模型图
根据建立的水动力计算模型。计算范围总面积为62 hm2,共包括3 个排口、516 个检查井、527 根圆管、,圆管总长约为10.3 km。
表2 黄江聚富路管网汇流模块统计表
根据5年一遇降雨工况,计算现状条件下黄江镇聚富路的内涝情况。根据水动力模型计算获取的积水深度、积水时间等内涝参数,分析黄江镇聚富路的内涝风险。
根据计算结果可知,在5 年一遇降水工况下,研究区范围内最大积水深度为0.8 m,积水面积超过0.98 km2。
现状条件下,黄江镇聚富路内涝点5年一遇工况最大积水深度见图3。
图3 黄江聚富路现状最大积水深度图
根据水动力模型计算成果,结合内涝风险等级划分标准,对现状条件下聚富路的内涝风险进行分析。
黄江镇聚富路易涝点附近,内涝高风险、中风险、低风险区域面积分别为：0.1892 km2、0.3443 km2、0.1130 km2,其中,中、高风险面积占比约为82.5%。
5 年一遇工况下,黄江镇聚富路内涝中、高风险面积大,对周边人群安全影响大,需采取排涝治理措施进行处理,缓解内涝风险。
图4 黄江聚富路现状5年一遇设计降雨工况下内涝风险图
黄江聚富路易涝点位于板湖路与聚富路交叉口处。根据现状条件下黄江镇聚富路易涝点内涝风险模拟结果可以得知,在交叉路口处积水深度大、时间长,具有较大的内涝风险,且内涝消散时间久,危害性较大。根据水动力模型分析结果可知,造成这一现象的主要原因是板湖河水位过高,产生顶托和倒灌,雨水疏排难度大。
降雨期间板湖河较高,当水位为9.58 m时,河水从排口倒灌进管网,并从下游检查井中溢出,在地表产生径流。由于河水顶托作用严重,对上游管网排水能力产生影响。
4.1 方案设计
根据上述分析可知,排涝难度大是造成聚富路内涝灾害严重的主要原因。因此,考虑聚富路周边水系、地形、交通等实际条件,以聚富路与板湖路交叉口处作为起点,沿板湖路向南方向新建B×H=4 m×3 m箱涵（1#箱涵）约910 m,终点至板湖路与东进路（S357）交叉口处；
以板湖河与东进路交叉口处作为起点,沿东进路向西方向新建B×H=7 m×4 m箱涵（2#箱涵）,起点与1#箱涵相接,终点与现状板湖河过莞樟。
4.2 方案模型搭建
路（S357）渠箱连通,继续西延伸,在富海大道与沿江一街路口汇入板湖河,箱涵尺寸为B×H=7 m×4 m（3#箱涵）。根据易涝点方案,在现状管网模型的基础上搭建方案模型,下图中高亮管线即为新增的雨水管线。
图5 方案模型新增管线示意图
4.3 方案内涝模拟结果评估
通过新建排水箱涵的方式,提高黄江聚富路易涝点片区的排水能力,建立治理后的水动力计算模型分析该方案的治理效果。通过对比最大积水深度和积水时间参数,分析治理后黄江聚富路易涝点的内涝风险。
治理后的最大积水深度见图6。根据水动力计算成果可以得知,采取新建箱涵的处理措施后,片区积水可以迅速消散,平均最大积水深度约为0.12 m,与排涝治理前平均最大积水深度0.80 m相比显著减少,积水面积也减少为0.80 km2。
图6 聚富路方案最大积水深度图
根据积水深度、时间结合内涝风险等级标准分析治理后的内涝风险情况。计算结果表明：内涝高风险、中风险、低风险区域面积分别为：0.1164 km2、0.2730 km2、0.3965 km2,高风险面积减少0.0728 km2,中风险面积减少0.0713 km2。内涝中、高风险区域面积显著降低,说明该治理方案在黄江聚富路易涝点治理工程中使用效果良好。
图7 聚富路方案内涝风险图
图8 聚富路现状、方案内涝风险情况对比图
表3 5年一遇降雨条件下各工况易涝点内涝情况汇总表
表4 5年一遇降雨条件下各工况易涝点内涝风险评估结果汇总表
通过模型模拟分析,现状聚富路易涝点内涝的主要原因是由于板湖河淤积堵塞严重,导致降雨期间板湖河水位上升严重,对聚富路与板湖路交口处的管网系统产生顶托和倒灌影响,河水甚至会从检查井溢出,最终汇集在路口处形成内涝影响。利用模型模拟验证设计方案,从易涝点处开始增设4 m×3 m、7 m×4 m的排水箱涵可以有效缓解易涝点内涝灾害。
猜你喜欢 箱涵内涝积水 浅析铁路箱涵顶进控制滑床板技术中国应急管理科学(2022年1期)2022-04-18某钢筋混凝土箱涵套箱加固仿真分析石家庄铁道大学学报(自然科学版)(2022年1期)2022-04-12海绵城市内涝防治系统的功能探析建材发展导向(2022年2期)2022-03-08两级箱涵式泄水口在吹填工程中的应用珠江水运(2020年24期)2021-01-19市政箱涵下穿既有铁路顶进施工技术研究运输经理世界(2020年16期)2020-01-05小熊当当玩积水小太阳画报(2019年11期)2019-12-06大决心爆笑ｓｈｏｗ(2015年5期)2015-07-09生命之水小学生作文·小学低年级适用(2014年2期)2014-09-18