基于MIKE URBAN的排水管网水力评估与优化设计

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近年来,随着中国经济的快速发展,城镇化进程加快,大量新建的硬质化地面替代了原有的自然覆土地面,下垫面的硬质化阻隔了雨水的自然下渗。降雨时,大量雨水径流在地面漫流,容易在低洼地段形成积水对市民的生命财产造成威胁。重庆属于山地城市,地形起伏较大,各区域组团发展不均衡,老城区较集中,市区内修建了大量的地下通道,加之,排水系统不完善,因各种原因造成的排水管道损坏,若发生强降雨事件管网排水不及时,引发内涝,危及市内交通运行和行人安全。近年来,受全球气候变化的影响,重庆强降雨事件频发,导致洼地积水事件时有发生,为保障城镇排水与防洪安全,对既有排水系统的排水能力进行评估,为排水系统的改造与完善,提供重要的技术支撑,是十分重要和必要的。课题以重庆市某立交区域的排水管网为研究对象,分析现状排水管网存在的问题,通过MIKE URBAN建立研究区域的排水管网仿真模型,以不同重现期、不同降雨历时的设计降雨条件下、管网的充满率评估管网的重现期,并提出相应的改建建议,结论如下:(1)研究区域的管网重现期评估结果(以降雨历时为1h、2h、3h、24h的顺序):研究区域重现期小于2年的管段分别占比38.85%、36.99%、34.99%、23.90%,此部分管网不满足现行《室外排水设计规范》最低标准,处于亟需改造;重现期小于5年的管段分别占比42.39%、41.54%,41.04%、35.31%;(2)通过对现在排水管网与既有设计排水管网的评估对比发现,研究区域下游出口管段的评估重现期大于20年,在设计降雨事件中,其充满度未超过0.3,在设计层面,其上游排水管段的设计标准偏低,即研究区域的上游排水管段严重限制了研究区域整体的排水能力;(3)研究区域下垫面改建包括普通屋面改建为绿色屋顶、普通人行道路铺设渗透铺装两种方式,改建之后,研究区域下垫面综合渗透系数为0.518,同比下降14.06%,可有效削减雨水径流峰值和雨水径流总量;(4)研究区域排水管网的改建目标为能顺畅排除10年一遇的降雨事件,研究区域设置两种改建方案:1)保留合流制排水管网,管网总长为10730.438m;2)改为分流制排水管网,管网总长为11431.155m,新增污水管长度700.717m;(5)在重现期为20年—50年、短历时设计降雨过程中,改建管网存在局部管段在某一时段出现满流状态,但检查井均无溢出;在重现期为100年降雨过程中(以降雨历时为1h、2h、3h的顺序),分别存在3个、3个、4个雨水检查井存在溢出状态;(6)在重现期为20年—100年、长历时设计降雨过程中,改建管网检查井均无溢出,且仅在重现期为100年的长历时降雨过程中,存在局部管段在某一时段出现满流状态;(7)在2018年8月11日实际降雨事件模拟中,改建之后,管网的满流率从40.53%降至0,同时,溢出检查井也从57个降至0个。
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