内河水位对管网系统排水能力的影响模拟_梁小光(2)

2020-12-24 21:38

管道和配套泵站的设计重现期为1年一遇。

根据《宁波市区河网水系专项规划》(2011版),研究区域主要河道的常年低水位为0.96米,常水位标高为1.36米(初始水位),常年高水位1.66米,警戒水位为1.90米。

表1 海曙区护城河以外西塘河以北排水片区基础信息表

编号 hs-hjh hs-cbh hs-sfh hs-hch-1 hs-yyj-1 hs-xth-3 hs-x

面积

167.6 145.3 192.1 143.4 62.1 29.5 69.8

径流

0.6 0.6 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6

排水方向 黄家河 翠柏河 胜丰河 护城河 余姚江 西塘河 西塘河

1.2 研究方法

采用由英国Wallingford软件公司开发的Infoworks CS模型软件进行模拟。该模型水循环模拟采用了水文学与水力学相结合的途径,核心与分布式水文模型相似,基于大量的子集水区空间划分和不同产流特性的表面进行产汇流计算,通过圣维南方程组在明渠和管道排水中的不同形式,有效模拟城市排水系统的多种水流状态,包括重力流、压力流、回水、倒流、地面积水等,并可实现区域排

[4]

涝与市政排水的耦合模拟。

模型建立所需的基础资料包括宁波市管网数据GIS资料(包含排水管渠的拓扑结构、坐标、管网类型及检查井的特征数据等)、用于模型校核的历史积水点资料、泵站详细信息和内河水位等均由宁波

市城市管理局提供。

每个模拟片区的径流系数由人工根据地表状况按照《室外排水设计规范》的规定确定。管网系统中每个节点(检查井)的汇水范围通过泰森多边形法自动确定,之后根据实际情况加以人工修正。

研究区域暴雨强度公式为:

20.239 15.539 lg P q 0.808

(t 13.132) (式1)由于研究区域尚无雨型资料,因此模型中的模

[5]

式雨型选择较常用的芝加哥雨型,雨峰系数r=0.4,降雨历时取2小时(图2)。通过模拟不同降雨事件下(即1年一遇,3年一遇和5年一遇)不同内河水位时现状管网系统的积水情况,评估管网系统的排水能力。一般而言,当单个节点的溢流

3

水量超过30m时,该节点即被认为是积水点。通过将模拟积水点与历史实际积水点进行对比,从而实现模型参数的率定,保证模拟结果尽量反应实际情况。

2 结果与讨论

2.1 一年一遇设计暴雨重现期下内河水位对管网系统排水能力的影响

在一年一遇暴雨情况下,随着内河水位的增加,排水系统的积水点及积水量逐渐加大(图3、表2)。在规划内河常水位1.36m时,除个别地区存在地势低洼、管道布置不合理等原因外,整个研究区域雨水管网基本能够满足一年一遇排水需求,积水节点数为23个,积水点服务面积约占系统总面积的0.4%。当内河水位由1.36m增至1.90m(警戒水位)时,水位对管网的排水能力影响不大,约91%的系统排水能力满足一年一遇需求,此时制约区域排水能力的因素不在于河道水位,而在于现状雨水管的管径大小。而当内河水位超过警戒水位后,管网排水能力明显下降,当内河水位达到2.26m时,约有15%面积出现积水,此时影响区域排水能力的主要制约因素为河道水位。

图2 研究区域芝加哥雨型曲线

图3 一年一遇降雨不同内河水位下研究区域排水系统模拟图


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