【地下水位高对曲水坊的内涝影响分析案例3200字】

地下水位高对曲水坊的内涝影响分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u15314地下水位高对曲水坊的内涝影响分析案例 18791.1高地下水位城市的形成与特点 166071.2曲水坊在不同地下水位高度下的内涝研究 21.1高地下水位城市的形成与特点我国国土面积宽广，且地形地貌复杂。即使是在同样的降雨量、同样的开发条件下，由于水文、地质条件的不同，都会带来不一样的内涝程度，高地下水位城市就是一个典型的例子。导致城市地下水位高的原因有以下两点：一是由于城市地势较低，导致城市地下水位就相对较高，河流水位高；二是由于城市位于水资源丰富，河流水系分布密集的大型河流湖泊的沿岸，如无锡、武汉；或是沿海冲击平原，如上海、宁波等城市REF_Ref66884215\r\h[52]。图3-1揭示了地势低平的城市（如广州）在经历雨季时地下水位与地面几乎一致的现象，这导致了城市地面对雨水吸收率很低REF_Ref32515\r\h[54]。相较于一般高度地下水位的城市，这类高地下水位城市在面临大量集中的雨水侵袭时，由于土壤的入浸率低，对雨水的需求量少，使得本底土壤无法容纳下较多的下渗雨水，更容易发生城市内涝问题REF_Ref66884340\r\h[21]REF_Ref66884431\r\h[55]；同时，由于城市绿化面积较小，当高地下水位区域的表层土壤在遭受暴雨冲刷时，结合地下水的侵蚀，会变得异常脆弱，因此高地下水位区域还会面临水土流失的风险REF_Ref319\r\h[22]。因此高水位地区海绵城市建设的要点是做好防洪排涝工作，提升城市用水安全。图3-1高地下水位城市图解图片来源：Hydrogeologicalconstraintsandopportunitiesfor“SpongeCity”development1.2曲水坊在不同地下水位高度下的内涝研究对于高地下水位的高度评定目前还没有明确的定义，因此本章通过变化地下水位高度考察曲水坊在径流、管道排水能力、下渗能力等方面的变化。设置子汇水区域的地下水属性需要激活地下水流量编辑器。它将子汇水区以及与含水层交换地下水的排水系统节点连接到含水层。根据前文叙述以及罗兵REF_Ref5207\r\h[56]对遂宁市的研究可以发现，遂宁市地下水埋藏深度与阶地所处位置有关，一般为3-7m；但丰、枯水期略有差异，一般幅度为1m。1.2.1地下水位于地面以下4m时的地表径流与管道排水能力分析根据设计图纸、结合地勘报告，本工程基底标高（276m）低于现场地下水位（277m），因此进行了降水工作，降水采用自流深井降水，基坑外设置深井，坑内降水深度最浅处控制在开挖面以下1m。地下水流量编辑器的相关参数设置见表3-1。地下水流量是地下水水位和地表水位的函数，函数公式见3-1。表3-SEQ3表\*ARABIC1地下水流量编辑器参数设置参数名称单位参数取值地面标高m279地下水固定深度m275 (3-1)式中，—地下水流量，CMS/hm；—含水层底部之上饱和区域的高度，m；—含水层底部之上的受纳节点的地表水高度，m；—临界地下水高度，m。在已构建好的模型基础上模拟5个重现期下曲水坊的地表雨水径流情况，结果如下表3-2所示。表3-SEQ3表\*ARABIC2地下水位于地表以下4m时曲水坊的地表径流模拟结果重现期地下水位距离地表高度降雨量下渗量径流量下渗模拟径流(m)(mm)（mm）(mm)比例系数1a449.57131.88717.1020.6430.3452a457.59734.46621.6560.5980.3763a462.2836.77124.3510.5900.3915a468.16439.03828.0840.5730.41210a476.12241.64031.4940.5470.440对表3-2进行分析可知，随着降雨重现期的增大，曲水坊的模拟径流系数也在不断增大。但模拟径流系数的平均增长小于下渗比的降低，说明曲水坊下垫面硬化程度较低，绿地对雨水有较强的下渗储蓄能力。当管道的最大水位线高于管道上管壁时，就会出现管道超载的现象。为了探究曲水坊的管道在不同暴雨强度下的超载情况，现在也通过模拟管道径流流量的方式来研究曲水坊的排水能力。如图3-2至图3-6为曲水坊在不同降雨重现期下，管网系统超载管段数量最多时的状态截图。图中管段能力值越大，说明管段内流量越大。当管段能力值大于1时，管段发生超载，如下图的红色管段。图3-2P=1a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-3P=2a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-4P=3a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-5P=5a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-6P=10a时曲水坊地表径流与管道超载情况分析上述曲水坊的地表径流与管道超载图可以发现，在地下水位较低的情况下，各重现期下的子汇水面积径流量较小，数值保持在在0.01m3/s以下，发生内涝的几率较小。但随着降雨重现期的增加以及地表径流量的增大，发生超载的管段数量却大大增加。当P=10a时，超载比例达到了46%，说明管网雨水负荷过大，曲水坊的雨水控制系统亟需改造优化。1.2.2地下水位于地面以下2m时的地表径流与管道排水能力分析地下水流量编辑器的相关参数设置见表3-3。在已构建好的SWMM模型基础上模拟5个重现期下曲水坊的地表雨水径流情况，结果如表3-4所示。表3-SEQ3表\*ARABIC3地下水流量编辑器参数设置参数名称单位参数取值地面标高m279地下水固定深度m277表3-SEQ3表\*ARABIC4地下水位于地表以下2m、4m时曲水坊的地表径流模拟结果重现期地下水位距离地表高度降雨量下渗量径流量下渗模拟径流(m)(mm)（mm）(mm)比例系数1a449.57131.88717.1020.6430.345231.29217.6970.6310.3572a457.59734.46621.6560.5980.376231.71722.4050.5850.3893a462.2836.77124.3510.5900.391236.02325.0990.5780.4035a468.16439.03828.0840.5730.412238.08429.0380.5590.42610a476.12241.64031.4940.5470.440239.89035.2440.5240.463通过对比曲水坊在不同地下水位条件下的地表径流情况，我们可以发现地下水水位的上升使得雨水下渗量降低，地表径流量增加；其原因是地下水位的升高减少了雨水下渗的空间，使得雨水下渗困难，所以地下水位较高的地区更容易发生内涝。为了探究曲水坊的管道在不同暴雨强度下的超载情况，现在也通过模拟管道径流流量的方式来研究曲水坊的排水能力。如图3-7至图3-11为曲水坊在不同降雨重现期下，管网系统超载管段数量最多时的状态截图。图3-7P=1a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-8P=2a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-9P=3a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-10P=5a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-11P=10a时曲水坊地表径流与管道超载情况通过对比地下水位为4m、2m的曲水坊地表径流与管道超载图可以发现，在相同的降雨重现期下，地下水位的升高使得管道负荷增加，地表径流量也有所增加，发生内涝的几率也更大。1.2.3地下水位于地面以下0.5m时的地表径流与管道排水能力分析地下水流量编辑器的相关参数设置见表3-5。在已构建好的SWMM模型基础上模拟5个重现期下曲水坊的地表雨水径流情况，结果如表3-4所示。表3-SEQ3表\*ARABIC5地下水流量编辑器参数设置参数名称单位参数取值地面标高m279.0地下水固定深度m278.5表3-SEQ3表\*ARABIC6地下水位于地表以下2m、4m、0.5m时曲水坊的地表径流模拟结果重现期地下水位距离地表高度降雨量下渗量径流量下渗模拟径流(m)(mm)（mm）(mm)比例系数1a449.57131.88717.1020.6430.345231.29217.6970.6310.3570.529.33519.7880.5920.4022a457.59734.46621.6560.5980.376231.71722.4050.5850.3890.531.48424.6380.5470.4393a462.2836.77124.3510.5900.391236.02325.0990.5780.4030.531.06728.0550.5310.4595a468.16439.03828.0840.5730.412238.08429.0380.5590.4260.534.70232.4200.5090.48310a476.12241.64031.4940.5470.440239.89035.2440.5240.4630.537.04138.0930.4870.507分析表3-6我们可以知道，在相同的降雨重现期下，随着地下水位的上升，雨水下渗量与下渗比例逐渐减小，地表径流量与径流系数逐渐增加。原因是地下水位的上升导致了雨水下渗的空间减小，当雨水下渗空间被填满后，雨水以地表径流的方式溢出，内涝也由此产生。因此得出结论：地下水位的升高对城市内涝的产生会起到促进作用。另外，为了探究曲水坊的管道在不同暴雨强度下的超载情况，现在也通过模拟管道径流流量的方式来研究曲水坊的排水能力。如图3-12至图3-16为曲水坊在不同降雨重现期下，管网系统超载管段数量最多时的状态截图。图3-12P=1a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-13P=2a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-14P=3a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-15P=5a时曲水坊地表径流与管道超载情况图3-16P=10a时曲水坊地表径流与管道超载情况通过对比地下水位位于地表下4m、2m、0.5m的地表径流与管道超载图可以发现，在相同的降雨重现期下，当地下水位位于地表下0.5m时，地表径流最大，这意味着曲水坊发生内涝的可能性也最大。随着地下水位的上升，雨水下渗的空间逐渐减小，多余的雨水只能以地表径流的方式溢出，内涝由此产生。另外，根据《室外排水设计规范》给出的城市综合径流系数建议值，见表3-7，可