内涝防治工程性措施与案例分析.ppt

1、内涝防治工程性措施与案例分析,2013年12月12日,提纲,第一部分：如何在排水系统低翻建的前提下 提高城市排水防涝标准？ 第二部分：排水防涝工程性措施研究案例 宁波城区,第一部分,如何在排水系统低翻建的前提下提高城市排水防涝标准？,一、大型雨水调蓄池,CECS中国工程建设协会标准雨水调蓄池技术规程（征求意见稿） 城市雨水调蓄工程技术规范（主持新编） 城镇内涝防治技术规范（主持新编）,一、大型雨水调蓄池,4.14.4 用于合流制排水系统的径流污染控制时，雨水调蓄池的有效容积，可按下式计算： V=3600 ti(n-n0) Qdr （4.14.4） 式中：V调蓄池有效容积（m3）； ti调蓄池进

2、水时间（h），宜采用0.5h1h，当合流制排水系统雨天溢流污水水质在单次降雨事件中无明显初期效应时，宜取上限；反之，可取下限； n调蓄池建成运行后的截流倍数，由要求的污染负荷目标削减率、当地截流倍数和截流量占降雨量比例之间的关系求得； n0系统原截流倍数； Qdr截流井以前的旱流污水量（m3/s）； 安全系数，可取1.11.5。,一、大型雨水调蓄池,4.14.4A 用于分流制排水系统径流污染控制时，雨水调蓄池的有效容积，可按下式计算： V=10DF（4.14.4A） 式中： V调蓄池有效容积（m3）； D调蓄量（mm），按降雨量计，可取4mm8mm； F汇水面积（hm2）； 径流系数； 安全系

3、数，可取1.11.5。,一、大型雨水调蓄池,用于削减排水管道峰值流量时，雨水调蓄池的有效容积应根据当地降雨特征和上下游设计重现期标准的差异经计算确定。可按下式计算：,式中： 脱过系数，取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比； Q调蓄池上游设计流量Q(m3/min) b、n暴雨强度公式参数； t降雨历时，t=t1+t2； t1地面集水时间，一般取10min15min； t2管内流行时间（min）。,下游设计流量,上游设计流量,脱过系数,调蓄量,一、大型雨水调蓄池,调蓄池主体设计与构造,竖向布置,雨水调蓄池的超高不宜小于0.5m,一、大型雨水调蓄池,入口1,入口2,出水,进水管,入口管,调蓄池

4、,平面布置 ：矩形、圆形 进水管布置：,一、大型雨水调蓄池,底部构造 ：平底结构、多个平行沟槽、连续沟槽,多个平行沟槽 （梦清园调蓄池）,连续沟槽 （昌平调蓄池）,二、深层调蓄隧道,2、美国芝加哥调蓄隧道和水库计划,上海市中心城初期雨水治理规划上海市水务局，2012年7月,6、上海中心城区深层调蓄隧道,二、深层调蓄隧道,（1）、上海市中心城区应对内涝技术研究与工程示范（2013年上海市科委重大项目） （2）、福建北、大名、武进排水系统提标改造研究 （3）、霍山、惠民、松潘排水系统提标改造研究,研究目的：在避免管道大面积翻建的前提下，解决排水系统标准提高和初期雨水污染控制问题。,二、深层调蓄隧道

5、,6、上海中心城区深层调蓄隧道,（2）、福建北、大名、武进排水系统提标改造研究,二、深层调蓄隧道,6、上海中心城区深层调蓄隧道,霍山、惠民排水系统现状,0.5年一遇,1 年一遇,红色管段系未达到1年重现期标准,二、深层调蓄隧道,现状按0.5年一遇校核局部仍有积水,与2010年8月积水点调查报告相符,积水点面积约6%,二、深层调蓄隧道,第二部分,排水防涝工程性措施研究案例 宁波城区,1949年以来对宁波直接影响台风：120余场 累计经济损失超800多亿元，死亡4000余人。 近10年：强台风10余场： “云娜”、“海棠”、“麦莎”、“泰利”、“卡努”、“桑美”、“罗莎”、“莫拉克”、“梅花”、“

6、海葵” 、“菲特”等。 累计受灾人口700余万，直接经济损失超550亿元，是建国前50年的2.2倍。 台风“海葵”：直接经济损失102亿元 台风“菲特”：直接经济损失333亿元，其中城区97亿。,频率越来越高，损失越来越大！,宁波市遭受台风等灾害状况,现状问题及原因分析,20112013年5场典型暴雨：138个易涝点,雨水就近重力流排放模式受制于内河水位； 管道排水标准偏低，大部分为1年一遇； 雨水强排能力不足； 低洼地较多，极易发生内涝，（50%为易涝点）。,城区内涝的深层次原因,（1）快速城市化导致径流系数增大，加之极端降雨事件导致市区内涝频发 （2）“外洪”与“内涝”交织，洪水难以调控

7、（3）内河水系泄洪排涝能力不足，“中滞”削弱、“内疏”梗阻，雨、涝、洪水难以排出,运用较广的免费计算机模型,HEC-HMS 陆军工程兵团开发，采用SCS曲线数法 用于产流和地表漫流过程计算，不涉及管渠内流动,HEC-RAS 陆军工程兵团开发，用于河道水位计算，不涉及产流 TR-55 美国土壤保持局开发，与SCS法配合 用于产流和地表漫流过程计算，不涉及管渠内流动,SWMM 美国联邦环保署开发的免费软件 涵盖产流、地表漫流和管网及河道汇流全过程计算 采用扣损法计算产流,一、排水能力模拟评估,1.1 模拟工具,运用较广的商业软件,StormCAD，PondPack Bentley公司开发，前者用于

8、雨水管渠设计，采用推理公式法 后者主要用于雨水调蓄池尺寸的设计 后者可采用SCS曲线数法，推理公式法和扣损法 CulvertMaster Bentley公司开发，主要用于公路涵洞设计,InfoWorks 英国商业软件，涵盖产流和汇流所有环节 采用SCS曲线数法、推理公式法和扣损法等,XP-SWMM 美国商业软件，基于SWMM算法 功能与InfoWorks类似,一、排水能力模拟评估,1.1 模拟工具,将城市雨水管网的详细信息导入模型，根据水系规划和防洪规划，确定内河水位的边界条件，对不同降雨状况进行模拟。,某商业软件,一、排水能力模拟评估,1.1 模拟工具,1.2、江东区,划分为16个片区； 鄞

9、东南内河规划水位： 常年低水位：0.87m 常水位：1.27m 常年高水位：1.57m 警戒水位：1.9m 保证水位：2.3m 台风时的水位： 海葵最高水位：2.4m 菲特最高水位：2.49m,一、排水能力模拟评估,1.3、管道排水能力评估结论,（1）内河水位控制在规划常水位左右： 现状雨水管网基本1年一遇，局部地区低于1年一遇，大量管道已处于超负荷状态，排水的余量非常小； 当降雨达到3年一遇和5年一遇的标准时，积水点开始大量出现，且与实测的易涝点统计资料基本吻合； 现状管径过小、设计不合理是制约市区排水能力的最关键因素。,一、排水能力模拟评估,控制内河水位是关键！,（2）内河水位从规划常水位

10、逐渐提高至警戒水位以上： 雨水重力流自排取决于管道水位差（0.50.90米，大部分0.6米），城区大部分地面2.5米，需要内河水位控制在1.81.9米。 随着内河水位的上涨，管网重力排水能力逐渐减小，积水点逐渐增加； 达到警戒水位以上，管网重力排水基本失效，积水点大幅增加； 水位高、强排能力差是最关键制约因素，增加管径作用很小。,大部分地面2.5米（黄鹂新村等区域甚至低于2.2米）,警戒水位1.81.9米,保证水位2.22.3米,堤防设计最高安全水位,保证水位可以保证防洪堤的安全，不能保证市区重力排水所需的水位差。台汛期间发生长时间暴雨，内河抬高到保证水位，城区出现大面积积水。,二、能力评估,

11、水位差：0.50.90米，大部分0.6米,常水位1.11.3米,1.3、管道排水能力评估结论,二、洪涝分治工程措施,2.1 鄞西地区,计算区域：沿山的湖泊河、姚江、奉化江、鄞州大道所包围的区域； 河段数：152条；排放口：12个； 闸门：计算区域内共设4道闸门 雨量： 1、3、5、10、20、50、100a； 子汇水区：30片；,二次开发的SWMM模型,工况1：沿江无泵站； 工况2：沿江设置泵站； 工况3：沿江设置泵站，同时设置闸门,二、洪涝分治工程措施,2.1 鄞西地区,工况1：鄞西现有河网水系的排涝能力不足于承受10年一遇的降雨。 工况2：沿江设置泵站后，鄞西现有河网水系可承受50年一遇的

12、降雨。 工况3：鄞西区域内设泵设闸后，可抵御100年一遇的降雨。,二、洪涝分治工程措施,2.2 鄞东南地区,方案一：蓄控+分片强排方案。 方案二：洪涝分治方案。,二、洪涝分治工程措施,2.2 鄞东南地区,推荐方案一：蓄控+分片强排方案,二、洪涝分治工程措施,2.2 鄞东南地区,计算区域：奉化江以东、甬江以南、小浃江以西、鄞奉界河以北； 河段数：197条； 排放口：17个； 雨量计： 7个，分别为1a、3a、5a、10a、20a、50a、100a； 子汇水面积：37片。,工况1：沿江无泵站； 工况2：沿江设置泵站； 工况3：沿江设置泵站，同时设置闸门,二、洪涝分治工程措施,2.2 鄞东南地区,工

13、况1：鄞东南现有河网水系的排涝能力不足于承受5年一遇的降雨。 工况2：沿江设置泵站后，鄞东南现有河网水系可承受50年一遇的降雨。 工况3：鄞东南区域内设泵设闸后，可抵御100年一遇的降雨。,二、洪涝分治工程措施,2.3 江北地区,根据现行甬江流域防洪治涝规划，慈江排水系统、江北沿山大河排水系统、江北大河排水系统均为江北地区的主要防洪排涝通道。 由于城区多条内河与姚江、甬江和外海沟通，若按照规划实施慈江和沿山大河排水系统工程，以及沿姚江和甬江沿岸设置翻水泵站，通过模型模拟表明，江北地区的河网防涝能力可提升至100年一遇。 因此，本报告未研究新的河道工程措施。,二、洪涝分治工程措施,2.3 江北地

14、区,计算区域： 河段数：122条； 排放口：14个；,泵站：水泵开启水位1.80 m（警戒水位），关闭水位1.33m（常洪水位）； 雨量计： 7个，分别为1、3、5、10、20、50、100a； 子汇水面积：29片。,工况1：沿江无泵站； 工况2：沿江设置泵站。,工况1：江北现有河网水系的排涝能力基本可承受10年一遇的降雨。 工况2：沿江设置泵站后，江北现有河网水系可承受50年一遇的降雨。,二、洪涝分治工程措施,2.3 江北地区,三、区域提标改造方案,下立交等地区排水能力综合提升工程 城区主干道路管网提标改造工程 雨水管网排涝能力提升工程 局部低洼小区改造工程 城区内河水系整合整治工程,工程措

15、施,三、区域提标改造方案,3.1 海曙区孝闻片区,1）孝闻雨水泵站：流量5.17m3/s。 2）孝闻街：雨污分流改造，新建dn3000的雨水管道1200m； 3）永丰路：新建dn600的雨水管道930m，并将整条路的雨水管连通； 4）文昌街：新建dn1000的雨水管道330m； 5）效实巷：新建dn600的雨水管道230m； 6）中宪巷：新建dn1200的雨水管道180m。,5年一遇时现状,投资匡算：7000万元（不计支管）,三、区域提标改造方案,3.2 大河路雨水泵站区域,解决曙光社区、荷池新村、潜龙社区、划船社区、甬港等社区内涝问题； 该区域地势低洼、内部排水管道标准偏低和雨污混接严重；

16、建立封闭区域，雨水经管道收集后通过泵站强排入奉化江； 应结合大河路泵站的改造进行， 强排范围可以视情况扩大或缩小； 改造后达到5年一遇。,投资匡算；2.0亿元（不计支管）,二、深层调蓄隧道,解放路：直径35m，长度约2.6km。 百丈路：直径35m，长度约4.5km。,三、区域提标改造方案,3.2 大河路雨水泵站区域,三、区域提标改造方案,讨论：是否违反国标？,移动泵车3000 m3/h； 应急性固定式强排泵站6000 m3/h。 35年一遇：12万m3/h。,雨水管渠设计重现期: 新建地区应按本规定执行，原有地区应结合地区改建、道路建设等更新排水系统，并按本规定执行。,四、立交提标改造方案,

17、室外排水设计规范（2013年版）报批稿：立体交叉道路排水系统,1、设计重现期不小于10年，位于中心城区的重要地区，设计重现期为20年30年，同一立体交叉道路的不同部位可采用不同的重现期； 2、地面集水时间应根据道路坡长、坡度和路面粗糙度等计算确定，一般为2min10min； 3、径流系数宜为0.81.0； 4、下穿式立体交叉道路的地面径流，具备自流条件的，可采用自流排除，不具备自流条件的，应设泵站排除； 5、采用泵站排除地面径流时，应校核泵站及配电设备的安全高度，避免因泵站受淹导致水泵无法启动。 6、下穿式立体交叉道路引道两端应采取措施，控制汇水面积，减少坡底聚水量。立体交叉道路宜采用高水高排

18、、低水低排，且互不连通的系统； 7、宜采取设置调蓄池等综合措施达到规定的设计重现期。,五、提标改造效果评估,35a,3a,5a,5.1 管网排水能力,五、提标改造效果评估,5.2 河道排涝能力,内河排涝能力可达到100年一遇；经“海葵”台风降雨数据复核，可达到宁波市区的排涝要求（24小时降雨24小时排除）。,结语,1、内涝防治工程应由排水管网和城市河道等协同作用，才能达到新的国家标准。 2、模型模拟结果显示，通过局部管道的调整，排水系统的提标改造是能够实现的。 3、排水系统提标改造、雨水源头控制、水环境综合整治、排水单位的调配应综合统一考虑。,讨论+合作！,2013年12月6日,上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海城市排水系统工程技术研究中心（筹） 城市内涝防控技术研究中心,吕永鹏 博士021-51298767（支霞辉吕永鹏),2013年12月6日,修 订 内 容,表3.2.4 雨水管渠设计重现期（年）,注：1 按表中所列重现期设计暴雨强度公式时