给水排水 Ｖ ｏ ｌ ． ３ ８ Ｎ ｏ ． ３ ２ ０ １ ２ 图 ２ ２ ０ １ ０ 年 ９ 月 １ 日 暴 雨 宛 平 路－ 肇 嘉 浜 路 总 管 最 大水 位 剖 面
３． ２ 系 统 间 的流量交 换 使 用 模 型 对 肇 嘉 浜 及 其 周 边 系 统 管 线 运 行 情况 逐 一 分 析 发现 ， 肇嘉浜系统南面系统同肇嘉浜系统
３］ 。 果， 对 相关 参数 进行了 严 格 的 率 定和验 证 ［
各泵站的 ２ ０ １ ０年数场降雨事件 率 定 结 果 显 示， 模 拟 流量 和 水 位 同 实 际 记 录 非 常 吻 合 。 此 外 ， 模拟 积 水 情况 也进一 步 验 证 了 模 型 可靠 性 。 模 型 很 好 地 再 现了 ２ 特别是重点 ０ １ ０ 年 ９ 月 １ 日 暴 雨 积 水 情况 ， 地区的积水深、 开始积水时间和退水时间都很好地 吻 合 当 天 历 史记录 。 ３ 基于模型 的 现状评价 ２ ０ １ ０ 年 ９ 月 １ 日 暴 雨 属 于 上 海 市 １ 年 一 遇 ～５ 年一 遇 暴 雨 ， 并 有 一 定 的 时 空 变 化， 具 有 典 型 性， 所 以将当日降雨数 据 输 入 模 型， 利用模型对当日的运 行 情况 进行了 重 点评 估 。 ３． １ 模 拟 积 水 点 模拟显 示 当 日 暴 雨 下 研 究 范 围 内 的 积 水 点 表 明， 肇 嘉 浜 系 统 西 部和 北 部部分 地 区 发 生 积 水 。 重点地区宛平路支线经系统干管至肇嘉 浜 泵 站 的 管 线 最 大水 位 剖 面 如 图 ２ 所 示 ， 尽管总管水位相 对不高， 但 由于 宛 平 路 重 点 地 区 地 处 系 统 末 端 而 且 地势非常低洼， 比 总 管 所 在 路 面 标 高 低 近 ３ ｍ， 安全 性 本 身 很低 ， 极易发生暴雨积水。
２
标 准 为 １ 年一 遇 。 肇 嘉 浜 排水 系 统平面 见图 １。
浜 至 鲁班 系 统 （ 肇 嘉 浜 以 东 系 统） 的 连 通 管， 从肇嘉 浜 ２ 以期借 ７ ０ ０ 干 管 接入 鲁班 现 状 ２ ４ ０ ０ 干管， 助 鲁班 系 统 总 管 排 水 能 力 分 担 肇 嘉 浜 系 统 排 水 负
３ ５Байду номын сангаас
统水 力 模 型都 难 以 反 映 上 述 复 杂 系 统 间 的 动 态 流量 交换。为此， 本研 究 拓 展 了 肇 嘉 浜 排 水 系 统 研 究 范 围， 将 其 本 身 及周 边排水 系 统 、 所 有相关 泵 站 按 照 实 际 连通关系 建 立 整 体 联 合 水 力 模 型 ， 真实反映系统 整体的动态变化。 肇嘉浜 排 水 系 统 周 边 相 邻 的 排 水 系 统 共 有 ７ 个， 东南 西 北 依 次 为 鲁 班 排 水 系 统 、 小木桥排水系 统、 宛 平排水 系 统 、 蒲汇 塘 排水 系 统 、 江 苏 排水 系 统 、 新 昌 平排水 系 统 和 成 都 排水 系 统 。 ２． ２ 模 型 建 立 本研究采用 Ｗ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ软件公司开发的 ｇ 该软件在 Ｉ ｎ ｆ ｏ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ Ｃ Ｓ 一 维 和 二 维 排水 模 型 软 件 ， 国内已得到广泛应用与认可。模型建立过程涉及管 网 属 性（ 尺寸 、 高 程） 的 输 入、 汇 水 区 的 划 分、 数字地 面 高 程的建 立 、 地面二维网格化、 泵 闸 等 控制 性 构 筑 物的概化仿真、 旱 流 与 降 雨 等 边 界 条件 的 确定等 。 建模时， 整合 了研究 区 域 内 的 地 理 数 据 、 城市规 划数据、 排水 管 网 数 据 和 现 场 调 研 数 据 等 详 细 信 息 作 为 管 网模 型 基 础 。 运 行 资 料 为 模 型 提 供 降 雨 、 水 位等 边 界 条件 ， 主要以排水公司 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ 运行记录 为主 ， 同 时 以 三 线 图、 泵 站 手 工 运 行 记 录、 历史积水 记录 表 等作 为 参 考 。 为 了 解 管 网 内 部 情 况 ， 还收集 了 相应 排水 管 道 检测 资 料 ， 对Ｃ Ｃ ＴＶ 勘 测 结 果 进 行 将 严 重 沉 积、 阻 碍 物、 坝头等较大影响因 核查 整 理， 素反 映 到 模 型 中 。 划 分 了用于进 行 二 维 计 算 的 地 面 网 格 近 ４ ０万 个， 充 分 考虑 下 垫 面 、 地 形 对 水流的 影响 。 基 于 翔 实 的地形地貌、 卫片等信息， 按 照 不同 透 水性 质 对 下 垫 面进行 整 理 ， 采用分布式表面模型模拟汇水区的降 雨 径 流 。 通过 地 形 地 貌 辨 识 与 精 细 化 处 理 ， 建立了 数字地面高程。 最 终 建 立 的 多 排水 系 统 联 合 水 力 模 型 服 务 面 积
站１ 水泵 合 计 ８ ０座， ２ 台。根 据 运 行 数 据 整 理 出 具 有 代 表 性的 旱 天 和 雨 天 运 行工 况 进行 模 拟分 析 。 ２． ３ 模 型 校 验 模 型 校 验包 括 率 定与验 证 。 率 定 用于 确定 主 要 参数 ， 使 模 型 正确 反 映 系 统 实 际 情况 。 在 此基础 上 ， 不 改 变 率 定好 的 模 型 参 数 ， 用不同的降雨事件进行 验证， 核 查 模 型 吻 合 情况 。 ３ ６
上海市已建排水系统暴雨积水问题改善对策
谭 琼 张 建 频 时 珍宝
（ ） 上 海 市 水 务 规划设 计研究 院 ， 上 海 ２ ０ ０ ２ ３ ２
已建排水系统如何应对高强超频暴雨是城市 摘要 城 市 暴 雨 积 水 问 题 近 年 来 引 起 广 泛 关 注 ， 雨水管理的一个重要课题。以上海市中心城区已建排水系统为例， 对其暴雨积水的主要原因进行 了分析， 通过多系统联合水力模拟研究， 对非工程性措施、 连通工程、 局部改造等多种改善措施进 并提出了 优 化 改 造 方 案。研 究 成 果 可 为 大 城 市 老 城 区 的 积 水 点 改 造 提 供 有 益 的 行了综合分析， 借鉴。 关键词 城市 排 涝 暴雨 排水 系统 积水改 善 水 力 模 型 连通 工程 上 海市 ０ 前言 全球气候变化背景下， 超 强 暴 雨 频 次 逐 年 提高 ， 其 造 成 的 积 水 危 害 也 逐 年 递 增 。 上 海 市 排水 系 统 设 ， 计 标 准 不 高（ 多数 仅 １ 年 一 遇） 且汛期常遭遇特大 暴雨、 台风等， 极 易 发 生 暴 雨 积 水 。 尤其是中心 城区 排水 系 统 ， 其 建 成 年 代 较 久， 建 设 标 准 偏 低， 地下管 线复杂， 给积 水 点 改 造 工 作 带 来 较 大 困 难
［ １］
地 处系 统 西 角 的 宛 平 路 地 区 地 势 低 洼 、 积 水 严 重。 该地区地理位置重要， 包 括 众 多 企 事 业 单位 、 外国总 领事馆、 商 业中心 和 住 宅 区 。 据 调 查 ， ２ ０ １ ０年９月１ 日大暴雨致 使 宛 平 路 积 水 最 深 约 ４ 严重影响 ０ｃ ｍ， 了 附 近 企 事 业 单位和 居 民 的工 作 生活 。 为缓解重点地 区 暴 雨 积 水 问 题， 在完善肇嘉浜 排水 系 统建 设 的 同 时 ， 有提议希望通过将肇嘉浜排 水系统与周边系 统 连 通， 借助周边系统排水能力缓 解重点地区暴雨积 水 的 矛 盾。 但 连 通 管 是 一 把 “ 双 ， 刃剑 ” 加大系统 间 调 蓄 的 同 时， 也有可能造成更严 重 的 积 水 问 题 。 本 研究以 肇 嘉 浜 及 其 周 边排水 系 统 的联合水力模型 为 基 础， 对肇嘉浜排水系统进行安 全评价， 对 连通 工程进行 可 行性研究 ， 为重点地区暴 雨 积 水 改 善 对 策 提供 技术 支 撑 。 ２ 研究范围 与 方 法 ２． １ 研究 范 围 上 海 市 排水 系 统 虽 按 系 统 边 界 线 进 行 设 计 ， 但 实际建设时习惯 于 在 末 端 同 相 邻 排 水 系 统 连 通， 用 于不 均 匀 降 雨 时 分 流 部 分 雨 水 ， 但由于大多在系统 末端 相 连， 管 径 较 小， 标 高 较 高， 其实际的作用难以
图 １ 肇 嘉 浜 排水 系 统平面
荷， 但 连通管 离 系 统 末 端 泵 站 很 近 ， 其实际发挥的功 能 并 未经 过评 估 。 传 统的 管 道水 力 计 算 方 法 或 者 常规 的 单 排水 系
给水排水 Ｖ ｏ ｌ ． ３ ８ Ｎ ｏ ． ３ ２ ０ １ ２
由于 肇 嘉 浜 排水 系 统面 积 大 、 汇 流时 间长 ， 其上 游 末 端 地 区 抗 风险 能 力 低 ， 易发生暴雨积水， 尤其是
２ ， 约３ 管 段 数１ 排水 系 统 ８ 个 ， 排水 泵 ０ｋ ｍ ３ ４ ０ ０根，
雨 水排水 管 网模 型 的 关键 参数 主 要 是 降 雨 产 汇 流 模 型 的 相关 参 数 ， 软件提供了多种常用产汇流模 型， 本 研究 产 流 模 型 对 不 透 水 表 面 选 用 固 定 径 流 系 数法 ， 透 水性 表 面 选 用 Ｇ 汇流 ｒ ｅ ｅ ｎ －Ａｍ ｔ渗 透 公 式 ， ｐ 模 型 采 用 ＳＷＭＭ 非 线形 水 库 法 。 根据 相 关 研 究 成
２］ 。此外， 界 定［ 近 年建 设 了一 条 直 径 ２ ０ ０ ０的肇嘉
。对上
海 市 中心 城区 某 已 建排水 系 统的 暴 雨 积 水 问 题 进行 了 专 题 研究 。 借 助 多 种 改 善 措 施 进 行 了 分 析 比 较 ， 提出 了 优化 改造 方 案 。 １ 系 统 概况 肇 嘉 浜 排水 系 统 位 于 上 海 市 中 心 城 徐 汇 区 ， 始 建于 １ 是 市区 建 立 的 第 一 个较 完整 的 合 流 制 ９ ５ ４年， 排水 系 统 ， 当 时 采 用 雨 水 设 计 标 准 为 ０． ５ 年 一 遇。 经 数 十 年的建 设 与 改 造 ， 现成为上海市区内泄水范 围 最 大的排水 系 统 ， 服务面积为７ 雨水设计 ３ ６ｈ ｍ，