文档介绍：城市水系规划设计的仿真模拟研究初探周杨军,赵祥摘要:采用MIKE Flood集成耦合数学模型,以上饶市解放河为例,针对现状暗河工况情景,对20年一遇暴雨重现期下的淹没特性进行了河道、雨水管网和地面漫流的一、二维集成仿真模拟。在模拟结果的基础上,结合经济、社会等其他信息进行淹没危害损失评估。仿真模拟结果显示,解放河仅能维持正常排水2个小时,后续阶段造成城市内涝,-,。在此基础上,提出了恢复明河、老城更新、截污纳管、生态蓄水等一系列工程策略,以提升解放河的排水能力与生态景观价值,为城市水系规划设计的定量化研究提供了技术依据。关键词:耦合数学模型仿真模拟定量化研究1引言过去的几十年,我国城市建设速度迅猛,盲目无序的城市扩张使得水系生态系统遭到了前所未有的破坏,对水系截弯取直、填埋或变明河为暗河,这些错误的建设性破坏行为使得城市水系面目全非,进而导致城市水环境恶化、洪涝灾害频发等一系列水安全问题层出不穷[2],这些都已经严重影响城市居民的正常生活,甚至威胁着城市的安全,尤其是在很多城市的老城地区,这些问题与矛盾体现得尤为突出。而且经济社会发展到今日,城市发展已从量的扩张向内涵提高过渡,城市居民对更高生活质量的追求,使得城市水系的现状与需求之间的矛盾日益尖锐。对于上述问题,理论界已经有一定的认识和探讨,但多数情况下是注重于解决大江大河的滨水空间质量、景观质量、环境质量等方面问题,研究的图1 解放河示意图侧重点多在于既有明河水系的生态景观体系的塑造与改善。但很多城市由于历史原因,还存有不少地下的中小河流,它们多数在人口密集的老城区,大量的民间建筑侵占在地下暗河的上方,大量的生活污水与生活垃圾直接倾入河流,给城市安全带来了诸多的隐患,如洪涝不畅、水质恶化、沼气爆炸等。现有的研究由于缺乏定量研究的支撑,对地下暗河排水能力不足而造成的危害性的认识缺少重视,这对于老城空间的优化十分不利,未来城市的空间会出现更为复杂的问题。本文以上饶市老城区解放河为例,通过运用丹麦DHI Mike①系列模型[3-4]对解放河进行排水能力的定量仿真模拟,以判断地下暗河在极端工况下产生的洪涝灾害分布情况,为这类地区的城市水系修复策略提供数据支撑。解放河属于上饶市信江北岸的一条支流,,起于黄沙塘水库,至信州区法院旁接入信江河截污管道。解放河大部分为暗河,裸露河床共有5段,长近1公里,其他地段均被建筑物覆盖,水系与城市空间矛盾十分突出。据介绍,由于历史原因,解放河上大部分居民楼没有排污管道和化粪池,生活污水和垃圾直接排入河中,暴露河段常年散发出恶臭,市民反应强烈;更令人忧心的是,暗河常年积攒沼气,一旦浓度过高,易燃易爆,且因暗河垃圾成堆,影响河道排水形成内涝,城市安全面临多重风险。2模型边界条件与数据整理本次根据实际规划工作的需要,为保证水系规划设计的安全可靠性,需要选取对研究区造成不利影响的工况条件,因此本研究选取1998年洪水期暴雨资料(达到20年一遇标准)作为模型边界条件的计算依据。③是以等流时线法为基础的一种多维线性定常汇流系统,它考虑了净雨空间分布的不均匀性,运用河槽汇流曲线[6]进行以等流时块为单元区的流域汇流计算,也可进行区间支流的河道演算,,解放河上游20年一遇来水流量为36立方米/秒,。,运用ARC GIS工具计算分析得到5X5米精度的高程分布图,同时将城市现状建筑与道路统一概化进入模型数据库。,是描述降雨过程的概念,对小流域的洪峰流量和流量过程有很大影响。为了能够更贴合实际情况,本文采用了上饶市1998年6月21日的典型洪水期雨量资料进行净雨量的设计②,典型过程为20年一遇标准。,遵循河网的概化原则对解放河进行了概化[5],概化内容包括:河道长度:,其中明渠1公里, 解放河地区地形高程、道路、建筑概化图断面面积:根据已有资料获得,一般概化为复合梯形断面。根据实际调研情况,在模型概化中考虑了现状河流中的生活垃圾淤积量。陆域宽度:根据相关资料,量算得单位长度的平均汇流面积作为陆域宽度。糙率:~。管网:管段、横截面形状,包括标准形状和非标准形状;检查井;水流调节构件;检查井以及集水区的各种水头损失。