【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】準(zhǔn)確劃分不同降雨特征下的城市排水分區(qū)，表征徑流路徑，計(jì)算徑流量并反應(yīng)真實(shí)工況是排水精細(xì)化運(yùn)營(yíng)、規(guī)劃設(shè)計(jì)模擬分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鑒于城市降雨不平均、地形地勢(shì)與人工構(gòu)筑物豎向復(fù)雜、洪澇災(zāi)害后影響重大等顯著特征，結(jié)合高精度雷達(dá)點(diǎn)云地形數(shù)據(jù)，提出基于高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)的排水分區(qū)動(dòng)態(tài)劃定方法。同時(shí)，闡述劃定方法中的基本流程和技術(shù)要點(diǎn)，并以某下凹橋區(qū)排水分區(qū)為例進(jìn)行介紹。

1 城市劃分排水分區(qū)存在的主要問(wèn)題與影響

1.1 無(wú)法準(zhǔn)確劃定排水分區(qū)范圍

城市排水分區(qū)決定了排水系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)，以及運(yùn)維管理工作的基本單元。實(shí)際劃分排水分區(qū)的過(guò)程中，由于如下方面原因，造成排水分區(qū)很難準(zhǔn)確反映真實(shí)降雨中的匯流情況。這些原因包括：①?gòu)搅鲄R流范圍與場(chǎng)次降雨雨量、區(qū)域地形和滲透能力等特征相關(guān)，特定降雨條件下，既可能出現(xiàn)匯水面疊加的情況，也可能出現(xiàn)部分匯水面的雨水徑流無(wú)法流入排水系統(tǒng)的情況；②劃分排水分區(qū)所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)精度低；③規(guī)劃與實(shí)際建設(shè)后的豎向、排水系統(tǒng)布局有差異；④手動(dòng)劃分方法本身高度依賴于現(xiàn)場(chǎng)踏勘、經(jīng)驗(yàn)等人為判斷。

通常，在非城鄉(xiāng)建設(shè)區(qū)域或者面積小、總體豎向比較順暢的城市排水分區(qū)中，傳統(tǒng)的手動(dòng)方法結(jié)合模型泰森多邊形方法劃分排水分區(qū)，已能夠支持基于最大流速為計(jì)算依據(jù)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作。而針對(duì)人口密度大、經(jīng)濟(jì)集中度高的城市中心城區(qū)，單位面積遭受洪澇災(zāi)害所帶來(lái)的影響遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，城市地形的復(fù)雜程度也更高，此時(shí)傳統(tǒng)方法劃分排水分區(qū)的結(jié)果常常存在不準(zhǔn)確的問(wèn)題，進(jìn)而影響對(duì)洪澇災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)與應(yīng)急管理。

1.2 無(wú)法反映不同暴雨重現(xiàn)期下排水分區(qū)的變化

近年來(lái)，隨著地形資料精度的提升，以及大范圍劃分排水分區(qū)的需求，國(guó)內(nèi)開(kāi)展了相關(guān)研究，主要通過(guò)實(shí)測(cè)的地表地形數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS分析工具劃分排水分區(qū)。王巖等針對(duì)現(xiàn)有基于DEM流向分析的劃分方法存在的無(wú)法正確反映實(shí)際城市復(fù)雜地形和流向問(wèn)題，提出了一種顧及地類和流向，適用于大尺度平原城市的精細(xì)匯水區(qū)分級(jí)劃分方法。朱治州等提出了顧及多要素的城市地表匯水區(qū)分級(jí)劃分方法，將城市地表劃分作三個(gè)等級(jí)，結(jié)果表明分級(jí)劃分法所得匯水區(qū)分別在SWMM模型與MOUSE模型中的模擬結(jié)果均比泰森多邊形法的更加準(zhǔn)確，證實(shí)了地表匯水分析方法能夠應(yīng)用于較復(fù)雜的城市匯水區(qū)劃分，可為城市防洪減災(zāi)研究和災(zāi)后恢復(fù)工作提供指導(dǎo)。薛豐昌等提出了一種面向城市平原地區(qū)分級(jí)劃分匯水區(qū)的技術(shù)方法，既結(jié)合了傳統(tǒng)DEM生成子流域的算法，又融入了城市區(qū)域地物地貌特點(diǎn)，能更好地滿足城市地區(qū)的需要。

上述方法基本說(shuō)明基于地表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的排水分區(qū)劃分方法具有可行性。但基于GIS水文分析工具劃分的排水分區(qū)是以填洼處理后的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，只能表達(dá)全部地表低洼空間填滿后（即最不利情景）的排水分區(qū)范圍，無(wú)法反映不同降雨條件下子排水分區(qū)之間先分散并逐步疊加的動(dòng)態(tài)變化，也就不能反映城市下凹橋等積水易澇點(diǎn)在不同降雨條件下由于排水分區(qū)變化帶來(lái)的影響。

2 高精細(xì)雷達(dá)（Lidar）點(diǎn)云數(shù)據(jù)的地表徑流分析

綜上所述，在中心城區(qū)對(duì)超標(biāo)暴雨所造成的真實(shí)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，首先需要做好精確的排水分區(qū)的劃分工作。該項(xiàng)工作既包括獲取和處理更高精度數(shù)據(jù)，也包括能夠通過(guò)模型方法基本表達(dá)不同程度的超標(biāo)暴雨條件下，匯水面變化的情況。

近年來(lái)，隨著激光雷達(dá)技術(shù)（LIDAR-Light detection and ranging)以及GIS在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，可以獲取精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)測(cè)繪地形數(shù)據(jù)的數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字地表模型（DSM），見(jiàn)圖1。結(jié)合HECRAS、TUFlow、Infoworks ICM、MIKE Flood等兼顧區(qū)域性洪澇分析功能的模型軟件的不斷升級(jí)，使得利用二維水力學(xué)模型快速模擬城市復(fù)雜地形條件下地表洪水流動(dòng)過(guò)程成為可能。

基于測(cè)繪數(shù)據(jù)和模擬軟件的提升，新西蘭、美國(guó)等國(guó)家在雨洪管理上比較先進(jìn)的部分城市，已經(jīng)逐步采用點(diǎn)云DEM數(shù)據(jù)開(kāi)展排水分區(qū)劃分、地面徑流通道識(shí)別以及暴雨精細(xì)化模擬，并直接指導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃分、應(yīng)急預(yù)案的制定等城市管理工作。其中，新西蘭奧克蘭市自2012年開(kāi)始，開(kāi)展了基于點(diǎn)云地形數(shù)據(jù)（4～10個(gè)/m²的激光采集點(diǎn)測(cè)繪精度采集的地表DEM數(shù)據(jù)）進(jìn)行排水分區(qū)劃分并繪制高精度的洪澇風(fēng)險(xiǎn)圖的工作，當(dāng)前已基本完成了奧克蘭全境超過(guò)4 000km²的市域范圍的分析工作。休斯頓在2001年的熱帶風(fēng)暴ALISON 造成的嚴(yán)重洪水災(zāi)害后，實(shí)施了熱帶風(fēng)暴恢復(fù)工程（TSARP）。在對(duì)轄區(qū)內(nèi)的22個(gè)流域建立了GIS和DEM基礎(chǔ)上的全新的HEC-HMS、HEC-RAS模型，編制了美國(guó)第一個(gè)數(shù)字化的洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，而排水分區(qū)的劃分，無(wú)疑是洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的核心問(wèn)題。

相較上述國(guó)家開(kāi)展的較大規(guī)模的高精度排水分區(qū)劃分和洪澇風(fēng)險(xiǎn)圖的繪制工作，當(dāng)前我國(guó)尚未確立城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)圖的繪制標(biāo)準(zhǔn)、方法及精度等要求。對(duì)于地表漫流系統(tǒng)以及基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高精度分析，尚缺少長(zhǎng)期的積累和實(shí)踐，僅在北京、深圳等地開(kāi)展探索性的相關(guān)工作。

3 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分排水分區(qū)的目標(biāo)和原則

綜合運(yùn)用高精度的點(diǎn)云地表數(shù)據(jù)和模型軟件，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)排水分區(qū)劃分的諸多問(wèn)題，包括更準(zhǔn)確地劃分地表排水分區(qū)、反映不同重現(xiàn)期之間的排水分區(qū)的變化以及表征區(qū)域主要的徑流匯流線路。如果這些問(wèn)題能夠得到比較全面的改善，不僅能更好的指導(dǎo)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作，而且能夠?qū)Τ^(guò)常識(shí)經(jīng)驗(yàn)的超大暴雨的情景進(jìn)行分析，為預(yù)警和應(yīng)急措施布置提供重要依據(jù)。

3.1 目標(biāo)

對(duì)比傳統(tǒng)排水分區(qū)劃定方法與真實(shí)情況的區(qū)別，結(jié)合數(shù)據(jù)和模擬方法的特征，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)結(jié)合模擬分析的排水分區(qū)劃分方法應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：①對(duì)超過(guò)管渠系統(tǒng)排放標(biāo)準(zhǔn)的地表徑流匯流過(guò)程進(jìn)行分析；②實(shí)現(xiàn)不超過(guò)2m網(wǎng)格的分析精度，比較準(zhǔn)確地表征復(fù)雜城市地形條件下的匯流過(guò)程；③在復(fù)雜地形和連續(xù)起伏區(qū)域，能夠表征不同降雨條件下子排水分區(qū)相互疊加的影響；④方法對(duì)模型和計(jì)算機(jī)處理能力要求適中，具有可操作性。

3.2 基本原則

3.2.1 精度優(yōu)先原則，提高地形數(shù)據(jù)精度和模擬運(yùn)算精度

鑒于該方法主要應(yīng)對(duì)城市超標(biāo)降雨所造成的內(nèi)澇事件，因此有必要簡(jiǎn)要對(duì)該類型事件特點(diǎn)進(jìn)行討論。通過(guò)全國(guó)多次典型暴雨事件的分析，城市超標(biāo)降雨造成的內(nèi)澇事件與由于河道行洪能力不足造成的洪水災(zāi)害有明顯不同。在超過(guò)排水管渠系統(tǒng)的排放能力時(shí)，地表徑流是徑流匯集的主要來(lái)源，同時(shí)城市道路（既包括市政道路也包括小區(qū)內(nèi)的道路）成為了轉(zhuǎn)輸?shù)乇韽搅鞯闹饕緩�。在這種條件下，如果地表徑流分析的數(shù)據(jù)精度和分析精度不足以描繪城市道路徑流的精確走向，或不足以分辨城市道路的詳細(xì)邊界和平面定位，都無(wú)法形成對(duì)積水內(nèi)澇防治和預(yù)警工作的有效的分析成果。因此，獲取的地形數(shù)據(jù)的精度需要至少滿足能夠清晰看出建筑物、城市道路的要求。從各國(guó)的實(shí)踐和點(diǎn)云數(shù)據(jù)測(cè)繪的精度要求來(lái)看，一般測(cè)繪和成果精度不超過(guò)2m。

3.2.2 基于精度優(yōu)先原則，兼顧運(yùn)算能力

隨著數(shù)據(jù)精度的提升，計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜模擬分析的運(yùn)算時(shí)間往往成倍增加，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)按照匯流關(guān)系進(jìn)行拆分，同時(shí)找到合適的水文計(jì)算精度。

涉及到較大中心城區(qū)，例如上千平方公里高精度的地形數(shù)據(jù)分析，通常將一個(gè)大的流域或中心城區(qū)，劃分為多個(gè)排水分區(qū)進(jìn)行運(yùn)算。該方法針對(duì)地表坡度順暢，排水分區(qū)邊界清晰的區(qū)域往往比較容易劃分。對(duì)地勢(shì)比較平緩的城區(qū)，往往以河道或主干排水系統(tǒng)為軸線，手動(dòng)劃分的排水分區(qū)。但對(duì)于排水分區(qū)之間的邊界區(qū)域，很難通過(guò)手動(dòng)劃分描述準(zhǔn)確，需要多次試算和計(jì)算機(jī)分析，確定比較準(zhǔn)確的流域?qū)用娴呐潘謪^(qū)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步劃分排水區(qū)域。一般來(lái)說(shuō)，流域拆分的單元規(guī)模應(yīng)按照單次能夠進(jìn)行二維洪澇模擬的運(yùn)算規(guī)模確定。另一方面，對(duì)于水文計(jì)算要求的地形數(shù)據(jù)精度，經(jīng)過(guò)多個(gè)不同地形特征項(xiàng)目的多次實(shí)驗(yàn)，一般采用5m網(wǎng)格，能夠比較好的平衡運(yùn)算時(shí)間和精度要求。

3.2.3 模擬確定排水分區(qū)變化的臨界降雨

城市地形復(fù)雜，徑流在匯集的過(guò)程中，起伏道路、洼地、立交橋等空間加劇了劃分排水分區(qū)的難度。假定僅為計(jì)算地表徑流峰值所造成的災(zāi)害影響考慮地表徑流排水分區(qū)，不同降雨總量下，遭受內(nèi)澇災(zāi)害的低洼點(diǎn)可能有不同的匯流范圍。如圖2所示，某排水分區(qū)的地表徑流匯流過(guò)程中有一處明顯低洼空間，那么在不超過(guò)能夠填滿低洼空間的臨界降雨的情況下，排水分區(qū)末端出流點(diǎn)P點(diǎn)只收集排水分區(qū)Aa1的地表徑流。但如果持續(xù)降雨，低洼空間被填滿，則有可能P點(diǎn)收集全部排水分區(qū)，即Aa1+Aa2的全部地表徑流。這種情況通常在連續(xù)下穿橋區(qū)、城市中心低洼地比較常見(jiàn)。因此，為得到比較準(zhǔn)確的排水分區(qū)劃分結(jié)果，應(yīng)選用多場(chǎng)降雨進(jìn)行模擬分析，明確不同匯水面之間的銜接關(guān)系，并確定臨界降雨量或降雨強(qiáng)度。

3.2.4 全流程逐級(jí)分步進(jìn)行數(shù)據(jù)和成果校核

由于測(cè)繪數(shù)據(jù)精度和分析精度都對(duì)比傳統(tǒng)方法提升明顯，雖然理論上能夠比較準(zhǔn)確的定位地表徑流通道的位置，但同時(shí)也需要數(shù)據(jù)的真實(shí)性經(jīng)過(guò)充分的調(diào)研和核實(shí)，需要高質(zhì)量完成且貫穿整個(gè)工作流程。

4 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分排水分區(qū)的主要流程和技術(shù)要點(diǎn)

4.1 主要流程

為實(shí)現(xiàn)高精度和表征動(dòng)態(tài)變化的兩個(gè)主要目標(biāo)，需要重新建立排水分區(qū)劃分的基本流程，同時(shí)兼顧模擬計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化調(diào)整過(guò)程的靈活性。初步可行的技術(shù)處理流程，包括地形數(shù)據(jù)處理、確定流域排水分區(qū)、模型分析和最終確定排水分區(qū)等主要步驟（見(jiàn)圖3）。

圖3 排水分區(qū)邊界劃定方法流程

4.2 技術(shù)要點(diǎn)

4.2.1地形數(shù)據(jù)處理

（1）地形數(shù)據(jù)技術(shù)要求。通過(guò)點(diǎn)云測(cè)繪，能夠得到每平方米4～10個(gè)點(diǎn)不等的Lidar高程點(diǎn)數(shù)據(jù)。通過(guò)該方法，能夠獲取精度高、能夠反映城市漫流系統(tǒng)要素的高程數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)比對(duì)不同下墊面數(shù)據(jù)形式表征地形流向準(zhǔn)確度的分析結(jié)果，最終得出，以DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，疊加建筑、下凹橋區(qū)等重要地形要素的地形數(shù)據(jù)，能夠兼顧準(zhǔn)確與表達(dá)城市淹沒(méi)范圍的關(guān)系。該地形需至少包括：①建筑外輪廓與高程數(shù)據(jù)；②地面高程數(shù)據(jù)；③城市道路邊界和詳細(xì)高程數(shù)據(jù)；④下凹橋區(qū)下層或易積水區(qū)域的高程數(shù)據(jù)；⑤城市河道邊界及堤頂高程等。

（2）地形修正。由于地面地形精細(xì)，但墻體、過(guò)橋涵洞等影響徑流流向的關(guān)鍵要素如果無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別，很容易形成數(shù)據(jù)誤差，從而導(dǎo)致徑流流向判斷不準(zhǔn)確的狀況。因此，通常需要經(jīng)歷至少一個(gè)雨季的現(xiàn)場(chǎng)踏勘和矯正，才能作為比較準(zhǔn)確的地形數(shù)據(jù)使用。

主要地形修正內(nèi)容包括：①去除不合理的圍擋構(gòu)筑物及局部十字路口地形高程，保證路徑準(zhǔn)確。圖4為十字路口標(biāo)高修正示例，其結(jié)果為路徑由東南流向轉(zhuǎn)向東北流向，匯水面范圍也隨之改變;②修正高架橋、立交橋、過(guò)街天橋區(qū)不合理地形，保留最底層高程信息；③調(diào)整地形高程以實(shí)現(xiàn)大型管涵的排水效應(yīng)。城市一些大型管涵可以視為永久性的排水通道，需要充分考慮其排水作用。圖5為管涵地形調(diào)整示例，降低了管涵所在的局部地形高程，其結(jié)果為低洼區(qū)內(nèi)路徑變得真實(shí)準(zhǔn)確，從而可以準(zhǔn)確識(shí)別匯水面。

4.2.2 流域排水分區(qū)劃分

基于修正DEM的流域劃分方法，主要步驟為水流方向分析和流量累計(jì)網(wǎng)格數(shù)計(jì)算，這是一種通過(guò)地表高程坡向識(shí)別路徑和匯水面的水文分析法，通過(guò)ArcGIS的水文工具箱實(shí)現(xiàn)。處理流程可以概括為：流域排水分區(qū)初步劃分、地形填洼、定義河道、確定流域范圍、排水分區(qū)組合修正這四個(gè)主要步驟。

（1）流域排水分區(qū)初步劃分。流域尺度往往較大，除了高密度的城區(qū)范圍，還包括上游山區(qū)，切分出的整體流域外邊界需至少包含完整的研究范圍，在此基礎(chǔ)上，對(duì)山形，河流，橋梁等地形要素進(jìn)行初步判別劃分出一級(jí)子流域。

（2）地形填洼。當(dāng)“水流”流經(jīng)地形中下凹的低洼區(qū)域的最低點(diǎn)，由于四周網(wǎng)格地形均高于最低點(diǎn)，此時(shí)所有計(jì)算的坡向均為逆坡，計(jì)算機(jī)無(wú)法依據(jù)最大正向坡向的原則識(shí)別下一步路徑，為了避免出現(xiàn)這種問(wèn)題，流域劃分的第一步需要對(duì)地表低洼區(qū)域進(jìn)行填充洼地的處理，處理的結(jié)果是抬升低洼區(qū)域的地形標(biāo)高，實(shí)現(xiàn)正向坡度的計(jì)算（見(jiàn)圖5）。

（3）定義河道。通過(guò)提取累積流量數(shù)值大于某一流量閾值的網(wǎng)格來(lái)定義河網(wǎng)。例如提取匯水面大于1 hm²的網(wǎng)格，則流量閾值為1 hm²除以單一網(wǎng)格面積。該結(jié)果也可以轉(zhuǎn)化為線矢量文件。下圖為提取的河網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)。

（4）劃分并確定子流域。通過(guò)計(jì)算水流方向和提取的河網(wǎng)結(jié)果，采用Watershed工具可以從DEM中自動(dòng)劃分流域邊界。上述流域劃分方法通常適用于大型自然流域，在城市流域范圍使用該方法需要特別注意所采用的地形需要具備高精度的特征，否則無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算流向和累計(jì)流量數(shù)值。同時(shí)對(duì)錯(cuò)誤地形的校正準(zhǔn)確與否也會(huì)影響模擬的結(jié)果。

（5）排水分區(qū)組合修正。初步劃分的一級(jí)子流域邊界與實(shí)際流域邊界并不完全吻合，在劃分完二級(jí)流域邊界后，觀察一級(jí)子流域交界處的二級(jí)流域邊界，對(duì)不完整的二級(jí)流域邊界進(jìn)行地形重組修正。此外重新審核由于地形偏差造成的錯(cuò)誤流域邊界劃分結(jié)果，例如跨河橋，圍擋等不合理的構(gòu)筑物阻礙，對(duì)地形修正后重新劃分（修正對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖6）。

4.2.3 不同重現(xiàn)期降雨地面漫流過(guò)程模擬

（1）模型模擬。采用美國(guó)水文中心發(fā)布的最新版HEC-RAS模型軟件，模擬獲得不同降雨情景下，地表積水的區(qū)域范圍、水深、流速和積/退水情況等重要水力要素信息。選用北京市2h歷時(shí)的芝加哥雨型作為降雨邊界，地形網(wǎng)格精度為5m，時(shí)間步長(zhǎng)為1min，該網(wǎng)格尺寸兼顧了模擬運(yùn)算精度和運(yùn)行時(shí)間。

（2）確定臨界重現(xiàn)期。綜合比對(duì)降雨重現(xiàn)期從小到大（降雨量從小到大）的不同降雨工況下的地表徑流流態(tài)和水深變化情況，統(tǒng)計(jì)重要低洼區(qū)域的積水量和水深，重點(diǎn)觀察其滿水后的徑流流向變化過(guò)程，最終確定不同低洼區(qū)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)積滿水后開(kāi)始轉(zhuǎn)輸徑流至下游的臨界降雨工況。

5 某下凹橋區(qū)排水分區(qū)劃分案例

5.1 下凹橋區(qū)排水系統(tǒng)概況

該下凹橋?yàn)槌鞘兄鞲傻缆废麓╄F路形成的，橋區(qū)范圍內(nèi)雨水管線總長(zhǎng)度約14.3km，管徑在400~1 350mm其中，橋區(qū)主干管網(wǎng)（管徑1 350mm）接入下游城市道路雨水主干管（管徑2 600mm），最終排入末端河道。橋區(qū)主干管網(wǎng)（管徑1 350mm）主要收集橋區(qū)道路及周邊部分地塊的雨水，對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)范圍約為12 hm²，如圖7所示。2021年8月16日晚發(fā)生暴雨事件，該橋區(qū)積水嚴(yán)重，最大積水深度達(dá)到2m，積水時(shí)間約為40min。

5.2 下凹橋周邊區(qū)域地表徑流路徑與低洼區(qū)分析

通過(guò)獲取橋區(qū)周邊區(qū)域2m網(wǎng)格的雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分析橋區(qū)上游地表徑流路徑與低洼區(qū)分布，進(jìn)而分析橋區(qū)地表徑流匯流范圍可能產(chǎn)生的變化和影響，地表徑流路徑和低洼區(qū)分析結(jié)果如圖8所示。暴雨發(fā)生時(shí)，在地下管網(wǎng)滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，雨水徑流延地表逐級(jí)匯流排放，途徑低洼區(qū)需要先填滿后才能繼續(xù)流至下游，從圖8中可以看出，該下凹橋區(qū)的北側(cè)與南側(cè)各有一條主干地表徑流通道，當(dāng)降雨超過(guò)一定的臨界降雨量即上游低洼區(qū)被填滿后，地表徑流可能分別從橋區(qū)的南側(cè)和北側(cè)道路匯入橋區(qū)，進(jìn)而加劇橋區(qū)的積水內(nèi)澇問(wèn)題。因此，對(duì)臨界雨量的模擬分析對(duì)于研判橋區(qū)匯水范圍可能產(chǎn)生的變化及影響至關(guān)重要，從而進(jìn)一步支撐對(duì)不同降雨條件下橋區(qū)可能產(chǎn)生的積水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提前預(yù)警并制定有針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案。

5.3 下凹橋區(qū)排水分區(qū)范圍的動(dòng)態(tài)變化分析

利用HEC-RAS對(duì)該橋區(qū)在不同降雨情景下的地表漫流動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行模擬分析，模擬結(jié)果顯示，當(dāng)降雨量小于80mm時(shí)，該下凹橋區(qū)的地表匯流范圍與排水管網(wǎng)的收水范圍基本對(duì)應(yīng)，面積約為12 hm²；當(dāng)2h降雨量超過(guò)120mm時(shí)，地表徑流開(kāi)始延南側(cè)道路匯入橋區(qū)，匯水面積迅速擴(kuò)大至120 hm²；當(dāng)2h降雨量超過(guò)200mm時(shí)，地表徑流延北側(cè)與南側(cè)道路分別匯入橋區(qū)，匯水面積又?jǐn)U大至150 hm²；當(dāng)2h降雨量超過(guò)300mm時(shí)，上游更大范圍區(qū)域的來(lái)水延北側(cè)與南側(cè)道路分別匯入橋區(qū)，匯水面積擴(kuò)大至300 hm²，如圖9所示。

6 總結(jié)與展望

城市建成區(qū)對(duì)比非城市區(qū)域，單位面積所對(duì)應(yīng)的災(zāi)害損失呈數(shù)倍增加，因此傳統(tǒng)排水分區(qū)的劃分方法已經(jīng)難以描繪暴雨條件下排水系統(tǒng)與地面系統(tǒng)所受到的影響。對(duì)于下穿橋區(qū)、隧道或者其他地形復(fù)雜的區(qū)域，排水分區(qū)的劃分對(duì)于汛期防澇工作至關(guān)重要。尤其“高水”排水分區(qū)劃分的不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)模型模擬、方案設(shè)計(jì)的結(jié)果與現(xiàn)實(shí)條件產(chǎn)生極大誤差，最終導(dǎo)致無(wú)法應(yīng)對(duì)汛期暴雨。

而基于雷達(dá)測(cè)繪的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行排水分區(qū)分析，雖然相比傳統(tǒng)方法更為精確，但也同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)校核、模型模擬提出了更高的質(zhì)量要求。相對(duì)而言，劃定排水分區(qū)的經(jīng)濟(jì)性缺少優(yōu)勢(shì)。因此，至少對(duì)于待開(kāi)發(fā)城區(qū)、重要地區(qū)和具有較高風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先采用該方法劃定。

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