20180722智慧水务资料包07智慧排水城市内涝分析及解决措施探讨

北京市市政工程设计研究总院城市内涝分析及解决措施北京市市政工程设计研究总院李艺北京市市政工程设计研究总院现象原因措施北京市市政工程设计研究总院21世纪以来，北京市遭遇严重影响交通的强降雨近10次，其中“2012.7.21”遭遇61年来最强暴雨，城区平均降雨量170毫米。二环路~四环路大部分下凹式立交桥区严重积水，交通中断。北京市市政工程设计研究总院莲花桥积水京港澳南岗洼桥积水广渠门桥积水桥区积水情况立水桥积水北京市市政工程设计研究总院积水原因分析极端天气影响（气候）北京市市政工程设计研究总院北京中心城泵站多建于上世纪70--90年代。设计重现期多为1～3年。雨水提升泵站设备老化，效率降低。桥区雨水口数量较少，雨水口管、泵站进水干线管径偏小，不能应对超标降雨。供电系统保障率低，部分泵站供电系统为单路供电及架空明线，暴雨天气下外电源易断，影响泵站正常运行。排水系统建设期较早，原设计标准偏低（标准）积水原因分析北京市市政工程设计研究总院城市的过度开发建设，导致桥区周边地形地貌发生变化，致使地表径流系数增加，汇流面积增大，“客水”汇入桥区（规划）客水进入道路客水进入桥区道路开口，使“客水”大量进入桥区低点桥区周边地面硬化，区间雨水排入市政路，进入桥区道路大修，变坡点变化，桥区汇水面积增加积水原因分析北京市市政工程设计研究总院下游河道排洪标准偏低且未达规划行洪标准、淤阻严重，影响市政排水系统正常退水，造成顶托及高水系统低点冒水。（管理）河道未达到城市行洪标准，降雨漫溢高水系统出口受河道水位顶托，低点冒水丰益桥积水丰草河顶托结论：城市内涝积水是多种不利因素综合造成的。积水原因分析北京市市政工程设计研究总院河湖蓄滞洪区河湖雨水地面流行通道雨水调蓄区小区雨水调蓄雨水管道及泵站防洪按照“防、渗、蓄、排、用”相结合的原则，编制城市防洪涝体系统规划方案，使中心城达到50－100年一遇内涝控制标准完善现有“西蓄、东排、南北分洪”的防洪排水体系，通过管网、地下深层廊道等设施的建设，建设与世界城市定位相适应的高标准城市防洪排涝体系，保障城市运行安全北京内涝防治体系北京市市政工程设计研究总院西蓄——利用西部永定河引水渠等调蓄洪水，减免西部洪水对城市区的排水压力东排——利用南北护城河、前三门暗沟等河渠将市中心产生的洪水经通惠河向东泄洪南分洪——利用右安门分洪道向凉水河分洪北分洪——利用京密引水昆玉段由南向北向清河分洪，北护城河向坝河分洪坝河南护城河凉水河通惠河清河昆玉河永定河引水渠西蓄、东排、南北分洪北京市市政工程设计研究总院中心城规划蓄滞洪区图北京市市政工程设计研究总院起自西郊砂石坑，至于永定河。连通新开渠、水衙沟、丰草河、马草河、莲花池等河湖，以及莲花桥、丰益桥、玉泉营桥等积水点。廊道位于地下管道层、地铁等设施以下，地面下深30米左右起自北小河，终至凉水河，连通坝河、亮马河、朝阳公园、二道沟、通惠河、肖太后河、大羊坊沟等河湖。廊道位于地下管道层、地铁等设施以下，地面下深30米左右地下深层排水调蓄廊道北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院有限公司北京内涝治理工程•北京城区计划3年升级改造75座雨水泵站•2013年改造20座•2014年改造23座•2012—2013年完成34条278公里中小河道治理疏浚工程•2013—2014年完成72条500公里河道治理工程北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院有限公司北京地方标准1新建下凹桥区雨水调蓄排放系统，能力应达到50年重现期校核标准；改建下凹桥区雨水蓄排系统，能力应通过综合工程措施逐步达到50年重现期校核标准。3无法通过重力排水的下凹桥区应采用泵站提升与调蓄相结合的排水方式。雨水泵站设计标准应与调蓄、排放措施相结合，综合达到50年重现期校核标准。结合北京市下凹桥区积水治理工程，2013年编制了北京地方标准《下凹桥区雨水调蓄排放设计规范》2新建下凹桥区雨水收集系统设计重现期应不小于10年，并按50年重现期标准校核,改造下凹桥区雨水收集系统设计重现期应不小于5年，并按10～50年重现期校核，地面集水时间宜为2min～10min，综合径流系数宜为0.8～1.0。北京市市政工程设计研究总院1安华桥2五路桥3双桥4莲花桥5六里桥6丰台大桥7西南三环（管头桥）8双营（玉泉营桥）9左安门桥10成寿寺11麻峪桥12木樨园桥13永定门14西蒲15左安东路（华威桥）16大钟寺桥17和平里（太阳宫桥）18农展馆19中古路20夕照寺（广渠门）已建一期改造工程北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院有限公司典型桥区模型模拟采用InfoWorksicm软件模型评价：对一期改造桥区工程模拟分析选取交互式立交桥（莲花桥立交、安华桥立交）选取下穿式立交桥（农展馆立交、夕照寺立交）作为典型的模型研究对象。4座立交形式包括了简单及复杂的交互式、下穿式立交，涵盖了下凹桥的主要积水原因。模拟结果分析：莲花桥进行了高水改造，并新建了排涝泵站、农展馆未设调蓄池、安华桥泵站未改造，高水进行了分流、夕照寺新建了排涝泵站，基本涵盖了各类的改造方案。北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院有限公司模型构建流程否是是是是否模型原始数据收集数据库构建模型数据导入与排水模型构建现场勘测调查试运行是否与模型数据一致？运行结果是否符合客观？模型参数率定排水系统评价和诊断是否满足率定标准？是否存在排水问题？排水系统优化否分析原因，修改模型数据调整参数设定否改造方案确定北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院有限公司·高水流域面积：139ha·低水流域面积：11ha莲花桥模型评价高低水排水系统的分布·“7.21”模型模拟的桥区积水情况：最深为2.5m，积水时长约为457min·北京实测的积水情况：积水最深为2.5m，时长约为8h（480min)“7.21”降雨模拟分析北京市市政工程设计研究总院·下游顶托积水原因分析莲花桥模型评价北京市市政工程设计研究总院·降雨超现况雨水管线排水能力，桥区高水溢出流入低水系统单独模拟桥区低水系统，低水系统峰值产流量为3.2m3/s，小于泵站抽升能力4.1m3/s，并未造成积水，高低水共同模拟，高水入低水峰值冒水流量为4.4m3/s，加低水峰值产流量远高于泵站抽升能力，造成桥区积水。莲花桥模型评价北京市市政工程设计研究总院1#2#3#4#翻建高水管现况新开渠调蓄池新建排涝泵站1.新建4座调蓄池，容积11000m³2.翻建高水管D800～WxH＝5000x25003.新建排涝泵站一座4.低水系统改造，桥区增加雨水口，600座现况泵站莲花桥桥区改造方案低水系统改造北京市市政工程设计研究总院·现况和改造方案模拟对比莲花桥积水汇总降雨（年）现况改造后积水深度（m）积水时间（min）积水深度（m）积水时间（min）P=1////P=5////P=100.533//P=501.5103//莲花桥模型评价·莲花桥现况泵站可应对重现期P=5年一遇的降雨·积水原因主要是由于下游河道顶托及客水流入桥区造成·改造方案完全实施后，莲花桥泵站可应对重现期P=50年一遇降雨·改造方案中一方面通过低水系统及周边高水系统的升级改造来应对高水客水流入桥区导致的积水，另一方面修建了排涝泵站，以在下游河道水位出现顶托情况时通过排涝泵站抽排低水收集的径流雨水。北京市市政工程设计研究总院夕照寺街现况泵站广渠门东护城河夕照寺模型评价高低水排水系统的分布·高水流域面积：323ha·低水流域面积：13ha北京市市政工程设计研究总院夕照寺模型评价“7.21”降雨模拟分析—自由出流•桥区无积水•高水出现积水，但没有流入桥区北京市市政工程设计研究总院夕照寺模型评价“7.21”降雨模拟分析—假定出水口水位时间序列·最大积水深度2.05m，积水时间14:55~23:28(共计525min)·实际最大积水深度2.0m，积水时间18:30~23:30(300min)北京市市政工程设计研究总院夕照寺模型评价改造方案:1）改造低水收集系统夕照寺街向东排入东护城河广渠门12）保留现况泵站4）新建排涝泵站3）新建调蓄池和初期雨水池5）新建出水方沟闸井6）闸井后方沟加内衬123456北京市市政工程设计研究总院夕照寺模型评价广渠门（夕照寺）积水汇总表降雨（年）现况改造后积水深度（m）积水时间（min）积水深度（m）积水时间（min）P=1////P=50.2710//P=100.4318//P=500.76430.10/·现况和改造方案模拟对比·夕照寺现况泵站可应对重现期P=1年一遇的降雨，积水原因主要是由于低水系统标准偏低及河道顶托造成·改造方案中对低水系统的升级进一步提升了低水系统的排水能力，修建排涝泵站则可以在河道水位顶托的情况下对低水收集的雨水径流进行抽排。因此，改造方案是合理的·改造方案实施后，夕照寺泵站可应对重现期P=50年一遇降雨北京市市政工程设计研究总院施工现场夕照寺项目调蓄池、排涝泵站施工永定门项目格栅、配电间施工和平里项目进水管顶管施工北京市市政工程设计研究总院成寿寺项目调蓄池施工北京市市政工程设计研究总院建成照片左安东路调蓄池内部莲花桥现况泵站改造麻峪新建泵站、调蓄池及基点北京市市政工程设计研究总院1#调蓄池2#调蓄池3#、4调蓄池北京市市政工程设计研究总院在建二期改造工程1白颐路2万寿路3广安门4北滨河5东直门6高热7京开8右外9潘家庙10卢沟桥11杜家坎12马西13景泰14圆西15红军营16来西17北中轴18西二旗19石佛营20安定门21上地南22东北旺23大望路24北蜂窝25马家堡26百子湾北京市市政工程设计研究总院谢谢