Page 98 - 2022年第53卷第7期
P. 98

内管道流速最大的时间为 2021年 11月 28日 08∶25(0.434m?s),由下游泵站开启引起。监测期间内管
              道流量最大值为 357.53L?s,对应的时间为 2021年 11月 05日 08∶15,由当日降雨(降雨量为 24.38mm)
              引起。在监测期间 内 管 道 流 速 有 75%的 时 间 处 于 0.089m?s以 下,而 管 道 流 量 有 75%的 时 间 低 于
              79.685L?s,满管有压流状态下(检查井水深>1.20m)的管道最大流速为 0.26m?s。 《室外排水设计规
              范》 ( GB50014—2006)中规定雨水管道的设计流速在满流时应不小于 0.75m?s。然而,由于研究区域
              内的管道长期处于淹没状态且管网与河道联通成为一体,造成雨水管道的排水能力大打折扣。圩区内
              管网和河道的流动能力较低,需要及时通过河道末端泵站降低区域内河道水位以提高管网排水能力来
              应对城市内涝。
              3.2 降雨事件监测结果分析 选取监测期间的 20220320典型降雨事件为研究对象,具体分析城市地
              表产汇流、管道汇流以及河道汇流的动态过程。降雨事件 20220320的总降雨量为 39.04mm,降雨从
              2022年 03月 20日 10∶30开始到 2022年 03月 22日 01∶25截止共历时 39.0h,降雨峰值强度为 6.648mm?h,
              峰值时间为 03月 21日 14∶50。尽管在降雨期间检查井并未发生溢流冒水现象,但由于降雨量较大仍
              然造成了研究区域内局部低洼处产生了较长时间的积水。图 5中统计了地表积水监测点Ⅲ,管道水
              位、流量监测点 2以及河道水位监测点 3(图 1)的监测数据。地表积水监测点位于管道水位、流量监
              测点上游,两者距离为 40.90m;河道水位监测点位于双桥浜河道末端泵站前方距离管道水位、流量
              监测点 327.34m。降雨发生后地表随即产流并通过雨篦子进入管道中,随后流向管道下游并最终汇入
              河道。
                  图 5(a)(b)分别显示了降雨事件 20220320中降雨过程、地表积水深度、管道和河道水位以及管
              道流量随时间的变化过程。从图 5(a)可以看出,通过道牙石旁边地表低洼处埋设水位计监测的地表内
              涝积水深度变化过程。地表低洼处积水深度在降雨开始后立即积累并迅速达到 6.208cm,而且在降雨
              期间内积水深度均值和标准差为 6.759±0.339cm。地表低洼处积水深度在 03月 21日 15∶55达到最大,
              深度为7.628cm,随后当降雨停止后积水深度开始慢慢降低,直到 03月 22日 22∶30左右才全部消失。
              图 5(a)也显示了在积水深度最大时刻对应的积水范围,可以看出积水主要集中在雨篦子周围地表低洼
              处,并且沿道牙石呈条带状分布。在降雨过程中管网检查井并未发生溢流冒水现象,城市内涝积水主
              要集中在地表低洼处,呈现局域性的特点。地表低洼处积水的水深和分布情况主要受到局部的地形、
              降雨过程以及雨篦子收水能力的影响。
                  图 5(b)显示了降雨过程中管道水位、流量以及河道水位的变化过程,可以看出在降雨过程中管
              道水位始终比河道水位高约 0.216±0.08m,据此可知管道入河口与河道末端的水面坡降约为 0.6‰。
              从图 5(b)中可以看出在自然状态下即第 1阶段(03月 20日 10∶30—03月 21日 18∶20)内管道水位、流
              量以及河道的水位随着降雨的进行呈现逐渐增大的趋势,其变化幅度也与降雨强度相对应。管道内水
              位于 03月 21日 17∶20达到 1.943m并首次超过管顶高程 1.941m,此时管道水流为有压流,并且降雨
              过程中有 4次管道内水位超过管顶高程形成管道有压流的现象。图 5(c)—(g)反映了该降雨事件中降
              雨和道路积水范围的变化过程,图 5(c)显示的是降雨开始后道路局部低洼处即开始产生积水现象,但
              此时道路积水的淹没范围比较小。图 5(d)显示了此次降雨事件中峰值降雨时刻对应的道路积水淹没
              范围,受降雨强度影响,此时积水淹没范围最大。然而此次降雨中积水深度最大的时刻为 03月 21日
              15∶55,滞后 降 雨 峰 值 约 65min,此 时 的 道 路 积 水 范 围 小 于 峰 值 降 雨 时 刻 对 应 的 道 路 积 水 范 围。
              图 5(e)—(g)反映了降雨期间开启泵站对于内涝积水范围的影响,下游泵站在 03月 21日 18∶20第一
              次开启时的道路积水淹没范围如图 5(e)所示,泵站开启 30min后道路积水淹没范围如图 5(f)所示,
              泵站开启后 90min时道路积水淹没范围如图 5(g)所示。可以看出,当泵站开启时能够显著的降低道
              路低洼处积水范围。
                  受降雨影响,管道内流量在第 1阶段 03月 21日 15∶05达到峰值,峰值流量为 293.048L?s,相较
              于降雨峰值延后了 15min。在第 2阶段,由于双桥浜泵站在 03月 21日 18∶20开启从河道抽水排至下
              游北塘河,此时河道水位和管道水位达到第一个峰值,分别为 2.020m和 1.808m,然后同时开始急速
              下降。河道水位于 19∶55降到 1.374m,管道水位于 20∶00降到 1.571m,然后河道水位和管道水位开

                     0
                —  8 5  —
   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103