上海中心城区排涝规划模型应用
1 项目背景
《上海市城镇雨水排水规划（2020-2035年）》于2020年5月完成公示后落地实施，规划范围约2,800平方公里。奥雅纳与上海市城市建设设计研究总院合作联合，为其中的上海中心城区定制了雨水排水规划。宜水环境作为该项目的模型技术支撑团队，协助联合体完成了该项目的排涝规划模型研究。该项目于2019年在上海市中心城雨水排水规划国际方案竞赛拔得头筹。
上海中心城区地形特征分区图
上海市濒江临海，地势平坦低洼，作为国际化大都市，中心城区建筑高度密集。排水系统结构复杂、问题突出；城市排水的外围水系分布不均；加上近年极端气候变化、海平面上升和地面沉降等问题，上海市防汛设施面临着巨大的压力。
对于立志打造成为全球卓越、生态宜居的国际大都市上海，必须从挑战城市水管理角度出发，系统深入地研究流域河湖水系，才能更好地融合作为海绵城市和排水防涝体系的框架基础，做好因地制宜的灵活措施规划。
2 项目目标及内容
此次模型研究范围为上海市中心城区，模型构建范围包括蕰南片、淀北片、淀南片、嘉宝北片和苏州河排水区，覆盖整个中心城区的规划范围，概化面积约1267.94km2。目的要求实现上海城市总体规划确定的排水防涝规划目标，即既要满足管网设计标准和2小时100年一遇设计暴雨内涝防治标准，又需要实现分流制5毫米和合流制11毫米初期雨水截流标准，以保护城市水环境。
模型边界范围概化图
3 实施方案（方法）及特色亮点
本次模型，一方面选择典型片区，建立详细的管网一维、地面二维耦合模型，研究其可以推广的共性特征；另一方面，从系统角度，构建上海市中心城区“城市排水-河网”耦合模型，深入研究了河网与城市排水（城市发展）的相互影响。
典型的分流制、合流制区域，通过建立详细的管网一维、地面二维耦合模型
典型片区详细模型用以研究上海市中心城区现状雨水自排、强排，合流及污水管网建设、养护、运行特征，研究多种降雨条件下现状运行模式、内涝风险成因与特征、面源污染迁移规律、截流临界状态和公共特征，评估可行的规划措施的效果。
上海市中心城区“城市排水-河网”耦合模型
模型范围扩展包括中心城区的蕰南片、中心片、淀北片、浦东片水利片区的河网与城市排水系统。流域耦合模型系统深入地研究了城市面临大、中、小不同降雨条件的水资源自然循环体系，摸清流域河湖水系与城市发展的相互影响关系；研究水系与城市排水相互关系、流域洪水、风暴潮组合影响，以及短历时、长历时暴雨导致的风险机理，识别内涝风险规划特征和区域。
3.模型对规划的支撑
模型中获得一些关键成果/参数能够用于支撑规划工程、管理措施和规划控制参数的拟定，例如片区涝水量，每个排水区域内城市开发/改造相关的源头控制降雨量等。
4 项目方法的价值
本项目弥补了前期相关专项规划专业之间衔接的不足，构建了上海市真正的排水系统与水系耦合的流域模型，用系统、典型、有针对性的研究方法，模拟各种情形，评估流域长历时、城市短历时、风暴潮等组合条件下的风险机理和时间变化规律，绘制了整个中心城区各种设计暴雨条件下的内涝风险图，为规划策略和方案的拟定提供技术支撑。
厘清排水系统与河网水系关系识别与划分中心城区城市排水特征分区.
绘制基于模型成果的中心城区内涝风险图
通过模型模拟，制作不同设计暴雨条件下内涝风险图，计算绘制各排水片区5、20、50、100年一遇涝水量分布图，从而可以根据不同用地条件，因地制宜地、既定性又定量地支撑海绵城市源头控制和排水防涝的规划指标的确定。这些不同片区的涝水量，即为源头控制和其他工程或规划管控的目标。
上海中心城区的风险图
对流域水系除涝规划反馈
中心城区雨水系统的排涝能力逐步提高到规划要求的5年一遇，相应地这也将导致城市河道水位增加0.10-0.35m；
如果没有相关河道及泵闸的配套工程，主城区内虬江、杨树浦港、新泾港、虹口港水位将短时间内急剧上升，超过其最大承载能力；
水利除涝规划提出的相关河道及泵闸的配套工程，能缓解由雨水泵站规模增加所导致的内河水位升高影响，也将缩短长历时暴雨时高水位持续时间。
对排水片区管网建设的建议
仅仅靠泵站能力提升，对缓解短历时暴雨风险的效果有限，需要源头绿色控制和调蓄储存措施；
短历时强暴雨对局部城市积水造成的风险高于长历时暴雨条件；
降低水泵的启动运行水位，比如说1m左右，可以控制约11mm降雨量的初始径流，这部分雨量约占年降雨总量的20%；?
初雨径流污染主要在源头，若经过管网收集混合后，在排水管网末端的泵站前初雨径流污染已经降低，截流效果不佳；?
模型表明雨水源头控制/管理才是径流污染控制的最有效的解决方案；
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