典型排水分区内涝分析

1．中心城区排涝现状

上海目前防城市内涝水灾主要依靠市政雨水排水管网系统，90%地区（51个排水分区）已建成1年一遇的雨水排放系统，10%地区（3个排水分区），如黄浦区外滩、南京路、人民广场地区，浦东陆家嘴地区、世博园地区，虹桥枢纽等重点地段的雨水排放系统达到3～5年一遇的水平。全市14个水利分片区域除涝能力总体达到10～15年一遇。中心城区水面率仅为2．5%，不透水面积占比达到60%以上，且地势低平，靠市政管网收集、强排为主，自排为辅。

上海市中心城区已建成相对完善的排水设施，系统覆盖率（已建排水系统总面积占规划排水系统总面积的百分比）约83．5%。其中已建强排系统共有225个，强排系统覆盖率为88．2%。已建自排地区共有35个自排系统覆盖率为65．1%。管网达标率（已建达标管道总长占已建管道总长的百分比）：已建管道总长3 456 km，达标管道总长2 936 km，管网普及率76．6%；管网达标率85．0%。已建泵排流量2 920 m3/s，泵站达标率（满足设计标准的雨水泵站排水能力与全市泵站总排水能力的比值）为75．9%。

2．典型排水分区排涝设施特征概化

1）排水管网设施布置

上海市中心城区典型排水分区内排水管网与污水管网合流设置，并于总管末端采用泵站强排入附近河流。整个排水管网为重力流。总管沿市政主干道敷设，支管和街坊管分别沿着城市次干道、支路敷设。总管末端的泵站位于河流水体的附近，但并不与排水分区自然地形最低点重合。

2）排水管网最远端的长度

在坡面汇流中，将坡面汇流最远端的长度取为2．5 km，考虑排水管网沿道路设置，道路具有一定的曲折率，研究中取排水管网最远端的长度为3．0 km。

3）排水管网的材质与雨水流速

上海雨污河流管一般为混凝土管道，根据《水污染控制工程》，取雨水在管渠内最大流速为4 m/s。

3．典型排水分区内涝分析

1）排水管网汇流计算(https://www.xing528.com)

根据邓柏旺（2013）市政系统雨水流量公式：

采用上海现行暴雨强度公式：

计算典型排水分区内排水管网的设计雨水流量和汇流时间，现有暴雨强度下1 h最大洪峰流量为雨水管网设计流量：Q＝0．7×35．5×10－3×3×106/3 600＝20．7 m3/s，最大汇流时间为最远点雨水到达排水泵站的时间，t2＝3×103/（4×60）＝12．5 min。预计地块产流后汇入集水井的时间t1为5 min，延缓系数m＝2，则管网总的汇流时间t＝30 min。因此，在降雨开始后30 min开启排涝泵站排水，与《肇嘉浜排水系统安全评价与积水改善对策研究报告》中反映的排涝泵站开启的实际情况比较吻合。

2）地面集水计算

根据降雨产汇流和排水管网汇流的计算结果，可以得到典型排水分区的内涝集水情况，如表5-12所示。在暴雨强度公式修编和提高标准的要求下，采用现有暴雨强度公式设计的雨水管网将导致多余地面径流形成集水。采用现有暴雨强度公式以1年一遇的标准规划建设排水管网设施，在暴雨强度公式修编后即使面临1年一遇的暴雨，仍然会产生0．6 m3/s的多余地面径流量。

可见，上海中心城区的典型排水分区，面临未来暴雨增强的趋势，既有排涝设施已无法应对地面径流的增长，在低洼地区必然产生一定量的积水。通常街坊高程较市政道路高，认为积水主要在市政道路上，参考刘伟（2006）的研究可以大致计算出市政道路的平均积水深度。市政道路面积占比为0．15，则典型排水分区中市政道路面积约45×104 m3，在20年一遇强降雨下市政道路会全面发生内涝，其余强度降雨下市政道路局部低洼点会发生内涝，见表5-12。

表5-12 　1h不同雨强下典型排水分区内涝集水计算表

综上可知，上海市中心城区典型排水分区的下垫面特征、土壤构成、地下水位等，决定了降雨产汇流的特征，较易出现地面径流。再加上城市降雨强度增加以及降雨量的增大，低标准的排水管网系统不足以应对降雨产汇流，会形成内涝积水。