城市内涝点分布和积水时长的模拟分析：遥感技术综合应用

根据《东莞市暴雨公式及计算图表编制技术报告》，得到东莞市暴雨强度公式以及一年一遇、两年一遇、三年一遇、五年一遇、十年一遇和二十年一遇的降雨量，见表6.2。

1.南城区洪涝情景模拟及积水时长分析

根据东莞市常见暴雨情形，设置了一年一遇、两年一遇、三年一遇、五年一遇、十年一遇和二十年一遇6种情形模拟分析南城区洪涝情况及排水能力。

图6.6　基于ArcGIS的南城区和莞城区汇水区划分

表6.2　东莞市常见降雨情景下的降雨量及降雨强度

(1)一年一遇降雨情景模拟分析

一年一遇降雨情景下，一小时降雨总量为54.5mm。运行SWMM模型，得到模拟内涝点的分布图(图6.8(a))，出现的内涝点共6个。由一年一遇降雨情况下各内涝点积水时长(图6.8(b))可以看出，大部分内涝点的积水时间平均在0.5小时。

(2)两年一遇降雨情景模拟分析

在两年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图(图6.9(a))，出现的内涝点共6个。由于降雨强度差别较小，故较一年一遇的情景内涝点分布没有太大变化。由各内涝点积水时长(图6.9(b))可以看出，虽然内涝点分布与一年一遇情形一样，但内涝的积水时间平均在0.6小时，较上一情形延长了0.1小时。

图6.7　南城区和莞城区SWMM模型

图6.8　一年一遇降雨情景下南城区内涝点分布及各内涝点积水时长

图6.9　两年一遇降雨情景下南城区内涝点分布及各内涝点积水时长

(3)三年一遇降雨情景模拟分析

在三年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图(图6.10(a))，出现的内涝点共8个，较之两年一遇降雨情景，增加了2个内涝点。由各内涝点积水时长(图6.10(b))可以看出，内涝的积水时间平均为0.52小时，较之两年一遇的情景，之前已经出现的内涝点的积水时长均有所增加。

(4)五年一遇降雨情景模拟分析

在五年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图(图6.11(a))，出现的内涝点共11个，较之上一情景，增加了3个内涝点。由各内涝点积水时长(图6.11(b))可以看出，内涝的积水时间平均在0.36小时，较三年一遇降雨情景，已有的内涝点的积水时长均有所增加。

(5)十年一遇降雨情景模拟分析

在十年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图(图6.12(a))，出现的内涝点共15个，较之五年一遇的情景，增加了4个内涝点。由十年一遇降雨情况下各内涝点积水时长(图6.12(b))可以看出，内涝的积水时间平均在0.498小时，在内涝点大幅增加的情况下，较之于五年一遇情景，各内涝点的积水时长有明显的增加。

(6)二十年一遇降雨情景模拟分析

在二十年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图(图6.13(a))，出现的内涝点一共有26个，较之一年一遇的情景，增加了20个内涝点，较之五年一遇的情景，增加了15个内涝点。由二十年一遇降雨情况下各内涝点积水时长(图6.13(b))可以看到，内涝的积水时间平均在0.33小时，虽然内涝点积水平均时长有所减少，但较之于十年一遇情景，个别内涝点积水时长大幅增加，这说明二十年一遇情况下南城区内涝情况严重。

图6.10　三年一遇降雨情景下南城区内涝点分布及各内涝点积水时长

图6.11　五年一遇降雨情景下南城区内涝点分布及各内涝点积水时长

图6.12　十年一遇降雨情景下南城区内涝点分布及各内涝点积水时长(www.xing528.com)

图6.13　二十年一遇降雨情景下南城区内涝点分布及各内涝点积水时长

综上可知，南城区的排水系统能够较好地应对一年一遇、两年一遇、三年一遇、五年一遇和十年一遇情景下的降雨，而在二十年一遇的情景下，南城区的内涝情况较为严重，多为排水管道排水能力不足所致。

2.莞城区洪涝情景模拟及积水时长分析

同上述南城区情景分析一致，根据东莞市常见暴雨情形，设置了一年一遇、两年一遇、三年一遇、五年一遇、十年一遇和二十年一遇6种情形模拟分析莞城区洪涝情况。

(1)一年一遇降雨情景模拟分析

在一年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图，出现的内涝点共8个，多为管道排水能力不足所致；内涝的积水时间平均在0.5小时，如图6.14所示。

图6.14　一年一遇降雨情况下莞城区内涝点分布及各内涝点积水时长

(2)两年一遇降雨情景模拟分析

在此降雨情景下，运行SWMM模型，得到了内涝点的分布图，出现的内涝点共9个。可以看出，此情景下内涝点的空间分布与一年一遇情景差别不大；内涝的积水时间平均在0.57小时，相比于一年一遇降雨情景，各内涝点积水时长少有增加，如图6.15所示。

(3)三年一遇降雨情景模拟分析

在此降雨情景下，运行SWMM模型，得到了内涝点的分布图，出现的内涝点共11个，相比于两年一遇的降雨情景增加了2个内涝点；内涝的积水时间平均在0.56小时，如图6.16所示。

(4)五年一遇降雨情景模拟分析

在五年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图，出现的内涝点共14个，相比于一年一遇情景，增加了6个内涝点，相比于三年一遇情景，增加了3个内涝点；内涝的积水时间平均在0.56小时，在内涝点增加的情况下与三年一遇情景积水时长相等，如图6.17所示。

图6.15　两年一遇降雨情景下莞城区内涝点分布及各内涝点积水时长

图6.16　三年一遇降雨情景下莞城区内涝点分布及各内涝点积水时长

图6.17　五年一遇降雨情景下莞城区内涝点分布及各内涝点积水时长

(5)十年一遇降雨情景模拟分析

在十年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图，出现的内涝点共17个，相比于一年一遇情景，增加了9个内涝点，相比于五年一遇情景，增加了3个内涝点；内涝的积水时间平均在0.54小时，在内涝点增加的情况，积水平均时长基本与五年一遇情景一致，如图6.18所示。

图6.18　十年一遇降雨情景下莞城区内涝点分布及各内涝点积水时长

(6)二十年一遇降雨情景模拟分析

在二十年一遇降雨情景下，运行SWMM模型，得到了模拟内涝点的分布图。出现的内涝点一共有35个，相比一年一遇降雨情景，增加了27个内涝点，相比于十年一遇情景，增加了18个内涝点，整个莞城区基本瘫痪，内涝点十分密集，是由于管道排水能力远低于降水量所致；内涝的积水时间平均在0.56小时，在内涝点增加的情况，积水时长也有较大的延长，如图6.19所示。

图6.19　二十年一遇降雨情景下莞城区内涝点分布及各内涝点积水时长

综上可知，相比于新城区南城区，莞城区的排水系统在十年一遇降雨情景下已经较为严重，内涝点的形成多是由于排水管道排水能力不足所致，在二十年一遇降雨情景下，莞城区排水系统基本瘫痪。