．第３９卷第２９期 １０８・ ２ ０ １ ３年１ ０月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＶｏＩ．３９ Ｎｏ．２９ ０ｃｔ． ２０１３ 文章编号：１００９．６８２５（２０１３）２９－０１０８－０２ 排水规划中排水分区划分技术研究★ 常魁 （中国城市规划设计研究院水系统规划设计所，北京 １０００３７） 摘要：利用ＡＲＣ／ＩＮＦＯ对城市流域ＤＥＭ进行了分析，并通过流域特征分析提取流域汇水线，实现了排水分区自动划分。结果表 明，排水分区自动划分方法不仅操作性较强，而且提高了排水区划分的效率和质量。 关键词：地理信息系统，排水分区，排水规划 中图分类号：ＴＵ９９２．０１ 文献标识码：Ａ １ 概述 排水防涝是维系一个城市生存、发展的生命线，对每个城市 来说都是一个必须解决而又任重道远的命题。国务院办公厅《关 市总体规划用地布局，及总体规划中城市排水受纳水体位置及要 求。污水系统排水分区的划分应在城市规划布局的基础上，结合 道路布局与竖向设计、坡向以及城市污水受纳水体和污水处理厂 位置。雨水系统汇水分区的划分也应以城市规划布局、地形为依 据，同时结合道路竖向规划、绿地设置及城市雨水受纳水体位置， 按照就近分散、重力排放的原则。城市雨污水系统均为重力流系 于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》中指出，力争用５年 时间完成排水管网的雨污分流改造，用１０年左右的时间建成较 为完善的城市排水防涝工程体系。 城市排水管网是市政设施的重要组成部分之一，是解决城市 排水防涝问题的重要抓手。由于制约条件诸多，排水管网的规划 统，在雨水分区、污水分区划分方面具有相似性，均要结合地形地 貌，实现雨污水最大程度重力排出。因此，排水分区的划分应结 合城市地形特征，以重力排放为主，水泵提升为辅，并适当考虑水 利及行政区划管理的要求。 设计、实施都需要将其作为一个系统来充分考虑，任何不利因素 都会制约排水管网功能的发挥。由于地形地貌限制以及建设时 序的要求，排水系统要划分为若干个排水分区。排水分区是否合 理，直接关系到系统运行及工程投资。 ＧＩＳ技术是综合性技术，它融合了地理学、地图学、数学和统 ２．２排水分区划分的方法 城市排水流域汇水区以地形作为划分的主要因素，同时考虑 城市河道、行政区界等限制要素，划分若干个排水分区，反映排水 实现泵站及出水口的优化布置，从系统的层面统筹 计学、遥感技术、信息技术以及摄影测量学等众多学科，在观察地 的总体流向，排水设计方案，防止城市内涝发生。 理信息方面发挥了重要的作用。本文利用ＧＩＳ技术实现排水规 本文以我国南部某新区３００ ｋｍ 范围内城市排水规划区为研 划中排水分区自动划分。 究区域，采用ＡＲＣ／ＩＮＦＯ作为分析工具，利用空间分析模块和水 ２排水分区划分的原则方法 ２．１ 排水分区划分的原则 文分析模块分析城市流域ＤＥＭ特征，并提取流域汇水线，实现排 水分区的自动划分ｕ 。 城市排水分区自动划分方法如图１所示。 城市排水规划以城市总体规划为依据，排水分区划分应结合城 备最优运行工况为采用小于２００目的ＰＡＣ，预涂量８００ ｇ， ［１］崔福义，任ＤＥ：ＰＡＣ＝３：１。 刚，安全．混凝法处理洗浴废水的试验研究 ［Ｊ］．哈尔滨商业大学学报（自然科学版），２ＯＯ４，２０（１）：６９－７３． ２）与ＤＥＦ技术相比，ＰＡＣ和ＤＥ联用可以有效地提高浊度及 ［２］赵显日，硅藻土预涂层过滤技术［Ｊ］．辽宁工学院学报（自然 ＣＯＤ 的去除率，并且可以在较高的进水负荷下达到较好的处理 科学版），２００３，２３（１）：５８－５９． 效果。针对试验原水，ＰＤＦ技术在最优工况下，对浊度的去除率 ［３］ 纪任旺，范瑾初，仇雁翎．粉末活性炭与硅藻土联用（ＰＤＦ） 可以达到９８％，ＣＯＤ ，的去除率达到７３％，ＬＡｓ的去除率达到 用于饮用水深度处理的研究［Ｊ］．环境与开发，１９９８，１３（３）： ９７％，同时ＰＤＦ技术具有小型化、运行管理简单、间歇性运行、投 ５－９． 资和处理成本低等特点，将具有广泛的应用前景。 ［４］ 寇立森．硅藻土过滤技术及设备［Ｊ］．流体工程，１９９２（９）： 参考文献： ４２—４６． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｂａｔｈｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ＰＡＣ－ＤＥ ＺＨＡＩ Ｈｕｉ－ｘｉａ （Ｗａｔｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔ 把ｏｆＴａｉｙｕａｎ Ｔａｐ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ’Ｓ ａｃｔｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｍｉｄｄｌｅ－ｗａｔｅｒ ｒｅｕｓｅ ａｎｄ ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ｄｉｔｏｍｉａ￣ｅａｒｔｈ ｉｆｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｅ ａｐｐｌｙ ＰＤＦ（ＰＡＣ—ＤＥ） ｐｒｅｃｏａｔ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｕｅ ｉｎ ｔｑｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｂａｔｈｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｉｄｄｌｅ—ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｅ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｉｎｌｅｔ ｆｌｕｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｏｕｔｌｅｔ ｗｈｉｃｈ ｂｒｉｎｇ ｂｙ ｅｖｅｒｙ ｉｍｐａｃｔ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｇａｉｎ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｉｔｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ＰＤＦ ｉｓ ａｖａｉｌａ－ ｂｌｅ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｂａｔｈｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｔｈｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｐｒｅｃｏａｔ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｉｍｐａｃｔ ｆａｃｔｏｒ 收稿日期：２０１３—０８－０１ ★：国家水重大专项“南水北调受水区城市水源优化配置及安全调控技术研究”课题（课题编号：２０１２ＺＸ０７４０４—００１） 作者简介：常魁（１９８１．），男，博士，工程师 第３２ ０ ９卷 ２１ ３ １年 月 ０９智 常魁：巾 ：排水规划中排水分区划分技术研究丁１ ／Ｊ、 工’ＪＴ卅小／ ＾。Ｊ ’ｘ，。、 ‘ ・１０９・ ＤＥＭ是流域地形、底物识别的重要原始资料，通过它可以实 向数据进而确定所有相互连接并处于同一流域盆地的格栅。在 现地形、地貌及水文信息的解读。为避免数据误差对分析的影 汇流网络分析基础之上，利用ＡＲＣ／ＩＮＦＯ盆域分析功能进行排水 响，在流向分析前完成洼地填充，实现无洼地的ＤＥＭ流向分析。 分区自动划分，并提取各子汇水区边线，生成矢量图。结合研究 进而通过河网分析、盆域分析实现排水分区的自动划分。通过 区域内河流水系分布，按照汇流网络水流方向，进一步合并汇流 ＡＲＣ／ＩＮＦＯ所提取的汇流网络可以进行分级划分，同一流域可以 区域，生成流域排水分区，如图４所示。 划分为若干子汇流区域 。 卜－ ｝——｛ｆ 将计算高洼程地生点成数的格据高网Ｄ通程过Ｅ升Ｍ插高：值把 格网点流向定义 汇流网络提取Ｊ 卜 划 ’ 图２高程分析图 卜—＿＿１ 子汇流区域划分 Ｈ由子汇流区域生成 城市流域汇水区 图１城市排水分区自动划分流程图 ３实例研究 ３．１ 研究区域概况 研究区域位于贵州省中部，地势以低山丘陵地貌为主，是比 较典型的低山、低中山地区，其中西部、北部、南部海拔较高，中东 部海拔较低，海拔基本处于１ ２００ ｍ一１ ３００ ｍ之间，局部起伏较 大。区域属亚热带湿润气候区，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑， 雨热同季。年极端高温３７℃，极端低温一８．７℃，一般年均气温 １５．７℃左右，年均日照１ ２３７．５ ｈ以上。多年平均年降水量在 １ １００ ｍｉｌｌ左右。 ３．２研究区域排水分区提取 图３汇流网络提取图 图４流域汇水区图 首先利用收集的１：２ ０００地形图生成ＤＥＭ网格。然后利用 ４结语 基于流域地形自动分割技术的城市排水分区划分方法，不仅 ｜＿ 翩 黼黼溅＿一＿一一＿一 ＿ＡＲＣ／ＩＮＦＯ的３ＤＡｎａｌｙｓｔ模块通过数据插值将高程点数据生成 ＤＥＭ格栅数据，如图２所示。通过高程分析图可以看出，研究区 使得城市排水分区划分更加高效，而且可操作性强，大大提高了 ～～一 ～～瑚ｍ狮 ｍ瑚瑚蛐ｍｍｍｍ 一～＿＿＿ ～ － 域内地形高程介于１ １８０ ｍ～１ ４ＯＯ ｍ之间，南部地区地形高程变 排水区划分的效率和质量，可以从系统的层面统筹排水规划设 化比较大。 啪ｍ呦啪珈拗枷瑚狮姗珊 姗姗枷 计。在排水分区划分过程中，详实准确的地形数据为排水分区划 并且提高了划分结果的可靠性，使城市排水分区 洼地区域是水流方向的不合理区域，进行流向分析前需进行 分提供了支撑， 洼地判断，然后再进行洼地填充，以减少数据误差。研究区域属 的划分更加合理和科学。 于喀斯特地貌，从ＤＥＭ格栅图可以看出研究区域内局部地区地 参考文献： 汤国安，杨 昕．ＡｒｃＧＩＳ地理信息系统空间分析试验教程 形起伏较大。因此，通过洼地计算区分由于数据误差造成的洼地 ［１］及真实的地表形态。 ［Ｍ］．北京：科学出版社，２００６． 张书亮，干嘉彦，曾巧玲，等．ＧＩＳ支持下的城市雨水出水口 在进行洼地填充之后，通过ＡＲＣ／ＩＮＦＯ的水文分析模块进行 ［２］汇水区自动划分研究［Ｊ］．水利学报，２００７，３８（３）：３２５－３２９． 流向分析计算，提取该流域的汇流网络，并将河网分为三级，如图 ［３］ 张书亮，孙玉婷，曾巧玲，等．城市雨水流域汇水区自动划分 ３所示为该流域汇流网络图。 流域盆地是由分水岭分割而成的汇水区域，它通过分析水流方 ［Ｊ］．辽宁工程技术大学学报，２００７，２６（４）：６３０．６３２． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｚｏｎｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ ｗａｔｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊ ＣＨＡＮＧ Ｋｕｉ （Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒ Ｗａｔｅｒ ＳｙｓｔｅｍＰｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄＤｅｓｉｇｎ ｏｆＣｈｉｎａ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＵｒｂａｎＰｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄＤｅｓｉｇｎ，Ｂｅｏ＇ｉｎｇ １０００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｒｂａｎ ｇｒｉｄ ＤＥＭ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ ＡＲＣ／ＩＮＦＯ，ａｎｄ ｕｒｂａｎ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃａｔｃｈｍｅｎｔｓ ｂａｓｉｎ ｗｉｔｈ ｓｕｂ．ｃａｔｃｈｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｂｕｉｌｔ ａｕｔｏｍａｔｉｃ．Ｔｈｅ ｒｅ． ｓｕｉｔｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒａｉｎａｇｅ ｚｏｎｅ ｉｓ ｅａｓｉｌｙ ｏｐｅｒａｂｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｈｅ ｅｆｔｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｚｏｎｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ，ｄｒａｉｎａｇｅ ｚｏｎｅ，ｕｒｂａｎ ｗａｔｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ