第一章 绪论
1.1研究背景、意义
广东省每年雨季持续时间长，近年来的强降雨导致各城市受暴雨内涝灾害的严重影响，加上城市化进程中城市道路路网脆弱性高，排水系统老化、堵塞等因素共同造成了“落大雨，水浸街”的尴尬局面，内涝积水引起的交通拥堵扰乱居民的正常出行，对人民财产和生命构成极大的威胁。2016 年 5 月 19 日，广东北部、西部、珠江三角洲市县和汕尾市出现暴雨到大暴雨，部分地区特大暴雨，全省共 26 个气象累计降雨超过250mm，376 个站点累计降雨在 100~250mm，茂名记录得到全省日降水 455.2mm，突破当地历史极值，多地出现严重的内涝情况。2018 年 8 月 29 日，50 年一遇特大暴雨袭击中山，全市共 15 个指标站雨量超过 100mm，三乡录得全市当日最大日雨量 356.8mm，部分道路面积水深达 1.5m，同一天，汕头市 4 个区 45 个镇街道被淹，惠州、珠海、东莞、深圳出现不同程度灾情。2019 年 4 月 20 日，强降水袭击广东，广州市气象灾害雷雨大风Ⅱ级应急响应启动，东莞市共有 17 个镇街记录超过 50mm 的降水，最大降水量出现在中堂，水深为 78.2mm，多地出现内涝，交通严重受阻。以上实际情况都表明暴雨内涝会对我们的正常出行带来极大的影响。
城市内涝现象频发，这无疑给正常的道路交通出行带来诸多不便，对于道路系统来说，暴雨内涝不仅会导致交通基础设施的破坏，而且会使交通系统处于瘫痪状态，为缓解暴雨内涝交通拥堵问题，保障城市可持续性发展，改善城市环境，建设宜居家园，加快推进粤港澳大湾区建设，基于海绵城市理念下城市发展新模式，城市内涝对交通的影响研究十分必要，对当前的城市化道路建设和改造也具有重要的意义。继 2012 年海绵城市理念在国内提出之后，城镇化建设引入海绵城市理念已经在国内悄然铺开，随后住建部、国务院办公厅相继引发关于海绵城市建设的指引和指导意见，并且于 2015 年多部门宣布我国第一批海绵城市试点城市包括重庆、厦门、武汉等 16 个城市，开始进入规模式探索海绵城市建设。与过度依赖排水管网“快速排放”不同，海绵城市是解决暴雨内涝源头问题的方法之一，它是通过雨水渗透、土壤蓄存来削减洪峰、延缓洪峰出现时间，减轻排水系统压力，从而缓解交通拥堵。
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1.2国内外现状研究
1.2.1 暴雨内涝方法研究
暴雨内涝模型情景模拟是建立在可能发生的暴雨内涝情景基础上，采用特定的水文、水动力模型模拟降雨发生、地表径流、下渗和演化趋势的过程，并利用地理信息系统技术发掘内涝空间分布和积水深度可视化的研究方法[1-2]。城市雨洪模型分为物理性、概念性和经验性三类模型[3-4]，经验性模型可以说模式较为传统，物理分析机理过程存在明显的缺陷，因为经验性模型的建模运作是单纯依靠人工的数据运作来执行命令的，这在现实中运用存在一定的弊端。概念性模型是在经验性模型的基础上又改进了一步，能够模拟出水量动态平衡的过程，这种模型已经能够广泛应用于雨水雨量、排水设计研究、防洪防捞[5]。物理性模型相对要求较高，与前两者对比具有更强的物理机理基础，水动力理论是构建模型的理论依据，不仅能够模拟水量动态平衡过程，而且在水文水利要素间的关系变化、在空间时间演变上的算法更为精确复杂，具有实际应用价值，在雨洪模型研究中前景广阔[5]。
国外城市雨洪模型的发展经历了不同产品和研发的迭代更新，就通用性模型而言，1971 年美国环境保护署开发的 SWMM 模型软件可用于地表径流、下渗和演化等过程的研究，是目前沿用最早的也是应用最广泛的城市暴雨雨洪模型[6-8]，1974 年美国陆军工程团开发的 STORM 模型软件能够满足于内涝溢流、水质水量模拟的情况分析研究，并且，适用于合流制排水系统，是研究领域的突破[9-10]，1978 年英国 HR Wallingford 公司开发的 Wallingford 模型软件广泛应用于城市管网内水量、水质模拟、排水系统设计规划和实时运行管理等方面的研究[11-12]。
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第二章 研究区域概况
2.1区域概况
东莞市概况情况资料主要来源于东莞水务局、国土局、规划局、交通局和东莞统计年鉴。
（1）区位条件
东莞市位于广东省中南部，是珠三角世界级城镇群中的地区性主中心。地理坐标为东经 113°1＇~114°5＇，北纬 22°9＇~23°9＇。东西长约 70.45km，南北宽约 46.8km。北接广州，南连深圳，毗邻香港，区位条件得天独厚，是粤港澳大湾区的战略节点、中心地带和特色枢纽型城市。全国 5 个不设区的地级市之一，东莞行政架构扁平化，有 4个街道办事处、28 个镇、1 个园区和 1 个新区。
（2）经济社会情况
自 2016 年开始，东莞户籍人口加速增长，2018 年户籍人口达 231.59 万人，占常住人口比例为 27.6％。
2018 年东莞实现地区生产总值 8278.59 亿元，比上年增长 7.4%，增速高于同期全国（6.6%）、全省（6.8%）的平均水平，从各产业看，东莞第二产业增加值 4027 亿元，增长 6.9%；第三产业增加值 4226 亿元，增长 7.9%。由此看出东莞的城镇化率已经很高，第三产业已经成为东莞经济发展的重要产业支柱。
（3）自然地理
东莞市地貌以丘陵台地和冲积平原为主，丘陵台地占 44.5%，冲积平原占 43.3%，山地占 6.2%。东南部多山，尤以东部为最，山体庞大，海拔多在 200~600m，坡度 30°左右。中南部低山丘陵成片，为丘陵台地区，东北部接近东江河滨，海拔 30~80m 之间，坡度小，地势起伏和缓。西北部地势较低，是冲积平原，而西南部则受潮汐影响较大的地区。
根据东莞市城市专项规划，对规划区的下垫面分为水体、绿地（含耕地、草地、园地、林地）、道路、屋顶和铺装、裸地。其中绿地占比 37.83%、水域 13.65%，生态要素面积合计占市域面积 51.48%，说明生态本底良好，有一定雨洪控制力；开发建设用地（屋顶铺装和道路）占比 44.73%，绝大部分为硬质化下垫面，需要加强径流控制。
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2.2内涝防涝情况
（1）排水体制
全市以合流制为主，其中松山湖高新技术产业开发区、东莞生态产业园区基本建成分流制外，中心城区和茶山镇存在部分分流制区域，其他镇基本为合流制。
（2）防洪（潮）体系
东莞的防洪分区可划分为东江干流、东引运河和寒溪水流域、石马河流域、东江三角洲和临海区域、茅洲河流域 5 个防洪（潮）区。
通过多年建设，东莞市已初步确立了库、堤、泵、闹结合的防洪工程体系。目前，结合东江上游新丰江、枫树坝和白盆珠三大水库调控，东江堤围中，东莞大堤已达 100年一遇防洪标准，挂影洲围已达 50 年一遇防洪标准，潢新围部分堤段按 50 年一遇标准完成达标，万江堤围基本按 50 年一遇标准进行建设：三角洲堤围中，道溶联围、倒运海堤已完成达标加固，寒溪河堤围部分工程开始按照 50 年一遇标准建设，寒溪水和东引运河的石鼓、赤岭等水闸重建工程已经完工，塘板水闸正在建设。同时，流域内各中型防洪水库和主要小型水库的除险加固工作已基本完成。目前东莞的防洪体系已初步形成，已经建成堤防 941.69km，水闸 482 座。东莞市域共有各类排水泵站 253 座，其中中型以上排水或者供排水结合的泵站有 119 座，规模在 20m3/s 以上的排站有 16 座。
（3）内涝
每逢暴雨，东莞市总有些地段会出现内涝现象，“雨中看海”的现象并不少见。经过多年整治，目前全市区域的易满点数量和水浸情况已得到一定缓解，但根据相关统计，全市仍有 131 个易满点需要在近期逐步进行整治。131 个易满点分布于 29 个镇街，目前均已纳入分期分批整治计划，其中一般易涝点 48 处，较严重易满点 41 处，严重易满点42 处。根据计划，第一第二批整治项目 74 个易涝点的整治工作将于 2017 年全面启动实施，第三第四批 57 个易涝点将在 2019 年启动。
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第三章 SWMM 模拟分析.............................16
3.1 SWMM 模型.....................16
3.2 数据预处理.............................16
第四章 内涝积水对道路通行能力影响.......................... 32
4.1 研究背景...............................32
4.2 研究范围交通情况..........................32
第五章 海绵化改造对城市内涝及交通的影响............................... 40
5.1 概述........................................40
5.1.1 海绵城市与低影响开发....................................40
5.1.2 海绵化改造的目标与原则.................................41
第五章 海绵化改造对城市内涝及交通的影响
5.1概述
5.1.1 海绵城市与低影响开发
海绵城市（sponge city）通俗讲是指城市下垫面在下雨时能够像海绵一样吸水蓄水，在需要的时候又能将水释放出来利用[44]。
海绵城市建设，是指通过综合采取“渗透”、“停滞”、“蓄存”、“净利用”、“排水”等措施，在城市建设中加入理念元素，让人民的生活环境更加宜居，让人与自然更能融合一起，节约资源，建设和谐城市。建设海绵城市，必须将低影响开发、城市基础设施建设和自然生态系统的保护与修复等有机结合，全面开展城市涉水系统的优化整合、系统建设，从而实现海绵体保护、改善水环境、修复水生态、保障水资源、弘扬水文化的目标[44]。
低影响开发（low impact development，简称“LID”）指在城市开发建设过程中，通过生态化措施，尽可能维持城市开发建设前后水文特征不变，有效缓解不透水面积增加造成的径流总量、径流峰值与径流污染的增加等对环境造成的不利影响[44]。
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第六章 结论与展望
6.1结论
本文通过构建城市暴雨内涝的雨洪模型，对暴雨情况下城市内涝积水对交通通行的影响做关联性研究，通过低影响开发设施进行海绵化改造后，对比相同天气下的交通通行能力和服务水平，以东莞市道路片区为例进行实验和分析，主要结论如下：
（1）基于 SWMM 模型构建了研究区城市雨洪模型，通过实例对模型进行了验证，表明模型在研究区有较好的适用性；基于东莞市暴雨强推公式和芝加哥雨型，模拟出不同暴雨重现期下（1a，2a，5a，10a，20a，50a 一遇）内涝的情景，研究区出口洪峰流量、溢流量、溢流时间和溢流点均随重现期的增大而增大，结果表明随着重现期的增加，研究区内涝的情况越来越严重。
（2）利用 Origin 数据分析软件分析积水深度和行车速度间的关系，通过拟合曲线得出积水深度和行车速度间的函数公式；根据现场实测的 OD 交通量调查以及现场道路交叉口真实情况数据，构建了研究区交通模拟仿真模型（Synchro），模型具有较好的适用性，表明研究区部分道路交叉口通行能力和服务水较弱。
（3）结合海绵城市理念，设置了对研究区进行海绵化改造方案（如增加透水铺装、植草沟、生物滞留设施、下凹式绿地、调蓄池等），利用雨洪模型和交通仿真模型进行模拟，总结出海绵化改造能起到减少洪峰流量、溢流量、溢流点数的作用，有效降低城市内涝风险，提高内涝引起的交通通行能力的服务水平，同时对道路海绵化改造的经济、社会、环境效益评价分析，表明海绵化改造有利于改善城市交通系统，促进社会可持续发展，节约成本和提高经济效益。
参考文献（略）