不同城市化程度对杨洼闸排水区产汇流影响研究

不同城市化程度背景下,城市区域下垫面差异所引发的产汇流机理改变,进一步加剧了城市区域洪涝灾害。本文针对城市化进程较快的北京市通州区,选取区域内杨洼闸排水区为研究对象,根据Landsat卫星影像数据,采用多主题指数组合技术分别提取研究区2010年和2015年城镇用地数据,基于两种不同的城市化程度设置模型不透水率,构建SWMM模型。通过设置不同重现期暴雨情景,定量分析不同城市化程度洪水特征的变化。研究结果表明:研究区在两种城市化程度背景下一年一遇设计暴雨时的径流系数差值为0.13,从五十年一遇设计暴雨开始2010年和2015年径流系数较接近,由城市化引起的不透水率改变对研究区径流系数的影响逐步减弱。洪峰流量与城市化程度则始终表现出较强的正相关性。一年一遇设计暴雨时2015年峰现时间比2010年提前了3 h,从五十年一遇设计暴雨开始峰现时间不变,原因是强降雨条件下流域内流速较快,减小了城市区域因汇流路径复杂导致汇流时间延长的影响。     

基于SWMM研究不同断面形式对雨水管网排水能力的影响

随着城市发展,城市内涝问题日益严重。同时,人们对城市内积水现象的容忍程度也随生活水平的提高而日益下降,以致城市内涝问题成为一个国际性热门话题。以市政雨水系统为对象,利用暴雨管理模型(SWMM)对研究区域在设计暴雨重现期P=10、30、50、100a情形下不同断面形式以及淤泥累积对市政管网排水能力的影响进行了分析。为新建、改建和扩建城市排水管网提供科学参考和依据,以减少暴雨给城市带来的涝灾损失。     

应用DRAINMOD对测坑控制排水条件下地下水位的模拟分析

为研究控制排水措施对农田地下水位的影响,在湖北省荆州市四湖工程管理局丫角排灌试验站进行了测坑控制排水试验,并利用DRAINMOD模型对不同试验方案下地下水位进行数值模拟。模拟结果表明：在棉花生育期内,地下水位模拟结果和实测结果的一致性较好,该模型可有效地模拟预测水测坑控制排水条件下地下水位特性;控制排水措施能有效调控地下水位．     

基于SWMM模型的低影响开发模式在城市雨洪控制中的研究

随着我国城镇化水平的提高,城市内涝问题日益突出。研究选取华北地区某区域,利用暴雨管理软件SWMM构建了该区域降雨径流模型,模拟了不同重现期设计下的排水管网运行状况。在此基础上,模拟了雨水桶、下凹式绿地、透水铺装、绿色屋顶4种低影响开发(LID)措施单独布设以及组合布设这5种方案的径流控制效果。研究发现,在该研究区域内,采用LID措施的五种方案都可以减少径流总量并削减洪峰,在径流总量削减效果上,组合布设LID下凹式绿地透水铺装雨水桶绿色屋顶;在洪峰流量削减效果上,组合布设LID雨水桶透水铺装下凹式绿地绿色屋顶; LID设施在低重现期下径流削减效果显著,随着暴雨设计重现期的增大,LID设施的径流削减效果降低,但仍可以起到径流迟滞作用。     

某城区下凹式绿地、生物滞留对降雨径流的影响

近年来,城市不断发生暴雨灾害,人们的财产安全受到严重威胁,原有的自然水文循环机制变异,导致城市内涝灾害频发。文章选取暴雨洪水管理模型,模拟分析不同的低影响开发措施在不同降雨强度下的影响,并对模拟结果进行对比分析,主要LID措施包括下凹式绿地和生物滞留,并分析不同情景下对径流及洪峰流量的影响。     

基于SWMM的滞留池水文效应分析

暴雨调控措施对消减城市洪峰流量,改善生态环境具有重要的意义。滞留池利用孔、堰等出流设施对径流进行短时间的滞留及排放,从而达到消减洪峰的作用。通过ArcGIS及实测资料获得SWMM所需要的区域特征参数,以区域不透水比例作为输入参数代表区域的城市化程度,利用SWMM模拟软件,分别模拟了该区域城市化前即天然状态下、城市化后无调控措施及城市化后利用滞留池对2年、10年及100年设计暴雨进行调控的径流过程。模拟结果显示,城市化进程显著增大了洪峰流量,缩短了径流持续时间,滞留池在消减洪峰流量方面具有显著的作用,并可以恢复到该区天然状态下的水平;但是,滞留池本身并不能减少区域总的径流量。     

济南市城区增长背景下洪涝模拟研究

为准确规划评估未来发展条件下城市抗洪能力,以济南市城区为例,基于城市增长SLEUTH模型,预测研究区域到2035年城区增长状态。并在城市增长背景下建立济南城区二维洪涝模拟Caflood模型,针对济南市“0718”特大暴雨过程,通过模拟结果对比2007年与预测的2035年洪涝情景,进行济南市城区增长对暴雨洪水的影响分析。结果显示:SLEUTH模型校准结果较好,并准确预测城市增长状态;Caflood模型验证结果平均误差为0.135m;预测2035年淹没情景与2007年模拟淹没情景基本类似,但2035年淹没水深峰值提前,高危险性区域面积增加,且“南水北淹”情景更为严重。研究结果既验证了两个模型的有效性及适用性又能在一定程度上反映出城市增长对城市洪涝的影响,能为济南市城区规划以及防洪预警工作提供理论指导依据。     

区域划分对昌北工业园区的排水防涝技术的优化研究

以南昌市昌北工业园区为研究对象,构建SWMM(storm water management mode)暴雨洪水管理模型;再依据研究区土地性质、雨水系统分布、区域面积等划分为4个不同研究区,进行数字化建模。以一种整体-局部-整体的系统论研究法对昌北工业园区进行内涝分析与技术优化,力求提高其排水防涝标准。对不同研究区域进行水文情况分析,确定不同程度内涝区域并增设LID设施提高排水防涝能力,最后再进行整体区域的验证模拟。结果表明:传统情形下不同空间尺度研究区域均满足1 a排水,5 a排涝,LID设施的增设均使其提高至5～10 a排水标准,10～50 a不等排涝标准;再经整体区域校核模拟可知,整体研究区排水标准由1 a提升至3 a,防涝可由5 a提升至20 a;同时研究表明,研究区Ⅱ中由于调蓄池的存在可显著提高排涝标准,缓解城市管渠负荷,并为南昌市解决城市内涝问题提供了可靠的技术支撑。     

基于SWMM的城市河道闸阀优化控制的排水防涝模型研究——以猎德涌流域为例

针对近年来城市频发的内涝问题,以广州市猎德涌流域为例,基于SWMM模型和GIS技术构建了以城市河道闸阀控制为主的排水防涝模型,在设计降雨重现期分别为1、3、5和10年的情景下模拟该流域排水管网、河道的汇流过程以及河道闸阀的控制对管网排水、河道水位的影响,并根据4场实测降雨过程进行验证。结果表明,模型能较好地反映该流域的实际排水情况,对小型河流排涝具有一定的适用性;河道不同区域闸阀控制的优化方案可以实现对河段防涝水位的调控,为城市河涌流域的排水防涝规划、管理和闸泵控制的优先调度决策提供参考。     

新排水防涝标准下山地城市排水防涝规划研究

针对城市内涝灾害频发问题,在新修编的《室外排水设计规范》与城市排水(雨水)防涝规划编制大纲等文件的指导下,我国城市排水防涝工作已取得一定进展;以暴雨内涝灾害频发的湖北郧县(现已更名为十堰市郧阳区)老城区为研究对象,运用MIKE FLOOD水动力学计算软件构建模型,模拟区域降雨到排水行洪的各个环节,实现积水淹没模拟计算结果的可视化,并基于最新的排水防涝标准,根据模型研究结果结合SWMM软件与低冲击开发理念得出较为合理的内涝防治方案。     

虾稻共作产汇流过程中TANK-MIKE 11耦合模型的应用

以构建的适合于平原灌区虾稻共作田降雨-径流过程模拟的TANK-MIKE 11耦合模型为工具，对四湖流域典型虾稻共作田区进行区域排涝影响研究。模拟了在不同降雨标准下，虾稻田种植面积占比、虾稻田上限排水深等条件变化对四新垸农排区径流的影响，结果表明：在不同历时暴雨重现期下，相较于50%现有虾稻共作种植面积，当虾稻田面积为10%与90%时，外排水量分别增加6%～28%和减少3%～18%；在各种设计暴雨下，相较于1.2 m虾沟上限排水深，1.3m时洪峰流量减小3.01%～5.62%。1.4 m时洪峰流量减小5.79%～10.36%。     

基于城市雨洪模型的地表汇流方式选择——以郑州市为例

随着城市化的快速发展,城市下垫面的变化以及地形、地貌的复杂性将导致地表汇流方式的多样性。以郑州市区为研究对象,在子汇水区划分为2 200个情况下,SWMM模型的汇水模块选择PERVIOUS、IMPERVIOUS和OUTLET 3种地表汇流方式,分别分析了SWMM模型中不同的地表汇流方式对郑州市暴雨洪水模拟结果的影响。研究结果表明:OUTLET,IMPERVIOUS两种地表汇流的模拟结果与实测径流存在较大的差异,而PERVIOUS地表汇流的模拟结果与实测径流差异较小。通过结果分析表明,城市雨洪管理模型的PERVIOUS较适合郑州市地表汇流方式的选择。     

基于多模型耦合的城市内涝多视角分析

为了系统分析城市内涝发生机理,明确不同情景下的内涝风险和引发内涝积水原因,提出解决城市内涝问题的建议,以北京市清河内典型流域老龙口沟为例,利用InfoWorks ICM软件分别构建降雨-产流、管网汇流、河道汇流与地表漫流模型,并耦合形成精细化综合洪涝模型。在此基础上模拟不同暴雨情景下的管网排水状态、河道行洪与地表漫流过程。结果表明:雨水管网建设标准偏低,低于1年一遇雨水管网不达标率高达79%;河道抵御暴雨洪水能力较强,现状行洪能力高于50年一遇洪水行洪要求;内涝积水点多集中于低洼道路和建筑区低洼处以及河道拐弯处。通过模拟结果分析该流域的内涝积水问题由不透水下垫面比例高、管网排水能力弱、局部地形低洼、局地强降雨易发等多因素综合造成,研究可为内涝问题治理提供技术支撑。     

城市化地区市政排水与区域排涝关系研究

城市化地区的排水系统不仅包括由市政雨水管网构成的市政排水系统,还包括原属农田排涝范畴的区域排涝系统。2种排水系统遵循不同行业规范,采用的暴雨选样方法、设计标准、频率分布模型、设计流量计算方法等各不相同。针对水利区域排涝和市政排水的特点,研究了不同暴雨选样导致的重现期的差别、频率分布模型异同,给出了采用不同暴雨选样方法重现期的衔接关系和频率分布模型的转换关系,并分析了2种排涝体系常用的推理公式法的异同性和适用性,为城市排水工程规划提供了指导。     

探讨城市暴雨模拟研究

快速城市化改变了城市的水循环,加剧了城市暴雨洪涝问题.对城市雨洪地面产汇流计算,城市暴雨集水模拟研究的水文学、水动力学方法现状进行了阐述,介绍了城市雨洪模型的发展历程,分析了适用性较好的SWMM、In-foWorks、MIKE等雨洪模型的应用现状,以此为现阶段城市洪水模拟的运用提供参考.     

SWMM模型在城市雨水管网改造中的应用

结合研究区特点,运用SWMM模型构建集防洪、排涝、排水于一体的暴雨内涝模型,模拟城市内涝,分析不同重现期降雨过程下地表径流、检查井溢流、管道超载情况,评估雨水管网系统的排水能力。根据对研究区管网超载现状的分析,总结管道排水能力不足的原因,探究提升管网系统排水能力与缓解内涝风险的措施,提出管网优化设计方案,并模拟分析改造方案的效果。研究对其他类似城市具有借鉴意义。     

基于HYDRUS的黄土高原丘陵沟壑区土壤水分入渗模拟

根据黄土高原丘陵沟壑区小流域的观测资料,利用HYDRUS软件建立了该区域的土壤水分运移模型,分析了在降水条件下沟道不同地理位置及不同土层深度下土壤水分的分布规律,将模拟结果与实测数据进行了对比验证,同时利用该模型对暴雨条件下土壤水分的运移进行了模拟。结果显示,建立的模型能够较好地反映当地土壤水分的运移状况,模拟结果显示暴雨结束后,上游20及40 cm深处土壤水分含量降低相对较快,下游40 cm深处土壤水分含量降低最慢,且保持了较高水平。     

基于SWMM模型的城市排水管道优化研究

近年来频繁的城市洪涝灾害严重影响了城市发展和社会生活,从城市水文学和水力学的角度,结合遥感数据、城市规划数据和水文资料,通过耦合气象、水文和城市雨洪模型SWMM,模拟研究区域暴雨洪水产生过程,利用ArcGIS和地形资料预警淹没范围和水深,分析洪涝风险的时空分布,结合地下管网排水能力分析对管道进行优化设计,进而为城市排水系统的规划设计提供可靠科学基础。     

SWMM模型在城市排水防涝系统能力评估中的应用

以SWMM模型为模拟平台,建立研究区城市排水防涝系统联合评价体系。以基础信息平台为基础,结合不同重现期降雨过程对研究区排水防涝系统进行模拟分析,分析在不同重现期设计暴雨下,排水管网的承载能力、积水面积、易积水点、积水深度及积水时间等,并给出内涝易发区缓解措施,以期对制定防汛抢险预案提供科学依据。研究中所使用的模拟方法具有一定的通用性,可供其他城市排水防涝系统能力评估时参考。     

基于Copula函数的不同历时暴雨组合分析

城市的管道排水系统和区域排涝系统两者设计历时及设计标准存在差异,会造成管道排水与河道排涝工程运行不衔接,基于沭阳县1981-2015年的降雨数据,经过拟合精度分析选取合适的边际分布函数,采用Copula函数建立年最大2 h短历时管道排水暴雨和其对应时段的最大1 d长历时区域排涝暴雨的联合分布概率模型,计算超过某一设计值的短历时暴雨与超过某一设计值的长历时暴雨的同现重现期,在短历时暴雨不超过某一设计值的条件下长历时暴雨超过某一设计值条件重现期,研究结果可为城区排水防涝系统的建设提供科学依据,保障城区排水防涝安全。