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。     

海绵城市绿色屋顶降雨径流模型构建及建议研究

水文模型的构建及参数敏感性分析是提高绿色屋顶的降雨产流模拟精度的关键步骤,课题组运用HYDRUS-1D计算模拟绿色屋顶削减降雨径流过程,设定初始条件和边界条件,并进行模型率定及参数敏感性分析,结果表明:饱和含水率、参数N值对于海绵城市绿色屋顶的径流特性影响最为明显,是决定产流时间和产流量的主要因素,残留含水率对各种雨强...     

多普勒天气雷达资料在城市内涝预警的应用

多普勒雷达是灾害性天气如暴雨、冰雹等的监测预警预报的重要手段,也是定量估测高时空分辨率大范围降水的先进工具。通过广州雷达站历史典型降雨场次的雷达资料来确定雷达定量估测的降雨量,作为东莞内涝模型监测预警的降雨数据输入,进行东莞城区内涝预警监测。用基于一维及二维非恒定流的基本控制方程的内涝模型系统算出典型场次暴雨的东莞城区内涝积水深度(风险级别)。实例研究表明,应用天气雷达估测降雨结果应用于城市内涝监测预警的优势效果,即充分发挥雷达探测降雨的优势,为内涝的监测预警延长了预见期。     

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。     

城市内涝风险评估及风险管理对策研究

以常州市某地区为研究案例，采用内涝积水情景模拟定量分析雨水系统设施的排涝能力及积水情况，构建了基于“危险性、脆弱性、暴露性”的内涝风险评估指标体系，科学评估内涝风险等级。在风险评估基础上，提出排涝方案调整、风险避让、风险应对等管理措施。研究结果表明：(1)采用多因子分析评估内涝灾害的影响，使得评估结论更综合，能够为内涝治理提供可靠的依据。(2)城南片防涝由“完全自排”调整为“低水位立足自排、高水位灵活抽排”能够有效降低片区积水风险。(3)滨河洼地风险片区宜优先布局亲水性用地或设施，对确需建设的其他类型用地，明确规划竖向高程不应低于3.9 m。(4)应注重绿灰结合的风险应对，加强源头管控和公共海绵设施建设。     

LID措施在老城区内涝风险管理中的应用

选取浙江省桐庐县老城区作为研究区域,以构建SWMM模型为研究手段,选择雨水收集桶、植被浅沟、透水铺装和绿色屋顶4种LID措施,并根据当地实际情况对组合布设方式进行了优化。分别对传统开发情形和LID开发情形下老城区遭遇1年一遇、2年一遇、5年一遇重现期暴雨时的积水深度和范围进行了模拟分析。结果表明,LID措施能够削减洪峰流量,推迟峰现时刻,显著减少内涝积水深度和范围,降低了老城区所面临的内涝风险。     

武汉海绵城市的公众认知调研

我国海绵城市建设继设立30座试点城市之后进入全面推进阶段,然而当前较低的公众参与程度将影响海绵城市长期可持续建设与发展。以武汉市青山区海绵城市试点区域为例,开展了公众对海绵城市的概念、效果和集资方式的问卷调查研究,775份有效问卷的结果分析表明,在海绵城市的概念与效果方面,82%的受访者对海绵城市有不同程度的了解,年龄小、学历低、在汉居住时间短、月收入低的群体对海绵城市的了解情况较差;年长者主要通过电视和报纸了解海绵城市,而中青年人群主要通过手机APP了解海绵城市;八至九成以上受访者在不同程度上认可海绵城市在减轻城市内涝、增加城区绿化面积、提升生活条件和提高房地产价格方面的效果。在集资方式方面,七成以上受访者认为公私合营比政府单独出资更有利于经济持续性发展,但仍有接近一半的受访者首选了政府出资的集资方式,年龄越大的受访者选择政府单独出资的比例越高,而认为内涝由多种因素造成或认为海绵城市具有缓解城市内涝和提升生活条件效益的受访者更加认同采用多种方式为海绵城市建设集资。研究可为增强海绵城市建设公众参与度及公众出资等提供参考。     

降雨雨型对城市雨水系统内涝弹性的影响

为探究降雨雨型对城市雨水系统内涝弹性的影响,基于MIKE FLOOD平台,以济南市新旧动能转换起步区大桥分区为研究对象,对7种重现期、3种降雨历时和3种雨峰系数的设计降雨雨型进行内涝过程场景推演,并结合层次分析法,以积水量、积水面积和平均积水深度为基础量化系统内涝弹性。结果表明：积水量峰值、积水面积峰值均随重现期、降雨历时的增大而增大,平均积水深度波动较大;系统性能前后主要发生两次波动,分别由降雨强度变化和研究区大部分洼地深度较浅导致;随着重现期的增加,系统内涝弹性越小,单位雨峰系数引起的系统内涝弹性极值对应的降雨量差异越来越大,整体上,降雨雨峰越居中和降雨历时越大,系统内涝弹性越小。     

DRAINMOD模型参数灵敏度分析

参数灵敏度分析对于合理确定模型参数具有重要意义。以五道沟水文水资源实验站为研究区域,采用局部灵敏度分析方法分析了DRAINMOD模型逐日排水量对侧向饱和导水率k、排水系数D.C以及地表最大积水深度Sm的灵敏度。理论分析与计算表明：不同的参数在不同的阶段对排水过程的影响呈现不同的规律,土壤侧向饱和导水率对排水过程的模拟结...     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

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。     

基于区域排水模型的地下空间内涝危险性评估

极端降雨及城市硬化率过高导致近年城市内涝频发,地下空间在抵御内涝时处于劣势。现有针对地下空间内涝的研究设计多采用单一的求解水动力学模型方法来模拟地下空间雨水入侵特性,极少考虑区域雨水产汇流过程。为预测不同降雨强度下地下空间的内涝危险性,提出将区域排水系统纳入地下空间内涝计算模型,详细介绍了雨水产汇流及侵入地下空间的水文水力学模型计算原理。以城市下穿隧道为例,运用该模型评估隧道在不同降雨强度下的内涝危险性,可为防涝管理及应急救援提供依据。     

间接地下滴灌导水装置规格参数模型研究

根据灌水过程中质量守恒原理建立了导水装置规格(直径,高度)参数求解模型,该模型中综合考虑了滴头流量、灌水定额、土壤水力特性参数以及活动水位等因素对导水装置规格的影响。通过室内恒定水头积水入渗试验的设计和研究,定量化了土壤水力特性参数对导水装置规格参数模型的作用,并研究了导水装置内水位深度的动态变化规律。结果表明,当忽略导水装置内积水深度的动态变化对土壤水力特性参数的影响时,与一维垂直入渗规律相似,导水装置内积水入渗累计入渗量与时间的关系可用菲利普公式进行拟合,但在土壤类型一定时,间接地下滴灌的参数渗吸系数S和稳定入渗速率if还与土壤上方的积水面积有关。当滴头流量大于土壤入渗速率时,导水装置内开始产生积水,且积水深度处于不断上升的过程。该模型的建立为间接地下滴灌导水装置规格的选取提供了理论指导。     

广州市移民新村内涝控制方案研究

遭受暴雨与内涝的侵袭和困扰,是我国城镇在经济发展过程中遇到的普遍问题,在广州地区表现尤为突出。基于暴雨强度公式,应用芝加哥降雨过程线对广州市在不同重现期暴雨进行时程分配,得到1~50a5种典型暴雨重现期的设计降雨过程。采用SWMM模型,选取广州市一典型移民新村作为研究对象,将其排水系统进行概化,模拟在实际暴雨情景下入水口流量、节点积水和管渠满载情况,并与实际监测数据对比,以验证模拟的准确性。模拟不同重现期设计暴雨过程研究区内涝情景,考察不同暴雨强度下内涝点数量、积水程度和管网负荷,以探寻研究区域内涝的限制性因素,并基于此提出内涝控制措施。     

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。     

城市降雨径流模型研究及模拟比较

随着城市化进程的不断加快,城市水文过程发生着剧烈的变化,深入研究城市地区的水文变化规律及城市发展对水文特性的影响过程,可以为城市降雨径流的模拟计算提供理论支撑,结合武汉市汉阳区十里铺的特点,在充分了解其地表产汇流机理和过程的基础上,利用水文学、水力学等知识,构建了城市降雨径流计算模型。由于本次地表产汇流采用了几种方法,故分别进行了组合,得到不同组合下十里铺小区的城市降雨径流计算模型;结合收集到的实测降雨和排水流量资料,对模型进行参数率定及验证;结果表明,本次所建的模型结构是合理的。     

分布式水文模型EasyDHM在增江流域的应用研究

为精细描述增江流域水文循环过程,基于分布式水文模型EasyDHM,实现对增江流域产汇流过程的模拟。首先对EasyDHM模型中的众多产汇流参数进行了敏感性分析,然后对其中敏感度较高的参数进行了优化。经参数优化后,三个断面的水文模拟精度在率定期和检验期均较高,说明EasyDHM模型在增江流域应用良好,可为流域水资源的管理、水资源合理利用以及流域洪水预报,起到科学支撑作用。     

石家庄市城市内涝气象风险监测预警系统研制及应用

充分考虑石家庄市城市防汛工作的特点和需求,基于城市内涝水动力模型,建立了石家庄市城市内涝气象风险监测预警系统,并对系统的功能结构、系统框架和模型构建原理进行了详细介绍。系统以2017年一次典型强降水过程引发的积涝为例,对系统进行验证对比,结果显示系统在功能实现、模拟精度及运行稳定性等方面都能达到预期设计目标,能够满足业务使用需求。     

基于遗传算法的LID设施优化布设

在系统化全域推进海绵城市建设的背景下,低影响开发设施布设对城市雨洪过程具有重要影响。以江苏省宜兴市区为研究对象基于暴雨洪水管理模型SWMM建立研究区雨洪模型,考虑以径流总量削减率、悬浮物负荷削减率、生命周期成本、低影响开发设施占地面积建立综合目标函数,通过权重调整目标参数的优先级,运用遗传算法求解得到不同情景下低影响开发设施的最佳布设方案。结果表明：(1)在同等权重条件下,生命周期成本对优化计算的影响远大于面积,径流总量削减率与悬浮物负荷削减率影响较小;(2)位于管道上游的小面积汇水区内低影响开发设施的优化布设易受降雨重现期影响。研究成果可为海绵城市建设中低影响开发设施的优化布设及城市内涝防治研究提供参考。     

模型分析下的汇水区划分方式对水文模拟结果的影响研究

在模型模拟过程中,子汇水区的划分对水文结果的影响成为学界研究的一个重要问题。分别构建了软件自动划分汇水区和传统手动划分汇水区两种MIKE FLOOD模型,分别从一维管网模型和二维淹没模型结果进行对比。结果表明:软件自动划分汇水区的方式管网流量更加集中,管道超载数量和内涝程度均高于传统手动划分汇水区。