基于ANUGA和SWMM耦合模型的车陂涌流域内涝模拟分析

为探究设计暴雨雨峰位置对城市内涝的响应规律,以广州车陂涌流域某片区为研究区,基于ANUGA和SWMM构建耦合模型AGSWM,采用实测降雨的流量和内涝数据对AGSWM进行验证,并对不同雨峰位置的设计暴雨情景进行了内涝模拟与分析。结果表明：耦合模型AGSWM具有良好的模拟精度,能够较好地反映车陂涌内涝时空演进过程;在低重现期后峰情景和高重现期中峰情景下,内涝积水总量、总淹没面积、重度内涝等级的淹没面积和重度内涝等级的易涝点最大水深较大;在低重现期前峰情景、高重现期后峰情景下,积水峰现延迟时间较长。     

设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响分析

降雨是城市内涝的主要诱因之一,不同降雨特征对于城市内涝风险的影响也有所区别。为了进一步挖掘降雨特征对城市内涝风险的影响,采用综合流域排水模型（InfoWorks ICM）构建了我国南方某城市的内涝模型,系统分析了设计降雨的雨型和历时特征对城市内涝模拟结果的影响。在4个重现期的3种降雨雨型和3个降雨历时条件下,共计36个不同降雨情景对研究区的内涝情况进行模拟。通过对比不同模拟情景下的积水深度、积水面积以及积水量等结果发现：在相同降雨雨型和重现期条件下,降雨历时对积水深度的影响有一定的差别;在不同降雨雨型和降雨历时模拟情景中,积水点的位置基本保持一致,而积水面积受降雨雨型和降雨历时的双重影响;峰值积水量受降雨雨型影响较大,受降雨历时影响较小,而积水总量受降雨历时影响较大,受降雨雨型影响较小。研究中量化分析了不同设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响,旨在为合理地开展城市内涝预警以及应急管理等工作提供依据。     

海绵措施防洪排涝影响定量分析研究

为了量化海绵措施对城市防洪排涝的影响,以典型城市区域万泉河流域为例,基于InfoWorks ICM构建综合洪涝模型,参考北京市地方标准,开展海绵措施规划与流域现状下垫面下不同重现期设计暴雨多情景对比分析。结果表明:海绵措施能提高雨水管网排水能力,使得高于10 a一遇标准的管长增加7.59%,管段数增加8.98%;同时增强河道行洪能力,在10 a一遇至50 a一遇暴雨重现期下,峰值流量削减19.72%～39.36%,径流总量削减26.45%～37.88%,沿线入清河口最高水位平均下降0.35 m;还能缓解流域内涝积水,在5 a一遇至50 a一遇设计暴雨情景下,最大积水深度减小0.04～0.29 m,积水总面积减少14.89～45.13 hm~2,积水总量减少30 399.97～110 114.24 m~3。     

基于SWMM和InfoWorks ICM模型的大红门排水区暴雨内涝模拟

为探究不同暴雨情景下北京市大红门排水区内涝过程演化规律,构建SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合城市暴雨内涝模型,模拟分析了大红门排水区不同重现期降雨下管网排水能力、地表淹没情况及内涝危险性。结果表明：SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合模型在大红门排水区暴雨内涝模拟中具有较好的适用性;大红门排水区70%以上的管道排水能力不足5年一遇设计标准,随着降雨重现期增大,溢流节点和超载管道数量增多,超载时长增加,但溢流节点超载时长增幅减小;易涝区和中高危险区主要分布在大红门排水区中部和东南部下凹桥区;随着降雨重现期增大,内涝区积水深度增加、积水范围扩大,0.2 m以上水深区域占比增加,低危险区主要向高危险区转化,较少向极高危险区转化。     

基于TELEMAC-2D模型的深圳洪涝风险评估

基于TELEMAC-2D模型构建深圳市深圳河流域洪涝仿真模型,选取两场实测暴雨(20180607和20180916)的内涝淹没资料对模型进行验证,结果表明所构建的模型具有较好的可靠性和精度。采用构建的仿真模型模拟暴雨重现期为50年一遇、雨峰系数为0.4条件下,降雨历时分别为30min、60min、90min和120min4种情景下洪涝发生的过程,获取积水深度、积水面积和流速等致灾因子,考虑不同流速和积水深度组合情境下对深圳河流域进行内涝风险评估。结果表明:随着降雨历时的增加,积水深度、积水面积和流速均增大；根据积水深度和流速对深圳河流域进行洪涝风险分区,中高风险区面积随着降雨历时的增加不断增大；中高风险区占流域总面积比例较小,但容易出现人员伤亡和财产损失,当出现中高风险区时,应及时发布信息,积极采取应急减灾措施。     

雄安新区起步区排水防涝规律研究

选择雄安新区起步区排水防涝系统作为研究对象,采用Infoworks ICM模型软件构建区域洪涝模型,分析排水防涝系统规律.模型结果表明,100年一遇长历时(24 h)2种设计雨型下东部细化区域最大积水深度均不超过0.15m,符合区域内涝防治标准.典型节点水位与雨峰、区域汇流特征呈现相关性,河岸漫流流量反映地表排水能力.受河道宽度、糙率影响河道水位分布呈现不均匀性,设置合理宽度的水系通道有助于河网水位的均匀分布.调整排涝泵站空间布局及启闭水位对模型结果影响不大,充分预降河道水位、调整泵站规模对模型结果影响较大,建议维持规划方案,汛期来临前对河道水位充分预降,以最大化利用规划泵站的排水能力.设置不同重现期及不同边界水位情景试验,探究一、二级排水标准衔接规律.不同情景下雨水管渠结合竖向设计均可以与100年一遇排水防涝标准相衔接.项托出流情景下5年一遇雨水管渠上游节点水位提升,因而与自由出流情景相比雨水管渠排涝能力相当.     

基于SWMM和ICM模型的城市内涝模拟分析

随着城市化的不断推进,极端水文事件如汛期强降雨、迅猛的暴雨导致的快速涝情,以及涝旱交替等现象,其发生频率和强度正迅速增加。本文以北京市某地区为例,在此基础上建立了城市一维雨水管网模型和城市二维地表淹没模型,进而制作城市内涝淹没图。通过分析内涝的影响因素并进行风险评估,深入了解内涝现象。研究结果显示,北京市的排水情况不容乐观,绝大多数排水管段的排水能力在10 a内仅能满足一次。这一状况不仅涉及管段数量,还包括管线长度,超过90%的管段排水能力均未达到10 a一遇的水平,约50%和40%的管段聚焦在1 a一遇和2 a一遇的降雨情景;伴随着降雨重现期的延长,峰值流量出现的时间变化较小。积水的起始时间和积水持续时间的演变趋势基本相同,在降雨重现期从1 a一遇到3 a一遇时表现出较大的变化,而在3 a一遇到100 a一遇时,变化渐趋稳定;随着降雨重现期的延长,积水深度和积水面积的变化强烈。在重现期为100 a一遇的情况下,积水面积占了总面积的45.22%,而积水深度则高达1.25 m。     

平原城市高度建成区暴雨内涝模拟及防治研究

针对平原城市高度建成区暴雨引发的城市内涝问题,以珠三角城市东莞市为例,基于MIKE FLOOD平台,利用MIKE URBAN、 MIKE 11和MIKE 21构建了城市内涝耦合模型。同时,结合历史暴雨事件提出一种长历时暴雨设计雨型,分析50 a一遇设计降雨重现期下东莞市中心城区暴雨内涝过程和积水特征,提出改善“大排水系统”排水能力的内涝治理措施并评估其实施效果。结果表明：东莞市中心城区内涝的主要原因为河道水流顶托及道路排水不畅,河道拓宽整治结合道路竖向调整可使管网溢流程度降低45%,内涝淹没面积减小73%。提高研究区内河、道路排水通道等“大排水系统”的排水能力对改善研究区域的内涝现状效果显著。研究成果可为平原城市高度建成区的内涝治理提供技术支撑。     

基于GIS和SWMM模型的城市暴雨积水模拟

以海口市海甸岛片区为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了该片区排水管网水力模型,提出了基于GIS和SWMM的暴雨积水计算方法,采用3场实测暴雨进行模拟分析,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明本文所提出的方法具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行模拟。结果表明:该模型较好地评估了该片区排水管网排水能力;另外对比了实测暴雨和设计暴雨的积水模拟结果,表明暴雨雨型对模拟结果有重要影响。     

济南市历下区立交桥区域暴雨内涝积水模拟

城市下凹式立交桥因其桥下路面常低于周边区域地形,极易形成城市区域的"人为滞水点",在遭遇降雨时频繁发生内涝积水灾害,对城市交通、行人和车辆的安全构成了严重的危害。因此,有效模拟城市立交桥区域的暴雨洪水淹没程度,对城市防洪减灾和交通应急管理具有重要的现实意义,同时可以为解决城市内涝问题提供重要的科技支撑。以济南市历下区立交桥为例,采用Mike Urban模型和Mike21FM模型,依据研究区域数字高程数据,2007年7月18日黄台桥雨量站实测3h降雨数据以及不同重现期的设计降雨过程,对立交桥区域的暴雨积水程度进行模拟计算与分析。研究结果表明,2007年"7·18"暴雨发生时,济南市历下区立交桥桥下最低洼区域积水深度可达近1.95m左右,其积水深度高于济南市100年一遇暴雨的积水深度。     

不同暴雨情景下的城市内涝响应特征分析

针对近年来频发的城市暴雨内涝灾害问题,以广州长湴地区为例,构建了基于SWMM和LISFLOOD-FP的内涝耦合模型,结合历史暴雨事件提出一种新的短历时暴雨过程设计方法,在此基础上设计了114种暴雨情景,探讨了不同暴雨雨型和集中度条件下的城市内涝响应特征。结果表明：单峰雨型下的溢流和淹没情况比双峰和均匀型要高;在单峰雨型中,峰后型暴雨的溢流峰值最高,峰中和峰后型暴雨的溢流总量较大,峰后型暴雨导致的整体淹没情况较严重;重现期小于50 a时芝加哥型(r=0.7)暴雨导致的淹没情况最严重,而重现期大于50 a时单峰Ⅱ型(峰后型)暴雨的淹没情况最严重;重现期为100 a时单峰Ⅱ型的淹没范围及水深比芝加哥型(r=0.7)暴雨分别高8%和64%;暴雨集中度每上升一个等级,溢流及淹没情况明显加重;目前常用的芝加哥雨型在一定情况下存在低估内涝的风险,建议在内涝分析时进一步考虑更危险的雨型以及暴雨的集中度。     

洪泽湖周边滞洪区暴雨内涝预报预警系统研究

洪泽湖地区进入梅汛期后多阵雨,局部暴雨,受洪泽湖及行洪河道高水顶托影响,洪泽湖周边滞洪区内涝水外排困难,常遇洪涝灾害。为了科学合理地分析暴雨内涝导致的洪涝风险,建立了一、二维耦合的水动力学模型,并基于Web GIS技术,构建了B/S架构的洪泽湖周边滞洪区暴雨内涝预报预警系统。系统可实时在线滚动显示雨量及关注点水位,进行实时或模拟超标洪水预警,对于保障洪泽湖周边滞洪区的防洪安全,加强淮河下游地区洪涝灾害风险管理具有重要意义。     

感潮地区涝区暴雨与承泄区上游洪水的遭遇规律

感潮地区内涝防治规划设计必须合理确定与设计暴雨相组合的承泄区设计潮位过程,而上游洪水会抬高承泄区潮位,对低潮位的抬高作用尤为显著,导致利用闸门抢排涝水非常不利,故需进行涝区暴雨与承泄区上游洪水的遭遇分析。以中(山)珠(海)联围为例,分别采用定性分析法和概率风险分析法分析中珠联围暴雨与承泄区磨刀门水道的上游西江马口站洪水的遭遇规律。定性分析结果表明,在每年的5—8月,中珠联围发生大暴雨时,有较大可能遭遇到西江洪水,尤其在6—7月遭遇概率特别大。概率风险分析结果表明,当中珠联围发生不低于20年一遇大暴雨和未发生超过20年一遇大暴雨时,马口站发生不低于频率为90%、频率为75%、多年平均、5年一遇、10年一遇年最大洪水的概率分别为15.21%、10.99%、6.58%、4.12%、2.93%和13.62%、9.80%、5.84%、3.65%、2.59%。     

南京地区暴雨变化特性分析

选取南京地区7个雨量站长系列逐时降水资料,分析暴雨时空分布规律与变化特性,并解析暴雨雨型特征。结果表明:南京地区暴雨时空分布不均性显著,市区年暴雨量和暴雨次数多于郊区;不同历时年最大降雨量总体呈现增大趋势,且主城区增加趋势更显著;暴雨以一般暴雨、弱暴雨为主,但容易引起内涝的短历时、高强度的暴雨频次呈现增加趋势,且主城区相对郊区增加趋势更显著;主城区弱暴雨、中暴雨和强暴雨分别具有14年、8年和3年的丰枯变化周期,特短暴雨、短暴雨和一般暴雨也都具有3年左右的丰枯变化周期;雨型(历时12 h暴雨)以容易引起内涝的单峰Ⅲ型雨型为主,加大了城市内涝防治压力。     

城市暴雨道路积水监测技术及其应用进展

针对日益频发的极端暴雨事件使得城市道路积水的问题,为获得及时准确的积水数据,从道路积水监测技术层面,梳理了人工监测、传感器监测、遥感和视频影像监测的技术原理及相关改进,对比分析了不同传感器监测的优缺点。在此基础上,总结了道路积水监测技术的应用情况,并就未来发展趋势进行了展望。分析认为,道路积水监测需充分利用现有的视频设备、改进遥感水体识别技术、构建多源立体监测网以及基于海量监测数据的雨洪物理-数字耦合模型等方面开展研发和应用,全方位提高城市的雨洪预警水平和能力。     

市政排水与水利排涝设计暴雨重现期衔接关系的分析

目前市政排水与水利排涝设计标准仍无规范统一的方法,为保证设计重现期内的暴雨能够顺利地排出,构建两者的衔接关系十分必要。采用广州市长序列降雨资料构建长短历时降雨量的重现期衔接对比关系,表明汇流历时长短不同是导致市政和水利两者标准中重现期相差较大的主要原因。分析了市政排水与水利排涝设计暴雨过程线的雨峰衔接对比关系。结果表明:市政排水与水利排涝设计暴雨雨峰的重现期大约存在5倍的衔接关系,即一年一遇的市政排水的设计重现期大约对应水利排涝5年一遇的设计重现期。     

基于情景模拟的城市内涝对道路交通的影响评估

以上海市中心城区为例,构建了城市内涝淹没数值模型,用于模拟50年一遇和100年一遇设计暴雨情景下的内涝,结合道路淹没模拟结果与车速衰减计算方法,叠加车速衰减结果与城市道路通行状态模拟,获取不同设计暴雨情景下高峰期和平峰期研究区路网运行状态。结果表明:城市内涝会导致道路交通服务水平显著下降,且道路运行状态与时段密切相关;高峰期内涝对道路交通的影响更加显著,主要表现为低服务水平的道路数量占比显著增加;50年一遇和100年一遇设计暴雨情景下,高峰期研究区道路平均通行速度较平峰期分别下降19.3%和37.4%。     

太湖流域平原河网降雨时程分布变化的洪水响应

近年来太湖流域平原河网地区洪涝灾害频发,居民的人身及财产安全受到了严重危害。降雨是导致本区域洪水的主要因素,其中最具代表性的降雨类型为梅雨和台风暴雨,由于二者时程分布特性有较大差异,其致洪机理也有所不同。以探究降雨时程分布对洪水过程的影响为目的,以太湖流域武澄锡虞水利分区为研究对象,采用MIKE 11与MIKE 21构建一、二维耦合水动力模型,利用实况洪水过程对模型进行率定验证,采用该模型对研究区域进行不同设计工况的模拟,讨论了次雨量、降雨历时以及降雨时程分布变化对太湖流域平原河网地区洪水过程的影响。结果表明:降雨时程分布对平原河网河道洪水过程有显著影响,其中长历时降雨对雨峰位置的后移较为敏感,短历时暴雨则受到降雨时间变差系数变化的影响较大,而次雨量变化则对二者都有显著影响。