北京市典型积水点金安桥内涝原因及治理措施效果分析

【目的】为了明晰内涝致灾机理，精准识别影响内涝的关键因素，诊断积水内涝原因并提出治理措施及优化比选方案，【方法】选取北京市典型积水点金安桥为研究对象，基于InfoWorks ICM构建精细化洪涝模型开展内涝模拟分析。【结果】结果显示：在1 a、3 a、5 a、10 a四种设计暴雨情景下，模拟得到金安桥最大积水深度分别为0.903 m、1.317 m、1.528 m、1.660 m,在10 a一遇设计暴雨情景下桥区积水将漫溢至金安桥站地铁口，出现地铁倒灌风险。【结论】基于模型模拟诊断分析得出，金安桥片区内涝原因主要为管网排水能力不足，局部地形地势低以及规划建设因素导致。模拟分析了管网提标、地形抬填、规划建设调蓄泵站及排水渠等四种内涝治理措施，治理效果依次为：地形抬填>规划建设排水渠>管网提标>规划建设调蓄泵站，设置了4种联用组合方案模拟内涝改善效果，其中方案四(管网提标+设置调蓄泵站+设置排水渠)效果最佳，区域排水能力达10 a一遇。研究结果可为精细化、系统化治理城市内涝问题提供技术支撑。     

北京市下凹式立交桥区低影响开发效果模拟

北京市下凹式立交桥等低洼区的内涝治理是防洪减灾工作的重点与难点。以北京市北三环安华桥桥区为研究对象,构建桥区一维雨洪模型,利用反映北京市不同雨强、由暴雨强度公式与芝加哥雨型公式推求得到的不同重现期设计暴雨,模拟低影响开发(LID)措施实施前后桥区的积水情况,从积水开始时间、积水持续时间以及积水深度3个方面分析了LID措施的洪涝防控效果。结果表明:LID措施对下凹式立交桥区内涝具有一定的防控作用,但随着暴雨重现期的显著增加,LID措施的洪涝防控效果明显减弱。研究成果可为海绵城市建设提供参考。     

基于SCS和GIS的不同降雨情景城市内涝过程模拟方法

针对城市暴雨内涝灾害频发的现状,基于城市暴雨强度公式、芝加哥降雨过程线模型、SCS(Soil Conservation Service)产流模型以及基于地理信息系统软件ArcGIS的局部等体积法,提出一种关于城市暴雨内涝过程的模拟方法。选取武汉市内涝灾害严重的汤逊湖流域作为研究对象,使用该方法对流域内多种重现期暴雨内涝量的积水高程和积水淹没范围进行模拟。结果表明:汤逊湖流域内产生的内涝较为严重,10 a一遇的暴雨即可对低洼地区造成轻微内涝;不同重现期暴雨产生的积水区域基本是一致的,但重现期越长的暴雨产生的积水高程越深,淹没范围越广,对周边造成的影响越大。该研究成果对城市暴雨内涝的预防与治理具有借鉴和参考价值。     

基于SWMM的城市暴雨内涝风险分析——以南昌工程学院瑶湖校区为例

为解决城市内涝问题,以南昌工程学院瑶湖校区为研究区,利用SWMM构建了暴雨洪水管理模型,模拟不同重现期暴雨情况下研究区淹没时长和积水深度的空间分布,结合高程分布对研究区进行了暴雨内涝风险区划分,并对研究区内涝成因进行了分析。结果表明：SWMM模型的模拟结果与实测结果接近,模拟效果较好;随着暴雨重现期的增加,研究区内的淹没时长和积水深度增加,遭遇50年一遇暴雨时内涝中高风险区面积相较于5年一遇暴雨时增加了12.51%,其中次高风险区面积增加了9.94%,中等和高风险区面积增加较小。研究结果可为海绵城市建设提供参考。     

基于Green-Ampt和稳渗不同入渗模型下的城市内涝影响数值模拟

为分析Green-Ampt和稳渗两种入渗模型对城市内涝的影响,以陕西省西咸新区沣西新城核心区为研究区域,应用基于水文及水动力方法的城市雨洪过程数值模型模拟城市暴雨致涝过程。以Green-Ampt入渗模型计算产流,模拟研究区内涝积水过程,发现计算数据与实测数据吻合度高,内涝积水点均实现精确的模拟。计算了1a、2a、5a、10a、20a、50a6种不同重现期设计降雨在两种不同入渗模型下的内涝积水总量与总面积的变化,结果表明:城市内涝积水达到峰值时,不同降雨重现期下Green-Ampt入渗下相较于稳渗内涝积水总量分别减少28.41%、26.49%、26.39%、21.04%、17.28%、15.02%,Ⅲ级及以上内涝积水总面积分别减少31.5%、28.6%、28.3%、20.7%、16.3%、12.7%。本研究应用不同入渗模型揭示了内涝积水程度在不同降雨重现期下的变化规律,对更合理地开展数值模型模拟以及城市雨洪管理工作具有重要借鉴意义。     

城市极端暴雨涝情变化特征模拟分析——以宁夏固原市为例

为探究极端暴雨条件下城市涝情的变化特征，应用二维水动力模型(GAST模型),对宁夏固原市主城区开展多暴雨工况下的积水模拟分析。采用2017年7月27日实测降雨数据对模型进行验证，经验证模型精度满足要求。基于研究区高精度地形数据、土地利用数据和实测数据，对12种短历时设计暴雨条件下的城市内涝时空变化过程进行模拟。模拟结果表明：随着降雨量的增加，道路积水面积及积水总量峰值均随之增大，但积水面积峰值增加趋势逐渐趋于平缓，积水总量峰值与之相反，增加趋势逐渐增大；降雨量越大，风险最大的Ⅳ级内涝积水面积及积水总量峰值增加趋势越明显，尤其在降雨量大于100 mm后，其增加趋势更加显著。研究成果揭示了固原城市极端暴雨下的内涝积水变化过程，对合理应对城市防洪排涝等方面具有借鉴意义。     

基于城市洪涝仿真模型的天津中心城区内涝特征分析

摸清城市内涝特征是内涝风险管理、防涝应急决策的重要基础。水动力学数值模型是研究城市内涝特征的重要手段。以天津中心城区为研究区,针对超大城市下垫面地物密集、排水系统庞大等特征,基于阻/导水通道、等效管网模拟技术,在不加密网格的基础上,构建可体现顺街行洪、构筑物挡水、全部干支管网排水作用的城市内涝模型,模拟了不同重现期暴雨下天津中心城区的内涝情况。结果表明：研究区在遭遇10 a、20 a、50 a、100 a一遇暴雨情景下,区内最大积水量达1 967.1万～4 011.0万m³,将有20.2%～49.1%的地区产生积水,其中,22.7%～40.3%的淹没区水深超过30 cm。积水道路长193.5～317.5 km,其中,主干道占46.3%～50.5%。31.7%～57.3%的积水道路水深超过30 cm,其中,主干道有28.7～85.9 km。内涝主要分布在老城区内的地势低洼区及环老城区的排水管网空白区,积水道路主要分布在老城区内高程较低的路段。     

基于降雨情景模拟的城市社区尺度暴雨内涝研究

全球变暖背景下城市暴雨内涝灾害频发,对我国东部沿海城市影响显著。根据暴雨内涝的致灾因子进行分类,基于SWMM（Storm Water Management Model）对宁波地区分别构建了台风和非台风暴雨情景内涝响应模拟模型,并对比分析了台风暴雨内涝和非台风暴雨内涝的特征及其差异。结果表明:（1）台风和非台风暴雨在变化趋势、分布特征和时程分布上差异显著。（2）台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受潮位影响,在高潮位时发生倒灌。在非台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受降雨影响,并随着重现期的增大而增大。（3）台风和非台风暴雨情景下,研究区发生内涝的子汇水区数量和等级随着重现期的增大而增加,积水区域逐渐连片分布,最多有17个子汇流区发生内涝,占总内涝区域的80%。而在相同重现期的台风暴雨情景下,排水管网负荷率更高、节点洪流更大、内涝更重、积水历时更长、积水深度更深,积水历时超过10.7 h,积水深度超过67 cm。本研究丰富了研究暴雨洪涝的方法,可为社区尺度的内涝研究提供参考。     

基于SWMM模型的城市内涝模拟——以广州市海珠区为例

城市内涝模型是当前城市内涝预警的主要技术手段，然而现阶段的城市内涝模型精度不高且较为复杂，因此建立一个精度高且简便的内涝模型是急需解决的重点问题。以SWMM一维模型作为研究基础，针对广州市海珠区历史内涝点建立内涝模型，实现了对城市内涝深度的模拟分析。结果表明，模型可准确推断出内涝等级及积水深度，实现对内涝积水的预警预报作用。该模型简化了传统复杂的地表二维模型，将暴雨对内涝积水点的影响转化为暴雨与管网之间的关系，大大减少了计算量。     

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。     

城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值

城市排水管网、沟渠、河湖水系是承纳、转输、调蓄暴雨径流的重要基础设施，在应对城市暴雨内涝中发挥着至关重要的作用。城市排水防涝基础设施受设计标准、运行维护水平、城市下垫面环境变化等多重因素的影响，其自身应对暴雨的能力差异较大。科学量化城市排水防涝设施的应对能力对城市洪涝预报、预警和应急调度十分必要。本文提出了城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值，即：雨水管渠排水能力阈值、内涝防治系统应对能力阈值和应急设施防御上限阈值。这三个阈值通俗讲就是“不积水”阈值、“不内涝”阈值和“不失防”阈值。基于郑州2021年“7·20”特大暴雨灾害的调研结果，对三个阈值的表征指标和确定方法进行了初步探讨。结合文献调研，对北京、东京、深圳等城市对应阈值进行了分析量化，对暴雨量级超过不同阈值标准后的防控策略进行了探讨，提出了城市排水防涝阈值协同提升途径，可为城市极端暴雨的防控提供决策参考。     

基于流域系统整体观的城市洪涝治理研究

针对传统城市洪涝治理洪、涝孤立考虑的弊端,在广州市2020年"5·22"特大暴雨洪涝成因分析的基础上,提出了"洪涝同源"的流域系统整体观,建立了统一市政和水利设计雨型的"大包小、长包短"方法,构建了"城市海绵-市政小排水系统-水利大排水系统"耦合的城市洪涝模拟模型。以广州市某区域洪涝治理为例,研究表明,基于流域系统整体观进行工程布局优化,既满足高度城市化地区经济性和约束性原则,也可实现系统治理、整体达标,有效避免了传统洪涝分治模式存在"因洪致涝、因涝致洪"的弊端,为我国城市洪涝治理提供了新思路。     

The 1999 Flood on Changjiang River and Some Thoughts on It

Ｉｎ 1999ａｆａｉｒｌｙｈｅａｖｙｆｌｏｏｄｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒｖａｌｌｅｙ．Ｐｅａｋｆｌｏｗｓｆｒｏｍｔｈｅｕｐｐｅｒｓｔｒｅａｍｍｅｔｔｈａｔｆｒｏｍｔｈｅｍｉｄｄｌｅｓｔｒｅａｍｔｗｉｃｅｉｎｔｈｅｙｅａｒ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｈｉｇｈｆｌｏｏｄｓｔａｇｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｍａｉｎｓｔｅｍｏｆＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒａｎｄａｔＤｏｎｇｔｉｎｇａｎｄＰｏｙａｎｇｌａｋｅｓ．ＴｈｅｈｉｇｈｅｓｔｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｓａｔＳｈａｓｈｉ，Ｊｉａｎｌｉ，Ｃｈｅｎ…     

南方平原河网区城市内涝的全过程监测与特征分析

南方平原河网区中普遍存在由堤防、闸坝以及泵站形成的高度城镇化圩区,圩区内受降雨过程和泵站启闭影响的城市内涝特征和模拟方法仍有待探索。本文以常州市城市产汇流与内涝实验基地为对象进行了降雨、管道及河道水位流量等全过程长期监测,并通过布设水位计和视频监控设备进行城市内涝积水深度和范围自动监测。监测数据表明圩区内管网和河道流动性很差,管网长期处于淹没状态,监测期间管道水深有75%时间大于0.76 m;在检查井未发生溢流冒水现象时,仍然会发生内涝积水且主要集中在雨篦子周围道路低洼处,其深度和范围主要受到降雨过程、地形、雨篦子收水能力和泵站启闭的影响;开启泵站在增大管网排水能力的同时也在一定程度上削减了内涝积水范围。因此,根据降雨预报与内涝积水实时监测信息及时调控圩区水位可以有效缓解内涝积水情况,在模拟城市内涝时也不应忽略雨篦子收水能力和泵站启闭对内涝过程的影响;本研究可为构建城市内涝全过程在线监测平台提供参考,也能为城市内涝过程的概化模拟方法提供依据。     

城市洪涝仿真模型地下排水计算方法的改进

为了增强对城市地下排水的模拟能力,获取更为详细的计算结果信息,提高城市洪涝分析水平,对现有洪涝仿真模型的地下排水计算进行了改进,提出在同一模型中对排水管网采用简化和细化相结合的计算方式。简化计算采用等效体积法实现,细化计算采用建立真实管网的一维动力波方程实现,并在特殊道路通道和网格上实现地上、地下水流交换。同时,在降雨产流计算中考虑地面透水性,形成了面向城市降雨产、汇流和排水的洪涝全过程模拟模型。改进后的模型对地下排水的模拟适用性更强,计算结果更为丰富,提高了区间暴雨导致的城市洪涝模拟能力。文中以上海市蕴南控制片洪涝分析计算为例,说明改进模型可获得较好的应用效果。     

柳州市近年水旱灾害分析

柳州市是一座沿江城市,市区大部分地面高程低于大洪水水位,历年来饱受洪水灾害.现已建设了城市防洪堤工程,可以抵挡50年一遇洪水,对城市防洪排涝起到了很大的作用.但是,近年来大自然水文环境的变化,使局部地区洪水重现期越来越短.而洪水过后,枯水期缺水又越来越严重.这不能不引起人们的关注.     

Rehabilitation of Urban Drainage Systems Using a Resilience-Based Approach

Highly efficient methods are needed to mitigate negative impacts of urban storms such as flooded roads and damage to properties and infrastructures. A rehabilitation approach based on resiliency is proposed in this paper for urban drainage systems using structural improvement of bottlenecks. The resilience-based approach enhances system capability to act very flexible against exceptional loads such as bridge/culvert blockage during the floods. The approach integrates a multi-objective evolutionary algorithm (MOEA) and EPA-SWMM simulation model to find cost-effective rehabilitation measures under structural failure of critical elements in the network. It is applied to the western part of Tehran Stormwater Drainage System (TSDS) to attain optimal measures by minimizing the costs and flood volumes. The approach outperforms the conventional methods (particularly compared to a previous rehabilitation proposal for the study area) when the system encounters unexpected blockage conditions. Results show that the optimal design obtained by the proposed approach can decrease network flooding from 3.5 × 10⁶ m³ to near zero with at most 23% lower investment costs relative to the traditional design.     

基于MIKE FLOOD模型的西北城市河道橡胶坝群洪水风险分析研究

由于西北城市河道比降大,暴雨和山洪形成河道洪水突发性强,河道橡胶坝群的修建改善了城市生态环境,同时也客观上增大了城市洪水风险.基于MIKE FLOOD水动力学模型,对西北城市橡胶坝群河道典型案例进行了一二维耦合水动力学模型计算,研究了在河道遭遇大洪水时橡胶坝群未塌坝运行的洪水动态演进情况,定量计算了对城市可能造成的淹没情况以及洪灾损失,指明了橡胶坝群未按照防汛预案采取度汛措施而造成的潜在洪水风险,并且提出了降低城市河道橡胶坝群洪水风险的建设管理措施.     

城市洪涝试验研究进展

城市洪涝物理试验与原型试验是开展数值模型验证及提高预报预警精度的重要手段。从城市产流过程、地表洪水演进以及地表径流与管网水流交互三方面,综述了近年来国内外城市洪涝试验的研究进展。针对目前城市洪涝试验研究中存在的不足,指出今后应完善现有城市产汇流过程相关机理方面的试验研究,深入研究地表与管网垂向交互过程,加强与城市洪涝期间的流动行为密切相关过程的定量试验研究。     

外洪溃堤一、二维耦合模型与内涝模型叠加在防洪保护区内的应用探讨

针对防洪保护区河道洪水的漫滩、溃堤及其与内涝叠加耦合预测的难题,以模拟溃堤洪水遭遇区域内涝情况下洪水演进过程为目标,采用基于非结构网格的Roe格式离散控制方程,利用Mike-flood提供的标准连接、侧向连接实现一维与二维模型间的耦联,将溃口口门概化为宽顶堰并添加控制策略实现堤防溃决模拟。采用二维水动力模型耦合降雨径流关系计算净雨过程,建立与区域内涝模型叠加联用的一、二维水动力耦合模型。以中运河南片防洪保护区内洪水演进为例进行分析,结果表明:中运河右堤胡家险工溃决后,洪水向下游演进至房亭河与中运河交汇处的运西洼地内,最大淹没水深位于房亭河与中运河交汇处。模型能够较合理的反映区域内涝分布、地形及主要道路和涵洞对洪水演进的影响,可为区域内防洪抢险工作提供可靠依据。