基于SWMM和SCS法的城市内涝模拟及雨水管网系统评估

针对郑州市高新区城市排水特点,应用暴雨洪水管理模型(stom water management model, SWMM)模型建立城市排水模型,其中下渗模型采用径流曲线数(soil conservation service curve number, SCS-CN)法体现城市下垫面对城市内涝的影响。利用该模型对不同重现期实测降雨条件下的超载管段和积水节点进行模拟分析:根据超载时长将超载管段划分为安全超载管段、积水超载管段和内涝超载管段;根据积水时长将积水节点划分为积水点、内涝点和洪涝点;同时根据不同重现期降雨条件下的管网流量与管网最大充满度,将超载管段分为4种情况。研究结果表明:模型能较好地模拟郑州市高新区城市暴雨内涝情况,但高新区雨水管网系统不能很好地应对郑州市排水规范中的设计重现期暴雨;郑州市高新区排水管网超载管段和积水节点产生原因各有不同,但二者具有紧密的正相关关系,超载管段两端的节点更易产生溢流,由此形成4个明显的易涝区。     

不同重现期下的银川市金凤区暴雨径流模拟研究

可视化地模拟城市暴雨径流可以揭示不同重现期下城市汇水区径流、节点溢流、管网排水和内涝风险的时空规律。以银川市金凤区中部为研究区,基于地理信息系统技术和SWMM模型,模拟了不同重现期下的子汇水区径流、排水管网排水能力和城市内涝风险。结果表明,总降雨量、地表蓄水量、地表径流量、径流系数均随重现期增加而增加,节点积水深度、积水时间、积水面积、内涝高风险区域面积、管网的最大满流深度和满流时长与降雨强度呈正相关关系,节点溢流主要分布在地势低洼、汇流面积较大、人口密集、不透水面积较大的地区。利用地理信息系统和SWMM能可视化地模拟不同重现期下的城市暴雨径流,评估排水管网的排涝能力和城市内涝风险,研究成果可为城市管网维护、内涝灾害防治和海绵城市建设提供借鉴。     

基于GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析

针对暴雨导致的城市内涝问题,采用GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析计算方法,对郑州市暴雨内涝淹没范围和淹水深度进行了模拟分析,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,构建了暴雨洪水淹没分析模型,对重现期分别为0.5、1、2、5、10 a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行了模拟。结果表明:郑州市区总体排涝标准较低,排涝能力严重不足;该模型能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度,在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。     

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。     

晋城市片区洪涝过程响应分析与马路行洪模拟

以晋城市金村区为例,利用SWMM与ICM-2D模型进行多情景洪涝过程模拟,分析降雨雨型与下垫面对晋城市片区内涝的影响;构建双层SWMM模拟马路行洪,分析金村大道和珏山路的淹没特征,并与ICM-2D模型模拟结果进行对比验证。结果表明:随着雨峰系数与降雨重现期的增大,地表洪水总量、淹没范围与水深增大,危险性等级提高;同一降雨重现期下的雨峰与洪峰间的时间间隔随雨峰系数的增大而减小;当52.53%的下垫面转化为不透水面时,同一降雨重现期下的综合径流系数约增加0.5;金村大道市委党校路段与珏山路水西村路段是主要易涝区,淹没面积分别为0.50hm²和1.31hm²;双层SWMM在识别易涝点与推求洪水淹没要素方面具有较好的适用性。     

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与LISFLOOD-FP模型的城市暴雨内涝模拟——以济南市为例

将开源的SWMM一维管网模型与半开源的LISFLOOD-FP二维水动力模型耦合,对济南市黄台桥流域进行暴雨内涝模拟,基于实测场次降水、流量及淹没情况对模型进行率定与验证。统计分析20130723实测场次降水和不同重现期设计降水下研究区溢流节点分布和地表淹没情况,并分析其原因,得出以下结论：20130723实测场次暴雨模拟结果表明耦合模型在研究区具有较好的适用性,可以用于城市流域暴雨内涝的模拟;随着降水重现期的增加,溢流节点数目及各个淹没水深范围的面积均呈增加趋势,总淹没面积从8.18 km2增加到21.92 km2,其中水深范围在0.1~1.0 m的淹没面积占比最大。研究探索城市流域尺度的暴雨内涝模拟,相关结果可为研究区防洪减灾工作提供一定的科技支撑。     

基于SWMM的城市社区尺度管网排水模拟——以福州市某排水小区为例[H

基于福州市晋安区某典型居民区实测的管道液位数据，利用遗传算法对SWMM（storm water management model）参数进行优化率定，并利用Morris法对影响产汇流计算的主要参数敏感性进行分析。在此基础上，利用不同重现期的降雨驱动模型，比较分析在不同情景下小区排水管网的排水能力。结果表明：基于遗传算法对研究小区SWMM的参数率定取得了较好的效果，模型参数的拟合度较高；20180531场次降雨计算得到纳什效率系数0.82，20180620场次降雨计算得到纳什效率系数为0.81，实测最大水位、峰现时间等参数误差均在2%以内。通过对参数进行Morris敏感性分析，该居民小区SWMM的最大下渗率、最小下渗率、衰减系数以及管道糙率是比较敏感的模型参数。在不同重现期降雨情景下对排水管网排水能力分析可知，在降雨历时增加时，流量、节点平均超载时长、节点溢流数、满管时间等指标受降雨重现期的影响较大，节点超载数、满流管道数受降雨历时影响相对较小。研究结果可以为城市社区尺度下的管网排水系统模拟及评估提供一定的借鉴。     

基于SWMM的南京市内秦淮河中段管网排水能力分析

选取暴雨重现期T为1、2、10 a 3种典型年作为降雨条件,应用SWMM模型对南京市内秦淮河中段区域内的管网排水能力进行分析。模拟结果显示:T=1 a的暴雨条件下,研究区域内已有54%的检查井和38%的管道超载运行;在3种典型暴雨强度下,检查井和管道发生超载的时间基本都在降雨后2.5 h;随着暴雨强度的增加,超载运行的检查井和管道数未明显增加,但超载时明显延长。以上结果表明随着南京市城市化的加快,城市内不渗水面积增大,研究范围内管网排水能力无法满足现排水要求。该模拟结果可为城市的雨水管网改造提供依据。     

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。     

A reach‐scale remote sensing technique to relate wetland inundation to river flow

Knowledge of the relationship between river flow and wetland inundation at a reach‐scale is important for effective flow management, particularly, for environmental outcomes. Historical remotely sensed data, such as Landsat TM, provide the potential to determine the relationship between flow and wetland inundation for extended river reaches. In this paper we apply, adapt and evaluate a technique using sets of before‐flood and after‐flood image pairs to relate river flow to wetland inundation on a 640 km reach of the mid‐Murrumbidgee River, Australia. Stratification of the complete reach into relatively uniform sub‐reaches on the basis of hydrology and geomorphology was undertaken as a key pre‐analysis step. Analysis of flood wave attenuation within each sub‐reach showed that flood peaks entering and leaving a reach were highly correlated. Therefore, we argue that a flood peak measured at a single gauge within the reach can be used to provide a reliable indication of the behaviour of similar sized floods within the reach. The remote sensing technique proved capable of producing a model relating wetland inundation thresholds to flood peak discharge for each sub‐reach within the extended river reach. Although the model simplifies the complex relationship between river flow and wetland inundation, reliable key wetland inundation flow thresholds were determined. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Potential effects of a major navigation project (Paraguay–Paraná Hidrovía) on inundation in the Pantanal floodplains

The Pantanal wetland of Brazil, a vast complex of seasonally inundated floodplains along the Paraguay River, is renowned for its outstanding biological resources. A proposed navigation project known as the Paraguay–Paraná Waterway (or Hidrovía) would deepen the Paraguay River channel to facilitate year‐round navigation through the Pantanal. The possibility of decreases in river levels (stage) has aroused concerns in relation to the potential environmental impacts, however the poor understanding of the hydrological relationships between rivers and floodplains has hampered evaluation of these impacts. The present study evaluates the potential impact of river modifications on adjacent floodplains by examining the relationship between the Paraguay River stage and the extent of floodplain inundation. Satellite observations of flooded area (from passive microwave emission; monthly data for 1979–1987) are plotted against river stage from several stations throughout the region to show the stage–inundation relationships for eight subregions along the Paraguay River. Scenarios in which the Paraguay River stage is decreased from the 20th and 80th percentile values reveal large potential impacts on inundation. For stage decreases of 0.10 and 0.25 m, the total flooded area is reduced by 1430 and 3830 km² at low‐water, and by 2410 and 5790 km² at high‐water, respectively. The floodplains of the two northernmost subregions appear to be most susceptible to reductions in flooding, losing more than half of their flooded area with a 0.25‐m decrease in the low‐water stage. The ecological impacts of these reductions in flooded area may be particularly severe at low water, when the few areas that typically remain flooded throughout the dry season serve as important refuges for aquatic animals. These results underscore the need for better understanding of the hydrology of the integrated river floodplain systems in the Pantanal before river channel modifications are carried out. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

丹江口水库浸没区判别方法及浸没程度评价

丹江口水库大坝加高后,其正常蓄水位附近分布的Ⅱ级阶地及其他平缓地段存在浸没问题,给当地农作物及建筑物带来危害。以浸没区基本特征为判断依据,在对水库浸没区进行初步判别和复判后,根据测区水文地质条件确定了产生浸没的临界地下水位,针对不同的地层结构确定了地下回水位的预测原则,并对浸没程度进行分级。选取典型浸没区进行了浸没评价,提出对浸没轻微地区采取排水减压措施,对浸没中等地区采取排水减压与改换农作物品种等措施,对浸没严重地区可采用彻底、可靠的压渗填高复垦方案,以降低浸没的影响。     

基于深度学习的道路积水智能监测方法

针对目前城市区域内涝频发且传统内涝积水监测方法具有危险性大、成本较高及时效性较低等问题,提出了一种利用深度学习技术的城市道路积水快速监测方法,该方法基于卷积神经网络,可对输入积水图像数据集进行积水特征提取。选取西安理工大学校内积水情况进行验证,结果表明该方法对数据集的训练和验证的平均准确率分别为96-1%和90-1%,能较准确实现图像积水面积自动提取,从而实现城市内涝监控图像中的积水区域自动识别和积水面积自动获取。     

建立富春江库区高水位运行淹没补偿机制的探讨

富春江水库是一座河床式低水头径流水电站,设计规定不担负防洪滞洪任务和钱塘江下游沿岸供水的抗咸顶潮冲淡任务。电站仅在洪水时担负基荷运行,一年中大部分时间担负调峰、调频和事故备用任务。但电站为了满足有利于水库调度多发电和钱塘江下游沿岸供水抗咸顶潮冲淡任务的需要,在实际运行中均采用较高水位运行,不仅增加库区农田的淹没损失,为保护水资源还加大地方政府对环保生态的投入,库区所在地的负担在加重。因此,水库电站必须向地方支付一定的淹没补偿费用。     

水库浸没灾害调查与评价方法研究

水库浸没灾害调查与评价是为浸没范围确定、浸没灾害研究、浸没态势预测提供数据基础,但在具体工作中缺少简便可行的调查与评价方法。为此,结合实际工作经验总结了一套浸没调查方法（研究范围选取、测点布设原则、浸没监测及浸没调查实施方案）与相应的浸没评价方法（确定时空范围、确定地下水临界深度、浸没灾害分区）,并以大顶子山水库上游浸没区分区评价为例对该方法进行了实际运用。运用该方法得到了大顶子山水库的浸没现状评价分区,为研究大顶子山水库浸没问题提供了科学依据。     

社区尺度居民楼内涝淹没过程精细化模拟及室内财产损失评估

以西安一小区居民楼为研究对象,构建了高精度城市雨洪模型,并通过实测暴雨内涝监测数据验证了模型的可靠性;利用构建的模型模拟了6种设计降雨重现期下的居民楼室内动态淹没过程,并以西安市中等收入家庭的房屋配置为计算单元,分析了各类居民室内财产的淹没水深阈值,依此拟合得到了室内财产淹没水深-损失率关系曲线,结合居民楼在不同降雨重现期下的淹没水深,计算得到了各居民楼在不同降雨重现期下的内涝淹没财产损失数据。结果表明：不同降雨重现期下,同一居民楼一层居民房屋室内进水淹没水深随降雨重现期的增大而增大;同一降雨重现期下,各栋居民楼因高程不一致导致内涝淹没过程及最大淹没水深不一样。     

天生桥一级水电站水库淹没与移民

天生桥一级水电站水库淹没区涉及广西、贵州和云南三省（区）的结合部，水库淹没总面积１７７．７５ｋ，需搬迁移民４．８万人。本文重点介绍该电站水库淹没损失情况、移民安置和专项设施改建规划设计、水库移民补偿投资概算变更与调整情况，意在揭示在市场经济建立的进程中建设界河上的水电工程，较之一般只涉及到一个省（区）的工程更为复杂，其水库淹没指标、移民安置方案和水库投资概算之间相互制约的重要性。     

小湾水电站水库淹没与移民初议

小湾水电站装机容量４２０万ｋＷ，水库总库容１５１．３亿ｍ３，可进行多年调节，是澜沧江中下游河段梯级开发的关键性工程。虽然有巨大的库容，但淹没损失相对来说还是比较小的。可行性阶段统计，水库淹没耕地３７１２ｈｍ２，占涉及县总耕地面积的１．１４％，迁移农业人口３．２３万人，占涉及县总农业人口的１．５８％。水库淹没处理和移民补偿投资只占工程建设静态投资的１０．７％。水库的建设不会对当地农业生产产生大的影响，移民难度不大；水库的投资不会对工程建设起制约作用。由于水库补偿资金的注入，对促进当地经济的发展和移民的生活改善，将起重要的作用。     

GIS技术在洪水淹没分析中的应用

应用水力学方法和GIS技术,通过建立珠江流域北江下游潖江天然滞洪区洪水淹没模型,对蓄滞洪区不同洪水淹没水位进行分析,计算淹没区的滞洪量,为防洪决策和淹没区洪灾损失分析提供科学依据。