平原河网城市管网排水能力影响因素模拟研究

我国平原河网城市的两级排涝模式常存在标准不衔接问题,致使强降雨发生时,管网系统的水力特性、排水能力受降雨强度和承泄水体水位的双重影响,涝水外排困难。为此,以苏州工业园区的市政排水系统与水利排涝系统为例,基于SWMM模拟多情景洪涝过程,分析得出河道水位在1.70～2.30 m之间时,研究区域积水的主要原因是现状管网系统自身能力不足,河道水位加剧了积水情况;当水位超过2.30 m并不断上涨时,管网系统排水能力骤减,河道水位逐渐成为制约管道过流能力、加重积水程度的主要因素,建议研究区域河道排涝控制最高水位宜在2.30～2.32 m左右。该结论可为城市河道水位调控以提高城市排水防涝能力提供参考。     

感潮河段洪潮补偿调度模型及应用

滨海流域进行实时预报调度时,通常建立将水库调度模型与下游感潮河段水位演算模型相结合的综合调度系统,以福建省山仔水库为例,利用主要控制断面的安全水位作为控制条件决定水库的放水过程。由于感潮河段受上游出库洪水与下游潮位的双重影响,河道水位出现复杂的周期性变化,采用以洪潮分离为出发点的双向波演算法构建感潮河段的水位演算模型,并结合感潮河段的水位变化趋势,考虑水库洪峰来临及下游河段相应时期高低潮位过程,动态调整水库下泄量,以提高下游河道的防洪标准。     

厦门市管网排水与河道排涝标准关系分析

因河道排涝系统与管道排水系统均单独设计,两个系统采用的选样方法、设计暴雨历时及边界条件不同,造成排水与排涝标准的不衔接。对厦门市长系列雨量资料进行统计分析,采用年多个样法与年最大值法得出短历时不同选样方法重现期的对应关系。在此基础上,统计雨强较小、降雨历时较长、总降雨量较大的次雨量绘制频率曲线,即考虑河道高水位对管道排水的破坏率的影响下,分析管道排水与河道排涝重现期的对应及衔接关系,作为河道排涝设计标准的依据。结果表明,考虑河道与管道规划施工的衔接,当管道的设计标准为1、2、3、5年时对应的河道设计标准分别为5、10、15、20年。     

浦东新区内河防洪警戒水位核定

随着浦东新区社会和经济的迅速发展、水利建设和防汛设施不断完善,全区江河水情及工情都发生了变化,现行内河防洪警戒水位标准已不能满足需要,因此需重新检验和制订相适应的警戒水位。为对城市防洪中暴雨引起的河道水位雍高进行预警,结合浦东河道水系,将全区划分成3个区域;将现有水位遥测站与区域空间分布相结合,选取各区域代表水位站;对各代表水位站的特征水位值做经验频率计算,得到常遇洪水位;根据各代表站的常遇洪水位,结合所在区域的水面积、河道防洪能力及社会经济条件等,综合核定得到各区域的警戒水位。新的警戒水位可满足需求,在汛期中有效地减少警戒水位超限次数。     

基于暴雨潮位联合作用的沿海城市洪涝致灾因子风险评估

基于不同标准下的暴雨潮位组合,采用排水数学概化模型和城市水系数值模拟模型计算了各种组合工况下沿海城市不同区域的淹没范围,提出了识别、量化不同区域暴雨和潮位致灾作用度的方法,并进行了暴雨和潮位致灾风险区划,给出了适应各个区域的防涝措施。实例应用表明,对海口市主城区而言,暴雨为内陆区域的主要致灾因子,潮位为岛屿区域主要致灾因子,其他区域多为暴雨、潮位联合致灾。在暴雨为主要致灾因子的区域,加大管网排水能力可有效减轻洪涝灾害;而在潮位为主要致灾因子的区域,新建下游泵站为有效治理措施。     

基于Landsat遥感技术的丘陵—平原混合地区流域水文模型在秦淮河流域的应用

平原感潮河网区水流计算复杂,边界条件需考虑入江口潮位的影响,同时流域内闸坝调度工况对水流运动状态影响显著,是区域防洪调度中亟需解决的问题之一。以秦淮河流域为例,利用Landsat遥感技术提取了流域下垫面因素,建立了丘陵—平原产汇流模型,考虑了秦淮河入江口的潮位关系和流域内水库、闸门的调度情况,利用河网水动力学模型模拟计算了流域内各重要节点的水位过程。结果表明,本文模型对较大暴雨洪水年份1991、2003、2007年洪水的模拟能力较好,主要断面最高水位模拟误差均控制在0.15m以内。     

SWMM模型在深圳市民治河流域的应用

以深圳市民治河流域为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系进行合理概化,构建了基于ArcGIS的排水系统数据库。利用流域DEM、街区和道路分布图在ArcGIS中对民治河流域进行子汇水区划分。由此基于双层排水系统思想构建民治河流域SWMM模型,并采用6场实测降雨资料对该模型进行验证,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明所建模型具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20年的设计暴雨情形下管道超负荷、节点溢流等情况模拟表明,该模型较好地评估了该流域排水管网的排水能力,为区域防洪排涝管理、调度、规划和雨洪资源利用提供了决策依据。     

基于RMA2模型的滩地风机基础水动力模拟研究

基于RMA2模型,以雷诺形式N-S方程为基础、以加权余量伽辽金有限元为基本求解方法,在实测地形上对河道进行概化,采用二次三角形网格离散模拟区域并进行局部加密,模拟了电场建设前后辽河滩地风机基础周边河段的水位、流速、流场分布等特性。结果表明,电场建成后对河道水位、流速影响均较小,虽存在局部绕流现象,但影响范围较小,绕流迅速消退,为电场建设和河道防洪评价提供了科学依据。     

潮水顶托对雨水管网的影响分析

基于SWMM模拟平台,模拟潮汐水位对雨水管网的顶托影响,分析潮汐曲线时刻表下管网排水能力。以某滨海城市小区为例,基于地理信息系统GIS和暴雨洪水管理模型SWMM构建城市排水管网与排放口海水潮汐耦合模型,对比分析潮汐出流和自由出流,比较两种情形下的检查井水位、管道充满度、管道流速。结果表明,潮汐顶托对管网排水能力的影响随潮汐水位变化,潮汐出流造成中下游检查井水位上升,管道充满度增加,流速下降甚至回流,严重影响排水能力,增加内涝风险。     

西气东输某输气管道穿越工程对二河河道行洪及堤防安全的影响

为评估输气管道以人工定向钻技术穿越二河对河道行洪及其两岸堤防的影响程度,针对穿河工程地质条件及管道埋深情况,复核了穿河段工程防洪标准,计算了设计洪水位、校核洪水位时的河道冲刷深度,说明管道埋深设计合理,对河道行洪无影响;水平定向钻穿河工程对东堤、西堤稳定性及堤防沉降影响不大。     

平原河网城市雨水系统排水能力及内涝风险评估浅析

以苏州市相城区某圩区为例,采用Mike系列模型建立排水防涝系统耦合模型,同时考虑平原河网地区城市排水防涝特征,将恒定均匀流推理公式法、水量平衡法等传统推理公式法与数学模型法相结合,评估多种情景下的雨水系统排水能力、内涝风险。结果表明,研究区域现阶段排水防涝系统主要问题在于管网排水能力不足导致涝水无法排入河道引起地面积水,排水防涝措施应首先提升管网排水能力,同时也要注意适当提升河网蓄泄能力,使市政排水和水利排涝标准相匹配,最大程度地发挥平原河网区二级排水系统的综合效益。     

沿海城市潮、雨遭遇下内涝模型及应用

以海南省海甸岛为例,基于带有地表属性信息的高精度DEM地形网格,依据城市分区精细产流方法计算产流,以分段线性化方式拟合实际雨水管网排水能力曲线,并建立了排水能力与潮位新型函数关系式,将水陆边界条件处理为可双向过水的模型边界,最终将地表产汇流模块、地下管网水动力模块和潮(洪)水漫滩淹没模块三者耦合,建立沿海城市潮、雨遭遇内涝模型,探讨潮、雨遭遇情况下城市水情和涝情特征及差异。结果表明,潮、雨遭遇情景下城市内涝整体情况更加恶化,积水面积剧增;不同区域内涝恶化原因不同,临海区域主要是潮水倒灌引起,城区内部区域恶化主要是高潮位顶托下内水无法外排所致;对比单独降雨下,典型内涝代表点积水深度平均增加0.22 m,积水历时平均增加7.70 h,深度积水持续时间显著延长。     

感潮河段水位预报方法浅析

针对感潮河段水情复杂、水位预报困难,分析评价了国内外感潮河段水位预报基本方法及研究进展,并概述了感潮河段水位预报实时修正方法,提出了一种简单实用有效的预报方法供参考.     

基于SWMM模型的山前平原城市水系排涝规划

基于山前平原城市的自然地理、地貌及水系条件,运用SWMM模型,在规划土地利用条件下进行水系排涝模拟演算,计算雨量资料频率,推求5、10、20年一遇设计雨量以及时程分配。并根据下垫面情况及地形地貌对计算分区和模型进行概化,即山丘区由设计暴雨推求水库入流过程;城区和郊区产汇流及河道排涝计算采用SWMM模型。实例应用中针对各种频率的设计暴雨,通过水文水利计算,模拟城区河道流域可能的涝情,分析现状水系存在的主要问题,提出建设性对策和建议。模拟结果满足10年一遇河道排涝要求,可以为水系排涝规划和治理提供相应依据,对其他城区水系的排涝模拟也具有一定的参考价值。     

海平面上升对上海市大陆片防洪除涝的影响分析

为评估海平面上升对上海市大陆片区防洪除涝造成的影响,构建了上海市大陆片联片联动一维河网水动力模型,模拟分析了上海市海平面上升前、海平面上升10、16cm三种情况下的各水利分区除涝面平均最高水位、防洪除涝局部最高水位、除涝最高水位等。结果发现,随着海平面上升,蕰南片、浦东片、浦南东片、浦南西片和太南片面平均最高水位明显呈上升趋势,当海平面上升10、16cm时,蕰南片面平均除涝最高水位上升近5.9、9.3cm;对蕰南片、浦东片、浦南东片、浦南西片和太南片五个水利片局部最高水位的影响较大,各局部水位最高点水位变幅为4~10cm;对黄浦江防汛高水位的影响也十分明显,当海平面上升10、16cm时,黄浦江除涝最高水位将增高7.7、12.3cm。     

排水管网改造与LID径流控制在城市雨洪管理中的应用和组合优化

随着绿色排水建设的推进,在现有城市排水系统基础上,研究排水管网与新型LID调控措施组合优化是一个亟待解决的现实问题。为此,提出了一种雨洪管理措施组合优化方法,基于水动力模拟软件SWMM和多目标优化算法GA进行联合求解,评估不同改造方案情境下的系统溢流量与建造费用之间的关系,研究管网改造和LID径流控制措施的个体作用和组合策略。案例研究表明,管网改造的工程经济性优于LID径流控制,采取适当的径流控制措施可帮助提高组合系统对雨洪的整体调控效果。此外,多目标优化方法的采用为两种改造措施提供了弹性的组合方案,亦对城市雨洪管理系统的建设具有一定的借鉴意义。     

基于Simulink可视模块化的感潮地区多闸联合调度仿真

为了实现模块化建模,构建了基于Simulink的平原感潮河网地区排涝计算的调蓄演算模型,并将其应用于中山市坦洲镇涝区的多闸联合调度仿真,模拟涝区在外潮位影响下的闸门联合调度及涝区水位变化情况。结果表明,模块化的建模手段在水文事件模拟中更为简化灵活,是一种有效的仿真方法,可为坦洲地区的防洪排涝规划提供参考依据。     

城市内涝积水点分布模拟及治理策略初探

基于二维表面水流模型(MIKE21)结构和原理,将MIKE21模型应用于淮安市青浦区京杭大运河与里运河所包围地区,模拟特定降雨在该区域的淹没状况,基本反映出了研究区域的真实淹没情况。在此基础上,分析了城市洪涝区域淹没原因并做了治理初探,发现个别淹没区通过提高排水管网的排水能力和在淹没区附近设置合理的蓄水池均能减小淹没范围及淹没水深。