城区河道产流特性分析

以昆明城区及邻近山区河流为例,分析了天然、城区河道的降雨径流关系.结果表明,同暴雨条件下城区河道径流系数较天然河道平均增大58.8%,且同为城区河流,径流深与不透水面所占比重有关.该分析可供城市河道洪水研究借鉴参考.     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强，研究洪水对降雨空间异质性的响应关系，对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例，应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析，推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景，利用构建的水文模型模拟，对临沂站的洪水过程进行分析，得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明，降雨空间分布对洪峰流量的影响显著，靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素，降雨空间异质性高的情景下，较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

郑州市致灾暴雨积水点成因分析

随着城市极端降雨天气的增加及城市化进程的快速发展,城市内涝现象频发,是目前城市建设急需解决的难题。在分析郑州市2014～2018年暴雨时空分布的基础上,结合网络爬虫技术获取郑州市致灾暴雨及其造成的积水点信息,分析了暴雨要素与积水点的相关关系,并选取具体致灾暴雨场次分析不同致灾因子对积水的影响。结果表明,郑州市中原区和二七区交界处及金水区西部为暴雨积水点重灾区;在暴雨要素中,积水点数目与最大40 min降雨量相关关系最好,与降雨持续时间呈现弱相关关系;在具体场次暴雨中,积水点附近有施工和地势低洼对是否产生积水影响最大。     

淮安市暴雨强度公式的推导与对比

随着城市化进程加快和极端气候频率增加,传统的暴雨强度公式已无法满足淮安市现有雨情和降雨特性。为此,以传统法和直接拟合法推求1980～2016、1990～2016年的暴雨强度公式,并基于设计雨强对其加以对比,分析直接拟合法应用于淮安市的适用性和城市化进程对暴雨强度公式的影响。结果表明,直接拟合法和传统法得出的暴雨强度公式的设计雨强相差不大,但前者拟合实测雨强的绝对和相对均方差比后者分别降低了11.9%～18.2%、9.7%～12.4%,故直接拟合法可作为推求暴雨强度公式更有效的方法;较1980～2016年约增加了0.05～0.40mm/min,验证了城市化进程使暴雨强度公式结果偏大,能保证排水系统设计更安全。     

降雨时间尺度对城市洪涝模拟的影响

城市洪涝模拟是解决城市洪涝问题的关键技术之一,但现阶段关于城市洪涝模拟的时间尺度过大,模拟精度不足。对此,基于中国水利水电科学研究院主持研发的IFMS洪水分析软件,针对5、10、15、30min及1、6h六种降雨时间尺度,以东莞市部分城区为例,模拟并分析降雨时间尺度对城市洪涝模拟结果的影响及其变化规律。结果表明,降雨时间尺度的变化对该模型模拟精度的影响较为显著,5、10、15min时间尺度下的模拟结果明显优于30min、1、6h时间尺度下的模拟结果。建议应用分钟级的降雨时间尺度对城市洪涝进行模拟,以保证城市洪涝模拟的精度。     

辽宁省场次暴雨时空分布特征研究

基于辽宁省基础水文数据库,选取资料完整可靠的481处雨量站作为代表站,筛选出1965～2014年间最大点降水量超过200mm的超标准暴雨124场,采用线性倾向估计、M-K检验、小波分析、克里金插值等技术,系统分析了辽宁省场次暴雨时空分布特征。结果表明,辽宁省超标准暴雨年发生次数在0～6次/年之间,年际变化基本持平,并呈现出3～5、13～15年2个主要周期;年内尺度上,超标准暴雨集中发生于7～8月,且主峰降水多集中于24h之内;空间分布上,暴雨中心多位于东南部地区,出现频次由东南部向西北部递减。暴雨中心位于辽西地区的场次暴雨多发生于7月;暴雨中心位于辽东地区的场次暴雨在7、8月均有发生,且位于东南部地区的暴雨多发生于8月。     

不同资料年限下城市暴雨公式型式研究

考虑到近20年城市化进程的快速推进,较久远的降雨数据无法反映现有城市化水平下的降雨特性。以淮安市为例,选取1980～2016、1990～2016年两种不同年限资料作为基础数据,基于城市暴雨分公式与总公式的精度和设计雨强对比,进行暴雨公式研究。结果表明,1990～2016年暴雨强度分公式和总公式的设计雨强均高于1980～2016年的设计雨强,表明城市化进程使暴雨公式结果偏大,更贴近目前城市雨情现状;暴雨强度分公式重现期越小精度越高,整体精度高于总公式约30%～40%,结合设计雨强因素分析可知,当重现期偏小时选取分公式,当重现期不低于50年时选取总公式。研究成果可为城市防洪排涝、海绵城市建设的工程规划与设计提供参考。     

广州市近年降雨时空变化规律分析

受全球气温上升影响,广州市区水文要素出现了明显的变化.为揭示广州市降雨时空变化趋势,采用Mann-Kendall检验法从不同方面分析了降雨时间序列的演变规律,可知市区年降雨量逐年增加,暴雨中心由市郊向市中心转移,降雨时段更为集中.并采用不均匀系数结合Mann-Kendall检验法分析了降雨的时空分布及其变化趋势,发现广州市降雨量年内分配不平衡,且降雨空间分布不均匀.     

济南城市化发展对降水时空演变的影响

为研究济南市城市化发展对降水时空演变的影响,以济南市小清河黄台桥断面之上350km2为研究对象,首先利用济南市1984、1992、2002、2013年不同时期的卫星遥感数据,分析研究区土地利用类型演变过程,之后利用Mann-Kendall法分析了1966~2013年研究区及其城区、西北郊区和南部山区等各分区的降水时空变化趋势。结果表明,研究区1984~2013年,特别是1992~2002年期间,农田和林地面积大幅减少,建设用地面积大幅增加,城市化进程加快,建设用地演变规律为从城区由东到西,再向西北郊区和南部山区进展;研究区及其城区、西北郊区和南部山区等各分区的1966~2013年多年平均降水量总体呈增加趋势,1990年之后发生增强突变,且同时期内城区多年平均降水量比西北郊区高,但比南部山区低,研究区及各分区1966~2013年多年平均降水量的突变与城市化演变过程相一致,济南城市化进程影响降雨的时空分布。研究结果可为济南市城市发展规划和城市防洪预警提供依据。     

白马关流域洪水模拟及参数优化研究

为提高山区洪水的模拟精度,以北京市密云区白马关流域为例,采用分布式水文水动力模型(HH模型)模拟2017～2022年降雨—径流过程,选取6场典型场次洪水,利用ε-NSGAⅡ多目标优化算法对HH模型的关键参数进行优化。结果表明,率定场次洪水的纳什系数介于0.89～0.96之间,洪峰流量误差达20%以内,洪量误差达15%以内,峰现时差在1 h以内;验证场次洪水的纳什系数介于0.81～0.92之间,洪峰流量误差达20%以内,洪量误差达10%以内,峰现时差在1 h以内,HH模型参数优化后对白马关流域场次洪水的模拟效果较好。最后提出了适用于白马关流域洪水模拟的关键参数阈值范围,为当地山区水文模拟参数优化提供了科学的理论依据。     

SWMM模型在城市排水系统规划建设中的应用

鉴于城市化的飞速发展、极端降雨事件的频繁发生,以及城市地区现状排水设计标准偏低,从而导致城市地区暴雨内涝现象频发,借助ArcGIS数据处理工具,基于SWMM模型,对拟建的开封市运粮河组团项目区的雨水管网系统进行概化,模拟了多种情景下城区规划雨水管网系统运行状况,分析了不同雨型和重现期暴雨情景及不同城市化水平下的暴雨内涝情况,并采取低影响开发(LID)设施对研究区的雨洪控制效果进行模拟与评估。结果表明,SWMM模型可以对规划方案进行初步校核,在规划区具有良好的适用性;低影响开发措施的合理应用可有效控制城市洪水,从而在一定程度上提高城市抵抗大暴雨的能力。     

澜沧江流域近51年来极端降水事件的变化趋势和突变特征

基于澜沧江流域1960～2010年31个气象站点的逐日降水资料,采用百分比阈值法定义了不同站点极端降水事件的阈值,应用Mann-Kendall检验方法分析了极端降水事件的降水量、降水频率、降水强度和严重干旱频率等的时空变化特征。结果表明,澜沧江流域极端降水阈值的空间分布呈西北至东南逐渐增大的分布趋势;极端降水事件整体上呈显著上升趋势,且在空间上存在差异,各指标均呈西北向东南逐渐增加的趋势,尤其是德钦站以南的澜沧江中下游地区为干湿事件发生较频繁的区域;极端降水事件在气候的长期变化过程中还存在突变现象。     

城市内涝综合设计暴雨研究

随着城市化进程的加快,城市暴雨致灾所导致的社会影响和经济损失越来越大,合理规划城区内排水体系就成为当前的研究难点。针对城市排水体系中区域排涝和市政排水综合设计需求,首先对现行城市排涝和城市排水相关设计暴雨规范进行分析,由此提出城市内涝综合设计暴雨计算与评判方法,并以武汉市汉口区黄孝河地区排水系统为例进行了综合设计暴雨和排涝流量计算。结果表明,考虑降雨强度和降雨总量的综合设计暴雨方法,符合研究区域特性,能较好地将城市排水与排涝设计有机联系起来,满足排水与排涝综合设计需求。该研究成果可应用于城市防洪、排水排涝系统现状评估和城市规划等方面。     

非平稳条件下基于贝叶斯网络的内涝风险评估和管理方法

受非平稳条件因素(如气候变化、城市化)的影响,近几年内涝灾害频发。以Z市某地块为研究区域,借助地理信息系统(ArcGIS)和暴雨雨洪管理模型(SWMM)实现研究区排水管网的水动力模拟。在不同降雨情境下,比较分析现状系统及不同改造方案下的系统溢流量等信息,计算内涝风险指数。采用贝叶斯网络分析工具(Bayes Server)对引发内涝风险的主要因素进行推理、识别和分析,进而构建内涝风险评估模型。该模型便于决策者根据设计需求,结合各因素的不确定性范围和发生概率值,综合选取最适合的改造措施,优化市政排水防涝规划,为市政基础设施建设提供了依据。     

淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。     

淮河流域汛期极端降水时空演变规律分析

研究淮河流域极端降水时空演变规律对流域防洪减灾、水资源规划等意义重大。基于淮河流域24个气象站1961~2011年汛期逐日降水资料,建立极端降水序列,并对极端降水频度和强度的趋势、突变及周期变化特征进行了年尺度和年代尺度的时空变化分析。结果表明,极端降水频度和强度均呈较显著的上升趋势,且均在2000年代出现大幅提高,时间变化的第一主周期为4年;频度和强度的空间分布基本符合右岸强、左岸弱,南部强、北部弱,从上游内陆至下游沿海逐渐增加的分布规律;各年代极端降水空间分布发生变化,沿海与内陆的频度差异逐渐缩小,左右岸的强度差异越来越显著。研究成果可为水资源规划管理工作提供参考。     

PMP估算中地形对山地暴雨增幅作用的影响

在山区可能最大降水(PMP)估算中,当确定移置附近气候相似区某场灾害性特大暴雨后,就必须定量估算山地地形对暴雨的增幅作用,以便在移置之前定量消除地形对被移置暴雨的影响。为了定量估算辐合雨分量及其时空分布形态,以福建莆田地区和香港地区两场不同类型的暴雨为例,基于福建东南沿海地区84个站点和香港地区77个站点1、3、6、12、24h的5个时段的历史年最大雨量资料和实测降雨资料,应用"分时段地形增强因子(SDOIF)"暴雨分割技术分割香港20080607和莆田19991009两场暴雨,探讨山区暴雨期间地形对暴雨的定量影响及其空间分布模式。研究发现山区地形对暴雨有着增幅作用,且随历时增加而逐渐增强,越靠近暴雨中心增强幅度也越显著。同时地形增强因子也受高程的影响,低海拔处地形增强因子的增速高于高海拔处。经暴雨分割后的辐合雨空间分布形态与实测降雨的形态也基本一致。可见基于极值暴雨历史系列统计特性分析及暴雨天气背景和地形地貌特征分析相结合的SDOIF暴雨分割技术,能够有效地反映特定地形对暴雨的增幅作用及其空间分布形态,为山区暴雨移置提供了可靠依据。     

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。