城市暴雨内涝数值模型几个关键技术问题

本文对于当前城市暴雨内涝数值模型的几个关键技术问题进行了一定的探讨，并在浦东新区暴雨内涝的100、200、500年洪水风险图的绘制中使用了几个关键问题的解决方法，得到比较满意的结果。     

平舆县内涝成因及对策

作者根据多年水利基层工作经验,对平舆县内涝成因进行科学分析,优选出合理的治理方案,使县域内涝基本根除。     

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。     

LID改造对城市内涝与面源污染的影响

为了探究低影响开发(LID)措施对城市雨水-径流-污染过程的改善效果,以广州市某区域为例,提出了4种LID改造措施(绿色屋顶、生物滞留池、透水铺装、3种LID组合),并构建了SWMM模型来模拟分析5种暴雨重现期下不同LID改造措施的水文水质效应。结果表明：单一LID改造措施下,暴雨重现期较大时透水铺装效果最好,该情景下洪峰削减率、峰现时间延迟和总流量削减率都达到了最大;3种LID组合对总流量削减率最高,为26-12%~34-40%;单一LID改造措施下,透水铺装对COD与NH3-N质量浓度峰值削减和峰现时间延迟效果最佳;3种LID组合对COD和NH3-N总量削减率最高,分别为50-51%~60-83%和53-16%~58-47%。LID改造措施对城市内涝、COD和NH3-N都有不同程度的减轻或削减,其中LID组合改造措施的效果最好。     

典型LID措施对城市降雨径流过程影响

为探讨海绵城市建设中低影响开发(low impact development,LID)措施对城市降雨径流的影响,以深圳市光明区某居民小区为研究对象,通过建立区域SWMM模型,分析不同LID措施及其组合对城市雨洪过程的影响。利用研究区几场典型的降雨径流数据对模型校核验证,结果表明：构建的SWMM模型可以较好地模拟研究区降雨径流过程,纳什效率系数为0.868,峰值流量相对误差0.186,模型模拟效果较好;LID对径流峰值和总量都有削减作用,并在一定程度上延缓峰现时间,且LID布设面积越大,LID对径流的削减效果越明显;组合布设方案对径流的调控效果优于单独布设方案,单独布设方案中径流量削减效果最好的是透水铺装,峰值流量调控效果最好的是绿色屋顶,下沉式绿地的径流调控效果在三者中最差。因此,LID布设结构以及布设面积均对城市降雨径流产生影响,合理布设LID在一定程度上可以有效缓解城市内涝。     

鸿业暴雨排水及低影响开发模拟系统在城市道路内涝整治设计中的应用

项目中的市政道路位于已建城区,历年暴雨期间内涝严重,因改造条件受限,拟仅通过雨水管网改造解决内涝问题.为制定经济合理的管网分期改造方案、准确分析内涝成因、预估不同降雨条件时改造方案的实施效果,项目采用鸿业暴雨排水及低影响开发模拟系统进行模型构建,并采用传统推理公式计算法辅助分析.通过软件模拟对现状管网重现期进行评估;对近期管网改造方案在10年一遇、20年一遇、50年一遇降雨条件时的道路积水情况模拟,以验证近期改造效果;通过反复试算最终确定了50年一遇内涝设计标准下的管网改造方案.项目采用鸿业暴雨排水及低影响开发模拟系统辅助方案设计,利用其超标重现期下内涝设计的功能,软件操作以AutoCAD为平台,避免了软件输入数据的处理、转换以及软件模块间的外部耦合,操作过程简单、模型构建时间短.与传统推理公式法计算相比,优化了管道管径,由于该软件目前较少应用于超标重现期下的道路内涝整治设计,可为类似内涝整治工程提供技术参考,且对数学模型法的推广应用具有非常重要的意义.     

基于水力模拟的排涝泵站设计规模复核评估

排涝泵站作为城市防涝体系的重要环节,其设计规模是否满足实际需求,将直接影响城市内涝现象严重与否.以中山市中心城区为研究区域,通过水力模拟计算P=0.25、0.5、1、2、3、5、10、20、30、50、100 a这11种工况,对区域内的排涝泵站规模进行复核评估.计算结果显示,该区域4座排涝泵站整体规模缺口为22.04 m3/s,不足比例达40.81％;若泵站规模扩容至满足P=5 a排涝需求,该区域轻度内涝面积可减少24.1％,重度内涝面积可减少25％.     

新型环保材料在“海绵城市”建设中的应用技术研究

海绵城市的建设重在缓解城市热岛效应,保持区域水土平衡,解决黑臭水体等社会热点问题。作为海绵城市建设的六个环节,渗、滞和蓄是其中最重要环节。为此,我公司针对关键环节开发了相应的解决方案产品--天然彩石透水坪、便捷式储水罐、绿地雨水口、弃流器等。其中最为核心的产品是透水坪和储水罐装置,这是建设海绵城市的核心和关键所在。针对海绵城市建设开发的环保材料产品让雨水的高效利用成为现实可能。其中天然彩石透水坪,由天然彩色石料加上环保黏结剂,在美化城市环境的同时让雨水顺利安全进行渗透收集,重点解决了城市内涝和缓解城市热岛效应等热点问题。便捷式储水罐我们则采用模块化的设计理念开发,其最大特点是可根据城市绿地位置和面积大小通过产品模块化配置方案解决蓄水和水资源高效利用,让解决城市内涝和实现雨水综合利用成为可能。     

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。     

城市内涝灾害居民出行困难度评价

城市内涝灾害给城市居民生命、财产安全造成了严重威胁。以长春市南关区为例,以二维非定恒定流为基本骨架,以不规则网格概化地形,用一维非恒定流描述排水管网,建立了城市暴雨内涝数值模型。该模型包含产流模型、汇流模型、排水模型及内涝模型。以30 a,50 a,100 a一遇的暴雨情景,对居民出行困难度进行了评价。验证结果表明,构建模型与实例结果吻合度较高。所得结果可为相关部门采取应急措施缓解内涝导致的交通堵塞提供参考。