前期影响雨量与雨水口过水能力对城市内涝影响研究

为了研究雨水口过水能力与前期影响雨量对基于SWMM(Storm Water Management Model)的城市雨洪模型的影响,采用SWMM模拟技术进行城市雨洪模型精度改进研究。以柳州中心城区为例,构建城市雨洪模型并对现状进行评估,构建改进模型来评估雨水口过水能力与前期影响雨量对模型的影响。结果表明,改进后的模型更加符合实际测量值,其中峰值时间比原模型推后15 min,与实际相差15 min,峰值水位为3.18 m,比原模型减小了7%,更加接近实测值,总溢流量相较于原模型减少了16%,且前期影响雨量对重现期2 a、5 a情境有显著影响,雨水口过水能力对重现期5 a、10 a、20 a、50 a以及100 a情景都有显著影响,且影响随降雨强度的增大而变大。改进后的模型更加符合城市实际的内涝情况。     

基于深度学习和椭圆检测的城市道路积水深度监测方法研究

为了解决传统城市内涝监测方式大量耗费人力物力,成本较高,不能满足城市内涝全面快速监测需要的问题,提出一种利用深度学习技术和椭圆检测算法的城市道路积水深度监测方法,通过深度学习模型对不同类型车辆的车轮进行检测和分割,利用椭圆检测算法对淹没车轮的几何特征参数进行提取,从而构建道路积水深度计算模型。通过东营市典型视频监控站点进行验证,结果表明：模型对数据集的平均定位精确率和分割精确率可达到94%以上,在实际积水监测中模型对正侧面和斜侧面车辆均具有较好的积水深度识别效果,近点处的识别结果优于远点,对正侧面车辆的识别结果优于斜侧面车辆。研究成果可为相关研究的进一步开展做铺垫,为城市内涝监测和洪涝灾害应急管理提供技术支撑。     

基于高精度DEM的城市道路积水淹没计算方法研究

针对河南省郑州市城区道路微尺度场景的暴雨内涝积水计算问题,以车载LiDAR技术建立的积水路段高精度格网DEM为基础,按照有源淹没方式,采用种子蔓延法计算积水淹没范围;通过构建郑州市暴雨洪水模型获取暴雨时积水点溢流水量,运用二分法实现淹没水位与溢流水量间的快速逼近求解。以郑州市某积水路段进行实例应用,对比分析计算结果与电子水尺实测水深数据可知,Nash-Sutcliff确定性系数为0.94,RMSE为0.05,相对误差为10.3%,表明淹没计算结果具有较高精度,模拟淹没过程符合该积水区实际淹没过程,研究方法适用于城市街道区域的暴雨积水淹没范围和水深计算。     

内涝积水对城市交通路网邻域拓扑势的影响

为定量分析内涝积水对城市路网交通运行的影响,开展内涝积水下城市交通路网邻域拓扑势研究。首先,利用对偶拓扑方法将路段映射为点、交叉路口映射为边,构建城市路网的对偶拓扑图;其次,根据势函数原理,厘定节点间最短拓扑距离、地势高差传递权值、路网对偶节点吞吐量、势场影响因子等参数,构建内涝积水对城市交通影响的路网邻域拓扑势模型,并采用黄金分割优化算法对模型进行求解;最后,以宜昌市西陵区易涝地段为例,分析不同积水深度下城市路网拓扑势的演化趋势。结果表明：积水深度达到15 cm以上时,各路段拓扑势下降大于20%;随着高峰和平峰时积水深度的增大,节点拓扑势从平缓波动到急剧下降;从节点间的拓扑势值排序可以看出,积水路段西陵一路与一级领域的路段之间的拓扑势最大,而和其他路段之间的拓扑势随着距离的增加而减小。研究揭示了内涝积水对城市交通路网邻域拓扑势的影响规律,可为城市内涝治理及交通管制提供理论依据。     

基于InfoWorks_ICM模型的山地城市老旧建筑小区海绵化改造方案设计及评估

为解决山地城市老旧建筑小区内涝积水问题,以重庆市万州区某老旧建筑小区海绵化改造为例,基于InfoWorks_ICM模型,提出一套海绵化改造方案和效能评估的方法。采用万州区典型年实测5 min降水数据序列对改造前后的年径流总量控制率和年径流SS污染负荷削减率进行模拟分析,采用芝加哥雨型2h设计暴雨过程线分别对改造前后1年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇、30年一遇、50年一遇暴雨过程进行内涝积水风险模拟分析,结果表明,改造方案满足规划指标要求,能够显著改善小区内涝积水问题。     

基于微观交通仿真的城市内涝对道路交通的影响评估研究进展

在城市洪涝灾害频发和内涝下交通问题突出的背景下,针对城市内涝对道路交通的影响评估问题,梳理了国内外研究成果,对城市内涝模拟原理以及常用的城市雨洪模型的特点进行了分析,总结归纳了城市内涝对道路交通的影响评估方法,论述了微观交通仿真模型的构建和应用,提出了城市内涝对道路交通影响评估可优化的方向。指出在现有软件缺失和条件有限的情况下,基于积水深度与行车速度的关系式将城市雨洪模型和微观交通仿真模型进行集成,用于分析内涝下交通问题是较为有效的手段;城市内涝对道路交通的影响十分显著,通常反映在道路(损失、性能和结构)、交通工具(行驶速度和安全性)和驾驶员(心理和生理变化)3方面,以及道路-交通工具-驾驶员的综合影响。     

基于MIKE耦合模型的绿化率对城市内涝影响研究

为了进一步了解强降雨条件下城市内涝的形成过程及地表淹没情况,以西安市新城区为研究对象,设定不同比例的绿地面积,建立了城市洪水的MIKE FLOOD耦合模型,对比了不同情景下城市绿化对地面积水和内涝风险的削减效果.结果表明:随着城市绿化面积比例的增加,3、5、10、20年一遇降雨下的积水淹没范围得到了有效控制,其中绿化面...     

基于暴雨洪水管理模型的低影响开发设施应用研究

海绵城市是针对解决我国水危机提出的新理念,而低影响开发(LID)设施是构建海绵城市的关键。为了分析不同降雨重现期、不同降雨历时、占地面积对单项LID设施径流控制能力的影响,以亦庄调节池一期工程为研究区域,利用暴雨洪水管理模型(SWMM)进行模拟计算,研究了不同占地面积下各LID设施对不同降雨过程的径流削减效果,分析了降雨重现期及降雨历时与占地面积影响作用的相关性。结果表明:随着降雨重现期由1年增加至10年,透水铺装径流削减率下降了13%～35%;随占地面积占比由25%增至100%时,其径流削减率增大了4. 8%～23%,且占地面积变化对低重现期降雨径流削减效果影响明显,生物滞留槽和植草沟呈相同规律。相反,下凹绿地占地面积变化对高重现期径流削减效果影响较大。绿色屋顶的径流削减率与土壤层厚度成正比,与降雨重现期成反比,且绿色屋顶厚度对低降雨重现期削减效率影响稍大; LID设施的径流削减率随降雨历时增加而增大(削减率增长区间为1. 7%～7. 7%),且占地面积越大,降雨历时变化对径流削减率的影响就越明显。各LID设施的性价比和适用情况对比计算表明,下凹绿地和透水铺装性价比较高,适于作为主控设施大面积应用,而植草沟、生物滞留池及绿色屋顶适于作为辅助设施部分应用。研究成果为选择效益最优的海绵城市建设模式提供科学参考。     

河道改造对弯曲河段的水力影响模拟研究

以浏阳河朝正垸急弯河段为例 ,采用MIKE21水动力平面二维水流 -泥沙模型先进行率定 ,综合考虑长沙枢纽运行后湘江水位抬升对浏阳河下游的顶托与浏阳河不同频率洪水的叠加作用 ,采用该模型对上游直线段、弯段、下游直线段的水文变化、流速变化及冲淤情势进行多工况模拟.结果表明 :对于弯曲河道尽管改造拓宽弯曲段 ,在凸岸水流流速增大 ,可能存在冲刷 ,凹岸局部会产生淤积 ,在近邻弯曲下游段凹岸局部还会产生水位壅高.结果可指导本河段防洪规划设计 ,对类似工程也具有借鉴意义.     

基于行洪除涝功能的适宜水域率确定方法研究

保障基于行洪除涝功能的适宜水域率是快速城镇化背景下,增强降水储蓄能力、降低区域洪涝灾害损失的重要手段。提出了考虑暴雨强度和下垫面条件,基于行洪除涝功能的适宜水域率确定方法,并以国家重点防洪城市安徽省蚌埠市为例,计算了不同行洪除涝标准下的各下垫面产流量,结合区域现有的排涝能力,通过减少水田面积和增加水体面积来提升区域行洪除涝能力,从而估算出适宜水域率。计算得到在50年一遇1日暴雨量和100年一遇3日暴雨量标准下,蚌埠市所需水域率阈值为12.5%~19.5%。该研究思路和计算方法可为全国其他区域适宜水域率的研究提供参考,对面向区域水安全的城市规划和生态环境管理具有重要意义。     

基于扩展型浅水方程的地表水与地下水整体数值模型

提出了能同时满足地下水和地表水运动的扩展型浅水方程,并结合非结构隐式有限体积法,建立适用于海岸、河口地区的地表水与地下水整体数值模型。在一套模型内同时模拟地下水与地表水运动,避免了传统方法两者交界面边界条件的匹配问题,且模型时间步长不受CFL条件的限制,计算效率较传统方法明显提高。模型成功模拟了滨海地区封闭型泻湖受外海潮汐影响而产生的水面震荡现象,计算值与实测值吻合较好。进一步通过与Thacker浅水湖振荡解析模型的比较,表明该模型还可应用于复杂潮滩海域地表水动边界的模拟。     

城镇圩区排涝模数与合理水面率研究

针对城镇圩区下垫面条件和排涝特点,以浙江省杭嘉湖平原地区为例,采用水量平衡法计算城镇圩区的排涝模数,利用多元回归分析法建立了圩区排涝模数与关键因子（水面率、地面硬化率）之间的定量关系。同时,建立费用现值最小模型并采用外罚函数法优选确定城镇圩区适宜的水面率。     

基于“内涝点”的城市防洪排涝模式研究

为探究新的城市防洪排涝理念及防洪排涝模式,基于前人积水计算模型研究及城市洪涝灾害特点分析,在对"内涝点"重点治理的城市防洪排涝理念的基础上,建立基于"内涝点"的城市防洪排涝模式。以太原理工大学迎西校区为试验区域,以太原市某次典型降雨为算例,对所建积水计算模型进行验算。结果表明:使用模型计算得到的"内涝点"积水深度和积水历时均与实测资料符合,由此验证了模型的合理性。     

鄂州市城乡供水一体化模式探索

湖北省鄂州市农村饮水安全工程建设模式是:充分利用现有供水工程水源稳定可靠、供水能力尚有较大潜力的优势,通过改造现有水厂各项配套设施,主要采取管网延伸解决农村饮水安全问题,逐步实现农村用水城市化、城乡供水一体化。这一建设模式具有良好的社会、经济、生态效益,目前已在湖北省相关县市试行推广。     

基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析

为分析参数的不确定性对地表水地下水耦合模拟模型输出结果的影响,本文运用Monte Carlo方法对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,并根据不确定性分析结果进行生态恶化风险评估。以石头口门水库上游饮马河汇水流域为例,建立地表水地下水耦合模拟模型,并运用HydroGeosphere(HGS)软件求解。利用局部灵敏度分析方法甄选出耦合模拟模型中灵敏度较高的参数,作为随机变量。最后,运用Monte Carlo方法对耦合模拟模型进行不确定性分析。为了减少不确定性分析过程中的计算负荷,应用Kriging方法,建立耦合模拟模型的替代模型。结果表明:地表水地下水耦合模拟模型中灵敏度较高的参数为渗透系数、孔隙度和曼宁粗糙系数,其中渗透系数的变化不仅对耦合模型中地下水水位产生影响,也对地表水流量产生影响;Kriging替代模型可以在保证一定精度的条件下大幅度减少计算负荷;风险评估结果表明,在当前的水资源开发利用条件状态下,研究区地下水生态环境恶化风险的概率为6%,地表水生态环境恶化风险概率为15%。     

防治土壤盐碱化地表水地下水联合管理模型

对防治土壤盐碱化的地表水地下水联合管理模型的一般结构进行了描述,重点介绍了国内防治土壤盐碱化的地表水地下水联合管理模型及其优化方法的研究现状,对代表性文献进行了评述。分析了联合管理模型中存在的不足,并就该研究领域的发展趋势提出了个人看法。     

基于多智能体的城镇家庭用水量模拟预测分析

提出了基于多智能体的城镇家庭用水量模拟模型(MA-UHWDS),通过构造不同发展情景,对家庭用水量变化趋势及其影响因素进行了分析。以青岛市为实证城市,采用2003—2012年统计资料,计算分析了居民用水边际消费倾向、基本用水需求和不同收入户人均用水量,并对不同情景下2013—2022年各类收入户人均用水量和城镇家庭用水总量进行了定量模拟预测分析。结果表明:2003—2012年中,城镇家庭平均水费支出占总消费支出的比重仅为0.395%,易造成居民节水意识淡薄,最低收入户人均用水量除2008年外均低于基本需水量,而最高收入户平均超过基本需水量14.16 m3,水价改革需综合考虑低收入家庭的支付能力和高收入家庭的过度用水;2022年7类收入户在水价高增长收入低增长情景下的人均用水量与在水价低增长收入高增长情景相比下,分别减少了16.7%、18.4%、18.1%、16.1%、15.0%、17.8%和13.8%,水价和收入会明显影响家庭用水量。MA-UHWDS为区域用水总量调控提供了新的研究思路和工具。     

DEM与遥感相结合的水库水位面积曲线测定方法研究

利用DEM与遥感技术相结合建立水库水位面积曲线测定的技术方法,通过水丰水库水位面积曲线测定的实例,从TM/ETM、CERBS等遥感影像上提取水丰水库部分水位下的水域面积,同时由DEM建立基于等高线插值的水库水位面积关系曲线,由该水位面积曲线建立DEM插值的水位面积与遥感解译的实际水位面积之间的相关关系计算方程,并由该方程计算得到完整的实际水库水位与水面面积关系曲线。DEM与遥感相结合的水库水位面积曲线测定方法快速、准确、省时、省力,体现了DEM与遥感相结合技术在水库水资源测算中的技术优势,为区域水资源的监测评价与可持续利用拓展了更新的技术空间。     

基于云模型的区域水资源开发利用评价

针对水资源开发利用评价中指标权重确定方法受主观性影响较大的问题,提出了基于云模型的权重确定方法。将云模型引入到水资源开发利用评价中,并以新疆阿克苏地区为例,进行实证研究。结果表明：阿克苏地区水资源开发利用综合分值为0.390,开发利用水平较低。基于云模型确定评价指标权重值的方法具有结果客观,算法容易实现的优点,有助于促进水资源开发利用的科学评价,为研究区水资源开发利用提供了一定依据。