城市排水系统韧性评估研究进展

【目的】对城市排水系统进行韧性评估,可以了解系统的性能水平,为系统优化提供基础和依据,从而更好的利用地区现有设施的排水能力。【方法】在梳理城市排水系统韧性概念、发展和应用的基础上,从评估情景、评估指标、评估对象和评估方法四个视角系统总结了城市排水系统韧性评估的研究现状,并提出了目前城市排水系统韧性评估存在的不足之处和未来研究方向。【结果】城市排水系统不仅要应对正常降雨情况,还要适应极端天气条件和未来不可预见的干扰。研究表明,除了气候变化、极端降雨导致水力过载的外部荷载,城市复杂的排水网络面临着越来越多的挑战,如由短期偶发性事件(管道坍塌、堵塞)或者长期慢性压力(管道老化)导致潜在的结构失效,这可能会增加基础设施瘫痪、财产损失和潜在生命损失的风险。【结论】目前城市排水系统韧性评估更多地关注功能和系统本身,而随着气候变化和未来多重不确定威胁,需要对城市排水系统韧性进行更加全面和综合的评估,未来将考虑从构建完整情景、选取多维评价指标和多系统协同融合等方面开展研究。     

洪水预测与快速评估系统的模型简芗

1 系统介绍通过洪水预测与快速评估系统对洪水泛滥的危险度以及浸水区域的实时预测,用以判断“河川流域有多少降雨量、雨水进入河川后会形成多少洪水流量、根据洪水流量的规模判断浸水将会在何处发生、当浸水发生时其范围是多大”等一系列与洪水泛滥相关的情况。     

灌溉现代化与灌区快速评估方法

通过引入灌溉现代化理念,简要介绍了一种近几年在国际上被用于诊断灌溉工程的快速评估方法,并对评估方法进行了分析和讨论。     

SCS月水文模型构建及其应用

以SCS水文模型为基础，建立了SCS月水量平衡模型，该模型结构简单，模拟结果说明模型具有较高的模拟精度。最后以赣江流域为例，应用SCS月水量平衡模型分析了气候变化对赣江流域水资源的影响。     

蓄滞洪区行蓄洪损失快速评估方法研究

本文结合淮河流域蓄滞洪区实地调研情况,提出两种快速评估方法基础统计数据法、历史损失数据估算法,并以安徽蒙洼蓄滞洪区为例进行了案例试算,分析了方法存在的不足,提出了对实践操作的意义。     

基于SWMM模型的海绵城市径流量控制有效评估方法

当前,我国海绵城市管理出现诸多问题,传统的流量控制方法,难以科学有效的实现流量控制分析,使其流量出现评估不准确的情况。为了解决上述问题,提出了基于SWMM模型下的海绵城市径流量控制效果评估方法,该方法引入SWMM模型,实现实时跟踪模拟,确定SWMM模型在城市排水系统中的组成结构。SWMM模型主要由水文模块、水质模块、水力模块三个部分组成,分别对地面径流量和污染物累积进行计算,并得到水力模块的连续性方程。同时,也考虑到路面工程建设的改建、生物滞留设施、雨水花园、透水铺装几个方面对雨水径流关系的影响,对多个角度进行控制评估。实验结果表明,通过建立基于SWMM模型的连续降雨下的海绵城市径流量控制效果评估方法,针对连续降雨天气进行分析,海绵城市径流量提高了40%以上,对于保证城市维稳和运营有着显著的效果。     

SWMM模型在城市排水系统规划中的应用

对城市排水系统进行系统的模拟计算,可以为城市排水系统规划方案的调整与优化提供理论指导。以深圳河湾地区的排水系统规划为例,讨论了美国环保局开发的暴雨径流管理模型SWMM(StormWaterManagementModel)的应用情况。案例研究以典型降雨年的排污状况为参考,用SWMM分析和评价了深圳“布局规划方案”在近期(2010年)和远期(2020年)的环境影响。研究中所应用的方法和过程具有一定的通用性,可以用于其他地区排水系统的模拟。     

水价政策模拟模型构建及其应用研究

针对水资源非完全市场化、主要以政府主导的定价情况,构建价格政策模拟模型,分析水价比价、差价及整体变动对国民经济和居民收入等指标的影响,为合理制定水价提供依据。基于一般均衡模型方法,利用GMAS软件,建立将水要素纳入到要素供给中、将水行业单独考虑的水价政策模拟模型,开展水价格政策模拟分析。以北京市为研究区开展实践应用,结果表明,在适当的调价范围内,水价提高和政府涉水补贴等政策对物价水平、经济增长、产业结构及居民生活水平影响不明显,但是对水生产供应企业影响意义重大。在水价偏低、水生产供应企业收支不平衡的情况下,水价提高可有效提高水生产供应企业收入,减少企业亏损状况;同时水价提高还可以有效降低水资源使用量,对缓解北京市水资源短缺、减少由于水资源过度开发导致的水资源耗减和水环境退化问题具有积极的作用。     

区域洪灾直接经济损失快速评估方法在太湖流域的应用研究

区域洪灾损失快速评估是洪灾发生时政府及时制订科学减灾决策的重要参考。本研究以太湖流域1991年和1999年为基准年，以1981、1986、1991、1996、2001、2004和2006年为洪灾重演情景分析水平年，分析研究“1991”型洪灾和“1999”型洪灾直接经济损失随经济发展及环境改变的变化规律，分别确定各类财产损失率的变化系数值、物价指数折算系数值及各类财产的增长率值。建立了“1991”型洪灾和“1999”型洪灾直接经济损失与地区财产增长之间的关系曲线，同时结合水文要素-洪灾受灾面积之问关系推求出受灾面积，从而实现太湖流域洪灾直接经济损失快速评估，为太湖流域防洪减灾决策提供支持。     

堰塞坝稳定性快速评估模型--以小岗剑(上)堰塞坝为例

为了对堰塞坝的稳定性快速作出定量评价,通过分析历史案例并进行相关性分析,选取堰塞坝坝长、坝宽、坝高、回水长度、库容量作为堰塞坝稳定性评价因素,并进行主成分分析。将单一变量按照主成分大小及权重进行组合,得到坝高因子,高宽比,水流冲击系数,湖面形状系数,坝体形状系数五个复合因素,在此基础上提出一种定量分析堰塞坝稳定性的快速评估模型,同时引入稳定性系数来反映堰塞坝的稳定程度,进行等级划分,并对汶川大地震中形成的小岗剑(上)堰塞坝应用模型进行评估。结果表明所提出的模型判定准确率达89.9%,可以为堰塞坝应急处理提供参考。小岗剑(上)堰塞坝判定为不稳定,需及时采取泄流措施避免灾害损失。     

基于模糊可变模型的城市防洪 体系风险分析

采用模糊可变模型对某市防洪体系存在的风险进行分析,针对城市防洪体系风险分析的权重确定问题,引入了水库、堤防、滞洪区、分洪闸、水利投入比重、堤防达标率等六个评价指标,计算了该市防洪风险特征值。计算结果为1.539,介于微险与轻险之间,与线性模型得到的结论基本一致,但略偏于轻险。该方法操作简单,解决了城市防洪风险分析繁琐,分析过程指标权重是否合理等问题,并且便于实际分析应用。     

TOPSIS模型在城市防洪体系综合评价中的应用

为了对柳州市现有防洪体系进行科学客观评价,在分析我国城市防洪体系安全评价的指标体系及其等级标准的基础上, 提出了基于层次分析赋权的TOPSIS综合评价法,并建立了城市防洪体系安全综合评价模型。利用该模型对柳州市防洪体系进行评价,结果表明,柳州市防洪体系尚属不太完善水平,滞后于当地的经济社会发展。 该模型能较好地对城市防洪体系进行综合评价。     

水库洪水资源利用风险决策模型构建及应用

洪水资源利用可以缓解水资源短缺问题,但也存在风险,有必要对洪水资源利用的风险进行研究。基于洪水资源利用风险率最小、风险效益最大和风险损失最小的原则,构建了水库洪水资源利用多目标风险决策模型,该模型采用概率论与数理统计法计算风险率,C-D生产函数法与能值法计算风险效益,洪水淹没面积与单位面积损失法计算风险损失,用约束法求解模型的多目标决策问题。以江苏省石梁河水库为实例,运用风险决策模型找到了石梁河水库洪水资源利用的最佳均衡解,验证了模型的有效性与适用性。     

基于多类模型耦合的城市洪水风险 分析技术研究

基于城市洪水的特点,提出了简化的城市排水模型,并与SCS水文模型和二维浅水动力模型相耦合,建立了城市洪水风险分析模型。该模型能够模拟城市外洪、内涝或二者的组合,并以蚌埠市为例,开展示范研究,计算结果与实际情况相符,证明了模型的适用性.     

风险分析方法在城市防洪规划中的应用

基于随机微分方程的堤防设计风险分析方法 ,分析比较了湖南省浏阳市城区防洪规划中所采取的各项工程措施对降低防洪风险的有效性 ,提出了用等可靠度来设计堤防高程 ,可最有效地发挥堤防工程的防洪作用     

区域水库群大坝安全评价体系的构建

结合江西省水库群大坝安全评价工作,介绍了区域水库群大坝安全评价体系的构建过程,包括大坝安全评价技术标准的制定、单座水库大坝工程险度评价和风险评估、区域性水库群除险加固全面规划、水库群大坝安全风险排序、大坝病险原因分析及对策研究、除险加固方案的实施效果评价及区域性水库群除险加固动态管理信息系统的建立等内容。该体系在江西省水库群大坝安全评价中的应用效果良好,可为决策者提供科学依据。     

基于组合赋权-云模型的城市洪涝灾害韧性评价方法

基于城市系统应对洪涝灾害事件的响应过程,从基础抵御、防灾预警、应急响应和适应恢复4个方面构建了包含4个一级指标和20个二级指标的城市洪涝灾害韧性评价指标体系,在此基础上通过可拓层次分析法和熵权法对指标分别进行主观和客观赋权,结合博弈论理论进行组合赋权,提出了基于组合赋权-云模型的城市洪涝灾害韧性评价方法。南京市6个行政区的验证结果表明:该方法可有效评价城市洪涝灾害韧性水平,6个行政区中建邺区、江宁区为高韧性地区,鼓楼区、秦淮区为较高韧性地区,雨花台区为中等韧性地区,溧水区为较低韧性地区。     

一维二维水动力模型耦合的城市洪水模拟

城市洪水模拟通常包括城市内河流模拟和城区平面漫流模拟。一维水动力学模型可以较好地模拟河流和水工建筑物的水流特征,二维水动力学模型模拟水平漫流可以取得令人满意的结果。而一维二维耦合模型可以充分发挥两种模型的各自特色和优势,解决两种模型分别使用时经常遇到的空间分辨率和计算精度等问题。本文通过建立一维二维水动力耦合模型,针对不同的典型降雨过程,对该模型系统进行验证和分析,并最终用于模拟济南市不同重现期下洪水淹没情况。模拟结果表明,该模型能够有效地模拟复杂市区降雨积水过程,能够提供可信度较高的城市洪水潜在风险评估,可为城市防汛预警决策提供技术指导。     

基于改进的综合评价模型的北京市水资源短缺风险评价

运用改进的模糊综合评价模型和灰关联分析模型对南水北调受水区——北京市的水资源短缺风险进行评价,运用组合权重方法确定评价指标的权重。结果表明:从2001—2014年,北京市水资源短缺风险总体呈下降趋势并趋于稳定,水资源短缺状况从较高风险降低为临界风险和较低风险,反映出近年来北京市政府对水资源的管理和调控已显现出成效;2012年以后,水资源短缺风险又呈升高趋势,应当对未来几年的水资源短缺风险进行密切关注并尽快采取措施,以降低北京市的水资源短缺风险,保障北京地区供用水安全。     

城市河道防汛特征水位划定方法研究

河道防汛特征水位是洪水预警和科学调度的基础,但是城市河道受人类干扰大,功能复杂,防洪隐患多样等因素影响,目前在城市河道防汛特征水位划定方面没有统一的划定原则和方法。针对该问题,本文以北京市清河为例,开展城市河道防汛特征水位划定研究,统筹考虑河道功能、洪水预警、防汛预案、防护对象等要素,提出了防汛特征水位划定原则,还建立了基于数值模拟技术和数理统计技术的划定方法,并对清河沿线9个代表断面进行防汛特征水位划定。结果表明警戒水位为45.14～24.98 m,保证水位为45.47～26.39 m,两者之差为0.33～1.41 m,平均值为0.75 m。计算结果与"2012-07-21"和"2016-07-20"典型场次暴雨洪水测量最高水位数据一致性较好,表明成果能直观快速地揭示清河的汛情和险情。本成果可为河道汛期预警、水位站网完善和防汛应急管理提供重要的技术支撑。