基于InfoWorks ICM模型的城市暴雨内涝模拟

为解决城市暴雨内涝灾害问题,以海口市主城区为例,构建了基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用3场实测暴雨进行模拟分析,发现该模型具有良好的精度和可靠性。在此基础上,利用该模型对1、2、5、10、20年五种不同设计重现期的暴雨情景下研究区域排水管网系统的排水能力和积水深度进行模拟。结果表明,该模型能较好地评估研究区域的排水能力,且随设计暴雨重现期增加,研究区域的积水深度亦呈现出增加趋势,内涝灾害明显加重。     

基于InfoWorks ICM模型的城市暴雨内涝模拟

为解决城市暴雨内涝灾害问题,以海口市主城区为例,构建了基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用3场实测暴雨进行模拟分析,发现该模型具有良好的精度和可靠性。在此基础上,利用该模型对1、2、5、10、20年五种不同设计重现期的暴雨情景下研究区域排水管网系统的排水能力和积水深度进行模拟。结果表明,该模型能较好地评估研究区域的排水能力,且随设计暴雨重现期增加,研究区域的积水深度亦呈现出增加趋势,内涝灾害明显加重。     

基于InfoWorks ICM模型的内涝预警降雨量阈值研究

针对池州市当前缺乏精细化内涝预警降雨量阈值的问题,利用城市综合流域排水模型InfoWorks ICM构建了池州市主城区暴雨内涝模型,并选用4场实测排口流量数据和历史内涝积水点对城市内涝模型进行率定和验证,发现该模型具有较高的准确度和可靠性。在此基础上,以内涝积水深度为预警指标,对不同降雨历时,不同雨型的设计降雨情景下研究区域的积水深度进行模拟。结果表明,降雨历时对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响显著,而降雨雨型对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响不明显。研究得出的降雨量阈值可为池州市主城区暴雨内涝预警和内涝应急管理提供参考依据。     

基于MIKE与GIS的城市洪水风险分析及应用

以开封市城市洪水风险图为背景,基于GIS、MIKE软件,将城市一维排水河网模型、二维地表产汇流模型和实际地下排水管网模型进行动态耦合,精确模拟开封市暴雨内涝积水过程、淹没演进过程、退水过程和泵站排水过程等。结果表明,模型计算得到的积水点位置、积水深度与现场实测数据基本吻合,说明模型构建方法合理,基本资料和计算参数选用可靠。     

极端降雨情景下城市区域积水风险特征研究

由于极端降雨事件频发,城市区域内涝问题日益突出。为探究极端降雨情景下区域积水风险特征,以广州市某居住小区为例,构建区域排涝模型,采用投影寻踪技术分析区域内涝风险。结果表明,除积水时数、最大积水速率和积水总量外,所选指标投影分量值均趋近于0;在设计暴雨重现期为5、10、20、50年时,分别有1、3、4、4个节点具有积水风险,其中积水风险最大的节点为J23,其积水风险值约为1.8;随着降雨重现期的增大,区域受雨洪灾害的影响范围和程度亦随之增大。此外,对排水管网系统积水黑点和区域积水风险的定性定量分析,揭示了不同降雨强度下区域积水风险变化特征,对区域雨洪灾害的治理具有一定的指导意义。     

城市化地区内涝风险模拟与分析

以青岛市黄岛区为例,构建SWMM城市雨洪模型,划分11个排水子区,模拟分析现状管网在不同重现期暴雨(1、5、10、20、30年一遇)下的排水过程,以积水时长、体积等为指标评估城市化地区内涝风险空间分布。结果表明,随着暴雨加剧,下垫面下渗截留对地表直接径流影响越来越小,管网排水负荷明显增加且显著影响排水效率,管网超载率越来越大;1年一遇暴雨时内涝风险相对较小,仅灵山卫、峄山排水区小范围积水;5年一遇时大量节点溢流,灵山卫、峄山、铁山、长安河、大卢河排水区为相对高危险区;10、20、30年一遇时约1/2节点溢流,以灵山卫、峄山、铁山、长安河、大卢河、豆金河排水区最严重,整体管网不能满足城市排涝。     

城市地表暴雨产流模型及应用

为适应城市暴雨过程及地表特性,结合城市水文学及水力学原理,采用芝加哥雨型对暴雨进行时程分配,建立了不透水区、透水区及混合区的产流模型。对不透水区,在Linsley产流模型的基础上,结合径流系数对原模型做出了适当改进,建立了适合城市不透水区的产流模型;对透水区,将下渗能力分配曲线和蓄水容量分配曲线耦合,按照二者的产流原理,形成了扣除截留、下渗损失的产流模型;对混合区则结合不透水部分和透水部分的占地面积,通过叠加不透水部分的产流与对应时刻透水部分的雨强作为输入,建立了与之相适应的产流模型。并将所得的暴雨时程分配过程线作为输入,对武汉市汉口区的产流过程进行模拟,得到地表净雨过程线,通过对比,发现该模型能较好地反映城市地表的产流过程。     

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。     

基于一二维耦合水动力模型的海绵小区建设效果评估

针对在海绵城市规划、建设和管理中SWMM模型无法精确模拟地表积水和淹没过程的问题,将SWMM模型与基于有限体积法的二维水动力学模型进行了耦合,建立了一二维耦合的水动力学模型,基于耦合模型构建了北京市某排水小区的雨洪模型,采用不同重现期的设计暴雨过程对海绵改造方案进行模拟和分析。结果表明,一二维耦合水动力学模型能有效地模拟海绵措施建设前后的效果,可应用于海绵小区建设效果评估中;海绵措施在一定程度上能改善小区内涝积水情况,间接地提高排水标准。     

北京市方庄区域暴雨积水模拟研究

随着城市化进程加快,极端暴雨导致城市暴雨内涝灾害频发,构建城市精细化洪涝模型对城市防涝减灾具有重要意义。以北京市方庄区域为例,基于区域内各类基础数据,构建该区域降雨产流、河网汇流、管网汇流及地表漫流等过程的总体洪涝模型,并利用监测点实测数据模拟分析三场短历时的降雨事件。结果表明,由于管网系统收集所有的地表径流,方庄区域无地表积水现象发生,且各监测点曲线变化趋势拟合情况较好,模拟结果与实测数据基本相符。     

"基于城市雨洪模型的内涝交通影响研究

随着城市化进程的加快以及极端天气的频繁出现,城市内涝问题日益突出。交通损失为超标暴雨积水造成的主要损失之一。从暴雨内涝积水原理及交通通行规律的研究入手,综合运用气象水文、交通、气象、遥感、地理、灾害等学科的理论,以北京典型桥区为研究对象,基于高分辨率的DEM地形资料和降水、土地利用数据,构建典型桥区的一维雨洪模型,采用函数拟合的溢流量—积水深度曲线法模拟道路实际积水过程;耦合桥区一维雨洪模型与交通仿真模型,定量研究了内涝积水对交通系统运行状态的影响度。结果表明,暴雨积水导致的车辆减速、绕行会大大降低交通系统的运行效率。研究成果可为暴雨条件下的交通影响分析提供参考。     

黄浦区北部子汇水区划分方法及暴雨内涝情景模拟

近年来,城市地区面临的内涝灾害风险与日俱增。为研究暴雨引发的内涝灾害,以上海市黄浦区北部为研究区,分别使用人工划分法和泰森多边形划分法建立管网模型,并利用InfoWorks ICM模型对不同重现期情景下研究区的淹没情景进行模拟。结果表明,利用泰森多边形划分法构建的城市雨洪模型更适用于研究区的暴雨内涝情景模拟;最大淹没面积和最大积水深度均随着重现期的增大呈现增加趋势,在降雨重现期为5、10、20、50、100年时最大淹没面积分别为1.15、1.63、1.87、2.02、2.06km2,内涝灾害明显加剧。研究结果可用于指导城市内涝灾害防治。     

基于GIS和SWMM的城市暴雨内涝淹没模拟分析

针对暴雨导致的城市内涝淹水问题,利用地理信息系统(GIS)技术,构建了淹没分析模块,结合SWMM模型,实现了对城市暴雨内涝淹没范围和淹水深度的模拟分析。并以华南沿海某城市区域为例,进行了设计和典型暴雨条件下的模型计算。结果表明,基于GIS的淹没分析模块设计合理,计算结果较理想、可靠,能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度,在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。     

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。     

基于Kendall重现期的降雨潮位风险分析

短时强降雨和外江潮水位顶托是诱发城市内涝的两个重要因素,分析雨潮风险对于减少内涝灾害,确保居民人身财产安全具有重要意义。重现期与设计值的定义和计算是风险分析中的重难点,通过构造年最大1h降雨量与相应潮位的联合分布,介绍了Kendall重现期的定义和计算方法,指出了Kendall重现期与传统重现期在危险区域识别上的差异性,并通过实例分析,验证了Kendall重现期法的合理性。研究结论可为城市内涝防治提供依据。     

基于Copula函数的武澄锡虞区雨潮组合风险分析

沿海城市的洪涝问题除了受降水等因素的影响外,还与潮位变化密切相关。为此,基于武澄锡虞区1951～2019年的日降雨资料和江阴站1951～2019年的逐日潮位资料,采用P-Ⅲ型分布函数作为边缘分布函数,根据K-S检验和Anderson-darling检验对其进行检验,根据离差平方和准则法择优选出Frank-Copula函数构建武澄锡虞区雨潮遭遇联合分布,定量计算了研究区域不同重现期组合的年最大15d降水和相应潮位遭遇的风险率。结果表明,重现期为10年一遇的15d降水遭遇重现期为2年一遇的相应潮位时同现和防涝风险率均很高,且随着设计标准的提高,雨潮遭遇组合的风险率逐步降低。该研究结果为武澄锡虞地区的洪涝灾害防治问题提供了新思路。     

基于园林城市理念的保定市城区排水蓄水系统改造方案

为解决城市水资源短缺、城市内涝并存问题,以北方典型缺水城市保定市为例,在分析保定市绿地系统现状基础上,指出雨岛效应加剧、城市硬化面积增加、管网淤塞、老城区管网设计标准偏低等因素是城区暴雨期内涝的主要原因,进而提出了基于园林城市理念的排水蓄水系统改造方案。以现有绿地系统为基础,结合城区水系、交通干线、既有排水系统,合理规划下凹式绿地系统以增加城市透水面积,同时加快雨污分流改造并强化管网维护,不仅美化了保定市城区环境,而且有效利用了雨洪资源、缓解了城市缺水危机,也解决了城市内涝问题。     

SWMM模型在感潮河网城市排水防涝计算中的应用

针对感潮河网城市地区产汇流特性,考虑河道排涝和管道排水的相互影响,采用SWMM模型对某研究区域内管渠系统进行概化。利用无因次潮位单位线法确定该区域沿江潮位过程,将区域防洪计算结果作为外河水位计算边界条件,输入经过同频率缩放的短历时设计暴雨过程,模拟计算了城市排水防涝过程。结果表明,水闸工程可有效控制各防洪分区的水位,河网水面率对防洪高水位具有一定的调节作用,管道排水和地面积水会因河道初始水位过高而受到影响。     

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。     

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。