石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型应用

近年来石家庄市极端天气逐渐增多,局部短历时强降雨的发生愈加频繁,造成城区大范围积水,损失严重。基于高精度DEM数据,采用小尺寸结构化网格建立石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型。模型精确反映了房屋建筑、城市道路、立交系统和排水渠系等典型城市地物;采用分区径流系数和糙率体现不同下垫面的影响;通过将排水分区精细划分至各雨水干管实际控制街区模拟管网实际排水过程,并设置点源模拟城市立交泵站。模型高精度地模拟了该市主城区房屋阻水、庭院雨水出流、地道桥等低洼处汇水积涝、路面行涝、管网排水以及泵站抽排水等具有典型城市特征的水流现象,计算统计了城区积涝面积、积水点及积水路段。将该市内涝危险性等级划分为高、中、低三级,结合模拟结果进行风险分析及等级划分,分析结果为石家庄市防涝减灾工作和内涝风险管理提供信息支持,具有重要实用价值。     

城市内涝灾害对应急救援服务可达性的影响评估

【目的】城市化进程加快和气候变化导致内涝积水频发,造成道路封闭和交通堵塞,给城市应急救援响应的时效性带来严重影响。为了准确评估暴雨内涝下的城市应急救援响应能力,【方法】以荔湾区为例,通过构建内涝水动力模型,模拟不同设计降雨情景下的内涝积水,识别道路积水风险,明确阻断道路,并结合两步移动搜寻法(2SFCA)对不同脆弱性的兴趣点(POI)的应急救援服务可达性进行评估。【结果】结果显示：随着降雨重现期从1 a一遇增大到100 a一遇,内涝积水面积增大,平均积水深度从0.08 m增大到0.20 m。受积水影响道路数量持续增加,阻断道路长度从11 km上升至49 km,增长了超过300%。随着阻断道路的增多,应急救援可达的POI数量呈现下降趋势,并且在不同时间阈值内平均下降40%以上,可达性呈明显下降趋势。【结论】内涝模型耦合城市路网得到的道路积水可以揭示阻断道路的总体格局,可达性模型可以快速估算出应急救援的时效性。结果可为应急救援响应能力的评估提供参考。     

基于MIKE URBAN的大亚湾澳头圆盘区域内涝模拟及排涝对策

在城市化、极端暴雨和潮汐水位等多重影响下，沿海城市内涝情况严峻。为了有效评估沿海城市的内涝风险并提出针对性的内涝防治策略，采用MIKE URBAN软件对大亚湾澳头圆盘区域进行管网排水能力分析及城市内涝模拟。结果表明：圆盘86%的现状管网设计重现期在1年一遇以下，总积水面积为631 824 m²,积水时间在24 h以上，其内涝是低排水管网标准和低排涝标准双重因素共同影响的结果。通过独立圆盘汇水区并新建32 m³/s的泵站，在中兴中路、北澳大道、进港路新建箱涵，可把圆盘区域涝水直接排至淡澳河，内涝总积水面积降至5 248 m²,积水深度和积水时间分别降至0.15 m以下和0 h,圆盘区域内涝可得到有效缓解。该研究对澳头老城区排涝设施的改造及内涝防治提供了解决思路，对同类型工程具有一定的参考意义。     

城市内涝应对措施改善效果分析——以清河上清桥为例

近日,城市暴雨内涝事件日渐突显,城市内涝减控成为当今研究的热点和难点。以北京市典型积水区上清桥区域为例,构建城市精细化洪涝模型并验证了其适用性,模拟研究区在增设泵站、管网系统改建、低影响开发措施建设以及闸坝洪水调度4种内涝减控措施条件下的内涝改善情况。分析结果表明,增设泵站的改善效果最好,管网改建和海绵措施的改善效果相似,闸坝洪水调度改善效果最小;海绵措施建设在内涝积水面积方面改善效果显著;添设泵站和改建管网在内涝积水时间方面改善效果显著。     

基于SWMM的南昌青山湖片区内涝积水模拟

对江西省南昌市青山湖区的排水管网、道路和河道水系等进行了概化,采用SWMM软件对重现期为1,2,5,10 a一遇和50 a一遇的暴雨排水情形进行了模拟,得到了积水深度、积水面积和积水时间等因素,在衡量内涝积水严重程度时需综合考虑。结果表明,排水管网淹没出流时的顶托作用是导致内涝积水的重要原因。对于该区域,城市排水管网半淹没出流和自由出流对排水能力影响不大,但淹没出流导致管网排水能力急剧下降。     

南方平原河网区城市内涝的全过程监测与特征分析

南方平原河网区中普遍存在由堤防、闸坝以及泵站形成的高度城镇化圩区,圩区内受降雨过程和泵站启闭影响的城市内涝特征和模拟方法仍有待探索。本文以常州市城市产汇流与内涝实验基地为对象进行了降雨、管道及河道水位流量等全过程长期监测,并通过布设水位计和视频监控设备进行城市内涝积水深度和范围自动监测。监测数据表明圩区内管网和河道流动性很差,管网长期处于淹没状态,监测期间管道水深有75%时间大于0.76 m;在检查井未发生溢流冒水现象时,仍然会发生内涝积水且主要集中在雨篦子周围道路低洼处,其深度和范围主要受到降雨过程、地形、雨篦子收水能力和泵站启闭的影响;开启泵站在增大管网排水能力的同时也在一定程度上削减了内涝积水范围。因此,根据降雨预报与内涝积水实时监测信息及时调控圩区水位可以有效缓解内涝积水情况,在模拟城市内涝时也不应忽略雨篦子收水能力和泵站启闭对内涝过程的影响;本研究可为构建城市内涝全过程在线监测平台提供参考,也能为城市内涝过程的概化模拟方法提供依据。     

基于SCS和GIS的不同降雨情景城市内涝过程模拟方法

针对城市暴雨内涝灾害频发的现状,基于城市暴雨强度公式、芝加哥降雨过程线模型、SCS(Soil Conservation Service)产流模型以及基于地理信息系统软件ArcGIS的局部等体积法,提出一种关于城市暴雨内涝过程的模拟方法。选取武汉市内涝灾害严重的汤逊湖流域作为研究对象,使用该方法对流域内多种重现期暴雨内涝量的积水高程和积水淹没范围进行模拟。结果表明:汤逊湖流域内产生的内涝较为严重,10 a一遇的暴雨即可对低洼地区造成轻微内涝;不同重现期暴雨产生的积水区域基本是一致的,但重现期越长的暴雨产生的积水高程越深,淹没范围越广,对周边造成的影响越大。该研究成果对城市暴雨内涝的预防与治理具有借鉴和参考价值。     

滨海山地多河地区城市内涝防治研究

针对滨海山地多河地区易受强降雨、山洪、海潮影响等特征，以深圳市大鹏新区为例，分析了其内涝防治面临的问题，提出了风险识别、源头减排、雨洪分流、管网提标、洪涝共治、超标应急的内涝防治总体策略。利用模型技术分别构建现状详细工况、规划设计工况和宏观超标工况的排水防涝模型，并开展各层级模拟分析，从系统推进海绵城市建设、优化完善雨水管网系统、内河水系达标治理、完善截洪沟系统、布局雨水行泄通道和调蓄设施、内涝防治方案模型校核、超标暴雨应急管理等方面研究了内涝防治的应对对策。     

基于SWMM模型的城市内涝模拟——以广州市海珠区为例

城市内涝模型是当前城市内涝预警的主要技术手段，然而现阶段的城市内涝模型精度不高且较为复杂，因此建立一个精度高且简便的内涝模型是急需解决的重点问题。以SWMM一维模型作为研究基础，针对广州市海珠区历史内涝点建立内涝模型，实现了对城市内涝深度的模拟分析。结果表明，模型可准确推断出内涝等级及积水深度，实现对内涝积水的预警预报作用。该模型简化了传统复杂的地表二维模型，将暴雨对内涝积水点的影响转化为暴雨与管网之间的关系，大大减少了计算量。     

北京市城市暴雨内涝原因分析和对策建议

从城市内涝防治规划视角对北京市中心城区2012年“7·21”暴雨积水事件进行反思。基于现状分析,从规划理念、建设实施和运行管理三方面总结城市内涝积水原因,提出完善城市内涝防治标准、加快设施提标改造、加强雨水控制与利用、提高规划设计技术水平、促进法规和管理体系建设等若干对策建议。     

基于SWMM的城市暴雨内涝风险分析——以南昌工程学院瑶湖校区为例

为解决城市内涝问题,以南昌工程学院瑶湖校区为研究区,利用SWMM构建了暴雨洪水管理模型,模拟不同重现期暴雨情况下研究区淹没时长和积水深度的空间分布,结合高程分布对研究区进行了暴雨内涝风险区划分,并对研究区内涝成因进行了分析。结果表明：SWMM模型的模拟结果与实测结果接近,模拟效果较好;随着暴雨重现期的增加,研究区内的淹没时长和积水深度增加,遭遇50年一遇暴雨时内涝中高风险区面积相较于5年一遇暴雨时增加了12.51%,其中次高风险区面积增加了9.94%,中等和高风险区面积增加较小。研究结果可为海绵城市建设提供参考。     

平原城市高度建成区暴雨内涝模拟及防治研究

针对平原城市高度建成区暴雨引发的城市内涝问题,以珠三角城市东莞市为例,基于MIKE FLOOD平台,利用MIKE URBAN、 MIKE 11和MIKE 21构建了城市内涝耦合模型。同时,结合历史暴雨事件提出一种长历时暴雨设计雨型,分析50 a一遇设计降雨重现期下东莞市中心城区暴雨内涝过程和积水特征,提出改善“大排水系统”排水能力的内涝治理措施并评估其实施效果。结果表明：东莞市中心城区内涝的主要原因为河道水流顶托及道路排水不畅,河道拓宽整治结合道路竖向调整可使管网溢流程度降低45%,内涝淹没面积减小73%。提高研究区内河、道路排水通道等“大排水系统”的排水能力对改善研究区域的内涝现状效果显著。研究成果可为平原城市高度建成区的内涝治理提供技术支撑。     

基于InfoWorks ICM模型的北京市东城区海绵城市改造效果分析与研究

以北京市东城区为研究区,基于InfoWorks ICM模型开展海绵城市改造效果分析研究,通过2018年8月11日、12日的场次降雨实测流量过程、积水深度来验证模型的适用性,对研究区降雨重现期为1 a、3 a、5 a和10 a的管网排水能力评估发现,引起研究区内涝频发的主要原因有:研究区管网排水能力普遍偏低、不透水下垫面面积占比高、局部微地形低凹等因素。通过模型模拟发现,当研究区内的新建、改建项目按照《雨水控制与利用工程设计规范》(DB 11685-2013)中要求实施后,排水能力不足1年一遇管网长度比例减少12%,1年一遇至3年一遇、大于10年一遇管网长度比例提高了2%、10%。"2016.7.20"场次暴雨的内涝积水模拟结果显示,改造后内涝最大积水深度减小了0.31 m,积水范围减小了8.67 hm~2,积水总量减少了3.22万m~3。     

基于城市洪涝仿真模型的天津中心城区内涝特征分析

摸清城市内涝特征是内涝风险管理、防涝应急决策的重要基础。水动力学数值模型是研究城市内涝特征的重要手段。以天津中心城区为研究区,针对超大城市下垫面地物密集、排水系统庞大等特征,基于阻/导水通道、等效管网模拟技术,在不加密网格的基础上,构建可体现顺街行洪、构筑物挡水、全部干支管网排水作用的城市内涝模型,模拟了不同重现期暴雨下天津中心城区的内涝情况。结果表明：研究区在遭遇10 a、20 a、50 a、100 a一遇暴雨情景下,区内最大积水量达1 967.1万～4 011.0万m³,将有20.2%～49.1%的地区产生积水,其中,22.7%～40.3%的淹没区水深超过30 cm。积水道路长193.5～317.5 km,其中,主干道占46.3%～50.5%。31.7%～57.3%的积水道路水深超过30 cm,其中,主干道有28.7～85.9 km。内涝主要分布在老城区内的地势低洼区及环老城区的排水管网空白区,积水道路主要分布在老城区内高程较低的路段。     

"030704"南京市特大暴雨内涝灾害的仿真模拟

以城市地表与河道水流运动为主要模拟对象,以二维非恒定流基本方程为骨架,对小于离散网格尺度的排水渠涌或河道,结合一维明渠非恒定流方程的算法,设计了城市暴雨内涝数学模型,并应用于南京市.根据该市的地形、地貌及排水系统特征概化仿真系统的各类参数,对2003年7月4-5日发生在南京市的特大暴雨过程进行模拟,取得较好效果.模拟的积水误差主要分布在20 cm以内,大约占84%,但也不应忽视有11%的网格模拟的积水误差大于30 cm.     

常州市主城区暴雨内涝风险分析

为分析和预测常州市暴雨内涝风险,构建常州市主城区水文-水动力-河网-管网耦合的精细化数学模型,以2017年现场原型观测数据对数学模型进行率定和验证,并将2015年洪水模拟情况与实际淹没范围、淹没水深进行对比。验证结果表明:计算水位和实测水位最大绝对误差均小于7 cm,计算水位曲线形状与实测水位序列匹配较好;城区70%的暴雨积水点与实际相符,模型能较好地模拟洪水演进及淹没情况。采用常州市主城区精细化数学模型模拟分析50 a、100 a、200 a一遇最大24 h设计暴雨工况时的洪水淹没情况和管道运行负荷状况,统计各水深等级下的淹没面积并绘制洪水风险图,为常州市城市防洪管理、城市发展规划等提供决策依据和技术支持。     

适应我国不同自然条件类型城市的内涝治理模式研究

【目的】为加强各地内涝治理措施对区域气候特点、地形水系等自然条件的针对性,【方法】将我国城市根据自然条件差异分为北方少雨城市、平原河网城市、山地丘陵城市、滨海临江(河)城市4种类型,并筛选银川、苏州、宜昌、深圳4个城市分别作为案例,结合近年来内涝发生情况、风险评估及治理情况,梳理和剖析案例城市内涝主要原因、采取的治理措施和成效、面临的主要问题等;对照“源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急”的城市排水防涝工程体系,进一步细化延伸,研究提出不同类型城市的内涝治理模式。【结果】由于内涝成因差异,不同类型城市在管网建设、蓝绿空间保护、洪涝统筹、应急调度等方面工作的侧重点应各有差异。北方少雨城市应以补齐管网系统短板和保护修复蓝绿空间为主;平原河网城市应以保护水网格局、优化水系调度、增加强排能力为主;山地丘陵城市重点则是做好应对山洪的工作,强化排涝通道建设;滨海临江(河)城市需统筹洪涝潮关系,探索弹性空间建设,提高防汛应急和灾害响应处置能力。【结论】为应对气候变化条件下愈加频发的极端降雨,各地应结合自身自然条件,补齐内涝治理工作短板,持续提高城市的空间韧性。研究结果对于各地优化内涝治理工作思路具...     

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。     

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。     

基于GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析

针对暴雨导致的城市内涝问题,采用GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析计算方法,对郑州市暴雨内涝淹没范围和淹水深度进行了模拟分析,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了暴雨洪水淹没分析模型,对重现期分别为0.5、1、2、5、10 a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行了模拟。结果表明:郑州市区总体排涝标准较低,排涝能力严重不足;该模型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。