沿海城市潮、雨遭遇下内涝模型及应用

以海南省海甸岛为例,基于带有地表属性信息的高精度DEM地形网格,依据城市分区精细产流方法计算产流,以分段线性化方式拟合实际雨水管网排水能力曲线,并建立了排水能力与潮位新型函数关系式,将水陆边界条件处理为可双向过水的模型边界,最终将地表产汇流模块、地下管网水动力模块和潮(洪)水漫滩淹没模块三者耦合,建立沿海城市潮、雨遭遇内涝模型,探讨潮、雨遭遇情况下城市水情和涝情特征及差异。结果表明,潮、雨遭遇情景下城市内涝整体情况更加恶化,积水面积剧增;不同区域内涝恶化原因不同,临海区域主要是潮水倒灌引起,城区内部区域恶化主要是高潮位顶托下内水无法外排所致;对比单独降雨下,典型内涝代表点积水深度平均增加0.22 m,积水历时平均增加7.70 h,深度积水持续时间显著延长。     

城市内涝区改造措施的降雨径流模拟和评估

鉴于气候影响和城市化引起的内涝灾害频发、经济损失加剧,研究、模拟和评估城市内涝区的改造对策刻不容缓。以R市为例,基于地理信息系统QGIS和暴雨雨洪模型SWMM,构建和模拟城市排水管网改造和三种典型低影响开发(LID)措施,合理确定改造标准,结合措施的建设成本核算,综合评估措施的工程性和经济性。结果表明,排水管网的改造相比LID措施,对内涝抵抗能力的提升效果更为显著,尤其10年一遇管网改造在工程性和经济性上最优。     

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。     

多孔路面雨洪控制效果模拟研究

针对当今日益严重的城市暴雨内涝问题,以苏州市某小区为例,基于SWMM模型中的LID模块,分别模拟了现状条件和布设多孔路面在暴雨重现期为0.5、1、5、10年下路面的水文状况。结果表明,相同重现期下与现状模拟相比,加入多孔路面措施可有效减少总径流量、径流系数、总溢流量,铺设多孔路面亦可增加入渗量,在重现期为0.5、1、5、10年与现状模拟相比入渗量分别增加了17.1%、20.4%、31.4%和36.1%,可见增加多孔路面可有效减缓城市雨水管网的输水压力、降低城市雨洪事件的发生,为实际雨洪控制工程提供理论依据。     

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。     

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。     

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。     

海绵城市建设条件下的雨洪水利用潜力计算

针对大部分北方城市同时受洪涝灾害侵袭及水资源短缺问题,以水量平衡为基础,建立雨洪水利用潜力计算模型,以济南市为例,计算了2016、2017、2020、2030年在不同日用水量情景下的雨洪水可利用量,对比分析海绵城市建设对雨洪水利用的影响。结果表明,济南市城区雨洪水利用潜力较大,海绵城市建设可大幅增加雨洪水利用量,同时降低城市防洪压力,为海绵城市建设提供了基础依据。     

加强城市雨水排水基础设施建设及城市内涝解决措施探讨

针对我国城市排水设施存在防洪相关法规滞后、雨水基础设施缺乏管理维护、雨水排水管网建设力度滞后等问题,提出推动雨水排水专业规划编制、灵活选择排水体制、优化工程设计、加大扶持力度等加强雨水设施的措施,同时针对城市内涝,提出低影响开发,修订暴雨强度公式,加强排水设施的改造与维护、完善应急机制、加强管网与河道协调排水等解决措施。     

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。     

SWMM模型在深圳市民治河流域的应用

以深圳市民治河流域为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系进行合理概化,构建了基于ArcGIS的排水系统数据库。利用流域DEM、街区和道路分布图在ArcGIS中对民治河流域进行子汇水区划分。由此基于双层排水系统思想构建民治河流域SWMM模型,并采用6场实测降雨资料对该模型进行验证,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明所建模型具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20年的设计暴雨情形下管道超负荷、节点溢流等情况模拟表明,该模型较好地评估了该流域排水管网的排水能力,为区域防洪排涝管理、调度、规划和雨洪资源利用提供了决策依据。     

潮水顶托对雨水管网的影响分析

基于SWMM模拟平台,模拟潮汐水位对雨水管网的顶托影响,分析潮汐曲线时刻表下管网排水能力。以某滨海城市小区为例,基于地理信息系统GIS和暴雨洪水管理模型SWMM构建城市排水管网与排放口海水潮汐耦合模型,对比分析潮汐出流和自由出流,比较两种情形下的检查井水位、管道充满度、管道流速。结果表明,潮汐顶托对管网排水能力的影响随潮汐水位变化,潮汐出流造成中下游检查井水位上升,管道充满度增加,流速下降甚至回流,严重影响排水能力,增加内涝风险。     

数学排水模型在管网养护中的应用

针对城市排水管网养护不当造成的管网排水不畅、节点溢流、管段超负荷运行得不到有效缓解等问题,以南方城市A区为研究对象,运用物联网在线监测技术对管网过载和漫溢风险问题进行分析和识别,利用数学排水模型软件模拟运算了不同设计降雨情景下管网系统运行状况,并基于监测数据和模型模拟结果制定相应的养护措施。研究结果表明,随着降雨强度的增大和降雨时间的加长,超负荷运行管段长度、节点溢流数量及溢流总量等随之增多,最初主要发生于上游的管道过载和节点溢流情况逐渐向中下游扩展;总溢流量偏大的节点和过载排水时间偏长的管段均属于重点养护对象,应在雨峰出现前后加强对各节点和管段的巡查。     

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。     

城市排水管网混合流数值模拟研究进展

全球气候变化背景下,城市洪涝灾害事件频发,城市雨洪模型将扮演愈发重要的角色。精细化的城市雨洪模型离不开对排水管网水流的准确模拟。混合流在排水管网系统中普遍存在,研究其机理和精确模拟技术对城市排水模型和雨洪模拟精度的提升意义重大。因此,从混合流数值模拟方法、混合流物理模型及城市排水管网模型等三个方面综合分析了国内外在混合流模拟和计算方面的研究进展,并分析了当前研究存在的不足,在此基础上对未来排水管网混合流方面的研究工作进行了展望。     

城市内涝综合设计暴雨研究

随着城市化进程的加快,城市暴雨致灾所导致的社会影响和经济损失越来越大,合理规划城区内排水体系就成为当前的研究难点。针对城市排水体系中区域排涝和市政排水综合设计需求,首先对现行城市排涝和城市排水相关设计暴雨规范进行分析,由此提出城市内涝综合设计暴雨计算与评判方法,并以武汉市汉口区黄孝河地区排水系统为例进行了综合设计暴雨和排涝流量计算。结果表明,考虑降雨强度和降雨总量的综合设计暴雨方法,符合研究区域特性,能较好地将城市排水与排涝设计有机联系起来,满足排水与排涝综合设计需求。该研究成果可应用于城市防洪、排水排涝系统现状评估和城市规划等方面。     

石家庄市不同类型下垫面措施下的空间抗涝效应

针对石家庄市受暴雨内涝灾害影响严重的问题,为分析比较不同透水材料铺装、不同下沉深度绿地、绿化屋顶等下垫面措施和因素对城市抗涝能力的影响,综合考虑城市地表产汇流特性和排涝系统能力,建立暴雨内涝水动力模型,模拟不同下垫面措施方案对应的100年一遇暴雨径流演进过程,并绘制相应的内涝风险等级分布图。结果表明,下沉式绿地对应方案的抗涝效果较好,其高风险区面积相比于现状减小了49.91%,而透水铺装和绿化屋顶方案相应高风险区面积的减小比例分别为21.61%、9.54%。研究成果对下垫面措施的选择和布设具有借鉴意义。