基于MIKE URBAN的西安市中心城区雨洪过程模拟

城市排水管网的分布与建设是城市基础设施建设的重要组成部分,城市的排水能力关系到城市服务功能的正常运转。通过城市雨洪过程的分析,可以评价城市洪涝灾害。以西安市中心城区为研究对象,利用MIKE URBAN构建排水管网模型,根据模拟结果对研究区管网排水能力进行评估,分析易涝成因。结果表明:MIKE URBAN能够较好地模拟城市管网水位、流量变化及易涝点的分布情况。根据西安市暴雨强度公式,设计不同重现期(1、2、3、5a)的降雨过程,在1a降雨过程下,研究区90%以上管道处于满流状态,60%以上的检查井发生溢流,满流管段数和溢流井个数会随着降雨频率的增加而增加,但增幅相对减少;管道设计标准普遍偏低、下垫面不透水率增大、地形等因素是导致地面积水的主要原因。研究成果可为城市内涝防治及海绵城市建设提供理论基础和技术支撑。     

地表径流速度对城市内涝影响规律

为分析地表径流速度对城市内涝的影响,采用一维地下排水管网与二维城区地形的动态耦合模型,选取大连市某排水区块作为研究区域,设置4种地表径流速度10种设计降雨场景,模拟分析在不同重现期设计降雨及不同地表径流速度下研究区的内涝积水特性。结果表明:随着地表径流速度降低,管道排水压力变小,管道排水达标率最高可提升48.05%,且降雨重现期越短,地表径流流速对管道排水压力的削减效果越明显;地表径流流速对检查井溢流量影响显著,随着地表径流速度降低,检查井溢流量峰值最高可减小2 750 m~3,峰现时间最长可滞后56 min,同时随着降雨重现期增长,地表径流流速对检查井溢流量的削减效果减弱;研究区低、高风险区淹没面积随地表径流速度降低,最高可分别减小1.64万、8.37万m~2,但中风险区淹没面积变化反复。     

基于SWMM和InfoWorks ICM模型的大红门排水区暴雨内涝模拟

为探究不同暴雨情景下北京市大红门排水区内涝过程演化规律,构建SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合城市暴雨内涝模型,模拟分析了大红门排水区不同重现期降雨下管网排水能力、地表淹没情况及内涝危险性。结果表明：SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合模型在大红门排水区暴雨内涝模拟中具有较好的适用性;大红门排水区70%以上的管道排水能力不足5年一遇设计标准,随着降雨重现期增大,溢流节点和超载管道数量增多,超载时长增加,但溢流节点超载时长增幅减小;易涝区和中高危险区主要分布在大红门排水区中部和东南部下凹桥区;随着降雨重现期增大,内涝区积水深度增加、积水范围扩大,0.2 m以上水深区域占比增加,低危险区主要向高危险区转化,较少向极高危险区转化。     

天津市排水管理部门全力排除今晨积水

正今晨天津市出现短时强降雨,截至7月4日7点市区平均降雨16.7 mm,受大雨影响,市区气象台路、黄埔南路、西南楼、土城、新大陆、六纬路、纪念馆路、芥园道与中环线交口、渭水道等14个区域出现积水,积水深度5~10 cm,市排水管理部门紧急启动168座排水泵站,加快排水进度,至7月4日上午9点半,中心城区主干道路积水已基本退尽。     

基于SWMM和SCS法的城市内涝模拟及雨水管网系统评估

针对郑州市高新区城市排水特点,应用暴雨洪水管理模型(stom water management model, SWMM)模型建立城市排水模型,其中下渗模型采用径流曲线数(soil conservation service curve number, SCS-CN)法体现城市下垫面对城市内涝的影响。利用该模型对不同重现期实测降雨条件下的超载管段和积水节点进行模拟分析:根据超载时长将超载管段划分为安全超载管段、积水超载管段和内涝超载管段;根据积水时长将积水节点划分为积水点、内涝点和洪涝点;同时根据不同重现期降雨条件下的管网流量与管网最大充满度,将超载管段分为4种情况。研究结果表明:模型能较好地模拟郑州市高新区城市暴雨内涝情况,但高新区雨水管网系统不能很好地应对郑州市排水规范中的设计重现期暴雨;郑州市高新区排水管网超载管段和积水节点产生原因各有不同,但二者具有紧密的正相关关系,超载管段两端的节点更易产生溢流,由此形成4个明显的易涝区。     

下垫面变化对城市内涝的影响

采用美国农业部提出的SCS水文模型计算产流、二维非恒定流公式计算汇流、概化排水管网计算排水,构建了城市洪涝灾害积水模型。以蚌埠市为例,通过分析2006年与2014年的土壤及下垫面资料,确定产流关键参数,计算20年重现期降雨条件下的城市积水情况,对比分析了下垫面变化对内涝灾害的影响。     

SWMM在城市排水管网分析中的应用

采用暴雨管理模型(SWMM)对深圳市福田河流域的排水管网进行分析。将一次实际降雨情境、深圳市暴雨强度公式中T=1、3情境作为输入,进行模拟计算。结果显示,福田河流域的排水管网中,三种情境中,分别有5.6%、7.8%、10.2%的检查井发生溢流,溢流时间最长分别为2.53 h、2.89 h、3.07 h,发生满流管道比例分别为12.4%,13.3%和16.0%。部分瓶颈地区,对系统的排水造成一定的影响。     

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。     

应用SWMM对意式风情区排水管网防涝分析

根据天津市排水现状及防涝需求,以意式风情区地块为例应用SWMM水力模型进行防涝分析,模拟研究区域不同重现期降雨对管网排水能力、节点积水、管道超载三方面的影响,得出该地区排水管网设计标准偏低,不能负荷暴雨及特大暴雨,大到暴雨时区域内多条道路、点位的排水管道存在超载积水情况。为此,提出制定防汛预案、大力推进雨污分流改造、改造排水管道以及增设调蓄池等措施,以解决意式风情区防涝问题。     

基于SWMM的南京市内秦淮河中段管网排水能力分析

选取暴雨重现期T为1、2、10 a 3种典型年作为降雨条件,应用SWMM模型对南京市内秦淮河中段区域内的管网排水能力进行分析。模拟结果显示:T=1 a的暴雨条件下,研究区域内已有54%的检查井和38%的管道超载运行;在3种典型暴雨强度下,检查井和管道发生超载的时间基本都在降雨后2.5 h;随着暴雨强度的增加,超载运行的检查井和管道数未明显增加,但超载时明显延长。以上结果表明随着南京市城市化的加快,城市内不渗水面积增大,研究范围内管网排水能力无法满足现排水要求。该模拟结果可为城市的雨水管网改造提供依据。     

城市构筑物暴雨内涝分层模拟技术及应用

气候变化和城市快速发展,导致我国城市洪涝问题日益突出。城市洪涝模拟是当前城市洪涝灾害风险管理领域研究热点,但国内外依然缺乏针对城市多层构筑物的精细模拟技术和方法。城市立交桥,是一种典型的城市多层构筑物,极易遭受洪涝灾害,并对城市交通造成严重影响。以城市立交桥为代表,在现有全分布式城市暴雨内涝模型基础上,结合城市立交桥的特点,提出一种分层模拟技术,并从网格分层构建、分层产汇流计算、地表与管网分层耦合和上层网格排水等方面详细阐述了分层模拟技术。将该分层模拟技术应用于深圳市罗芳立交桥2018年“8.29”暴雨积水过程模拟,与单层模拟方法相比,多层模拟结果更接近上报积水信息。研究表明,分层模拟技术更能准确表达城市复杂多层建筑物的实际暴雨内涝过程。     

暴雨重现期估算方法的探讨

暴雨重现期的估算，是依据历史洪水顺位或重现期，做该流域内均匀雨量点不考虑重现期的点雨量理论频率计算，求出各雨量点的均值及ＣＶ值和流域平均值，以流域暴雨均值除暴雨量，即得各雨量点暴雨的Ｋ值，利用数值逼近法，反求该Ｋ值的重现期，将各点的重现期加权平均直至逼近与同次洪水重现期为止，暴雨中心点雨量的重现期即为所求的暴雨重现期。文中并以实例加以说明。     

梧州"2005.6"暴雨洪水分析

2005年6月,西江上游普降暴雨,致使梧州发生了有水文资料记载以来仅次于1915年超100年一遇的第二特大暴雨洪水,为历史所罕见.通过对这次暴雨的成因、降雨过程及分布、暴雨特点、洪水形成以及洪水特性进行分析,掌握了该地区暴雨洪水特性,提出增加水文观测网点的建议.     

晋城市片区洪涝过程响应分析与马路行洪模拟

以晋城市金村区为例,利用SWMM与ICM-2D模型进行多情景洪涝过程模拟,分析降雨雨型与下垫面对晋城市片区内涝的影响;构建双层SWMM模拟马路行洪,分析金村大道和珏山路的淹没特征,并与ICM-2D模型模拟结果进行对比验证。结果表明:随着雨峰系数与降雨重现期的增大,地表洪水总量、淹没范围与水深增大,危险性等级提高;同一降雨重现期下的雨峰与洪峰间的时间间隔随雨峰系数的增大而减小;当52.53%的下垫面转化为不透水面时,同一降雨重现期下的综合径流系数约增加0.5;金村大道市委党校路段与珏山路水西村路段是主要易涝区,淹没面积分别为0.50hm²和1.31hm²;双层SWMM在识别易涝点与推求洪水淹没要素方面具有较好的适用性。     

外洪溃堤一、二维耦合模型与内涝模型叠加在防洪保护区内的应用探讨

针对防洪保护区河道洪水的漫滩、溃堤及其与内涝叠加耦合预测的难题,以模拟溃堤洪水遭遇区域内涝情况下洪水演进过程为目标,采用基于非结构网格的Roe格式离散控制方程,利用Mike-flood提供的标准连接、侧向连接实现一维与二维模型间的耦联,将溃口口门概化为宽顶堰并添加控制策略实现堤防溃决模拟。采用二维水动力模型耦合降雨径流关系计算净雨过程,建立与区域内涝模型叠加联用的一、二维水动力耦合模型。以中运河南片防洪保护区内洪水演进为例进行分析,结果表明:中运河右堤胡家险工溃决后,洪水向下游演进至房亭河与中运河交汇处的运西洼地内,最大淹没水深位于房亭河与中运河交汇处。模型能够较合理的反映区域内涝分布、地形及主要道路和涵洞对洪水演进的影响,可为区域内防洪抢险工作提供可靠依据。     

2008年10月长江上游秋季异常洪水分析

针对2008年10月底至11月初,长江上游除嘉陵江外,干支流均发生的同期异常洪水,主要从雨情、水情的发展过程和特征等方面对此次秋季异常洪水进行阐述。其雨情呈现出降雨持续,落区集中,降雨强度大,暴雨笼罩面积大的特点;水情呈现出洪水发生时间较晚,洪峰峰值高、量级大的特点。重点对导致本次洪水发生的暴雨成因、气候背景以及洪水组成重现期等进行了深入分析。分析表明,西北太平洋副热带高压强度偏强,脊线偏北是导致此次秋季异常降水的最明显气候因素,造成此次长江上游秋季洪水宜昌相应洪峰约为100 a一遇。     

西林县山洪灾害分析评价

为全面和准确地掌握西林县山洪灾害威胁区小流域暴雨洪水基本特征,了解山丘区暴雨、山洪与灾害之间的关系,获知沿河村落的山洪暴发临界雨量,进一步提高区域山洪灾害防治能力,基于工作底图、小流域基础属性数据和山洪灾害调查成果,开展小流域暴雨洪水特性分析、沿河村落防洪现状评价和预警指标分析,获得了良好的山洪灾害分析评价成果。结合西林县实际情况,提出了针对性意见和建议,可供下一步山洪灾害防治参考。     

2016年安徽省长江流域暴雨洪水特性分析

2016年6月18日至7月21日,安徽省长江流域发生暴雨洪水（主降雨集中在6月18日至7月5日）,最大3,7 d降雨量位居历史第一,重现期大于50 a一遇,最大15 d降雨量位居历史第二,重现期接近50 a一遇,至7月5日长江安徽段全线超警戒水位。通过收集、整理此次暴雨洪水的资料,对该次暴雨的过程和成因进行了分析,结合历史特征年资料进行比较,指出强降雨的空间分布以及前期长江底水等是影响此次洪水历史排位（即汛情危急程度）的重要因素。根据此次暴雨洪水的分析,以便为今后防汛减灾,洪水预报等提供借鉴。     

粤港澳大湾区城市洪涝问题及其分析

近年来,粤港澳大湾区城市洪涝问题日趋严峻。本文梳理了大湾区典型城市洪涝事件,归纳了洪涝特征并分析了洪涝问题的主要驱动要素。结果表明,近100多年,大湾区年降雨量、降雨日平均雨量、暴雨日数及暴雨日降雨量占全年比例都波动增加,而降雨日数波动减少,降雨呈现增多且趋于集中的态势。大湾区降雨时空分布不均,近10年广州、东莞、惠州汛期降雨量占全年雨量的81%,广州龙舟水期间降雨量占全年约22%。虽然大湾区城市群呈现热岛效应,气温与城镇化率呈正相关,且100多年来各城市温度上升并与降雨量呈正相关;但受地理位置影响,各城市降雨量与其城镇化率的关系并不明显,而更下游的沿海城市面临更多的锋面雨和台风雨影响。近10年给大湾区带来暴雨以上降雨的台风有47场,发生在6—10月,其中恰逢天文大潮的有21场、有26场在大湾区以西登陆。近40年珠江口沿海海平面上升速率3.5 mm/a,高于全国平均水平,海平面的持续上升将使大湾区面临严重洪涝风险。对强降雨、台风暴潮、海平面变化等要素开展分析可为大湾区防灾减灾工作提供重要参考。     

浅析2013年青狮潭水库防洪调度

2013年青狮潭水库防洪起调水位高,暴雨来得早,降雨强度大,防洪形势严峻。通过对水雨工情特点的分析,采取相应的防洪调度措施,成功拦截汛期全部洪水,不仅有效地减轻了桂林市的防洪压力,而且水库也取得较好的防洪效益和经济效益。