设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响分析

降雨是城市内涝的主要诱因之一,不同降雨特征对于城市内涝风险的影响也有所区别。为了进一步挖掘降雨特征对城市内涝风险的影响,采用综合流域排水模型（InfoWorks ICM）构建了我国南方某城市的内涝模型,系统分析了设计降雨的雨型和历时特征对城市内涝模拟结果的影响。在4个重现期的3种降雨雨型和3个降雨历时条件下,共计36个不同降雨情景对研究区的内涝情况进行模拟。通过对比不同模拟情景下的积水深度、积水面积以及积水量等结果发现：在相同降雨雨型和重现期条件下,降雨历时对积水深度的影响有一定的差别;在不同降雨雨型和降雨历时模拟情景中,积水点的位置基本保持一致,而积水面积受降雨雨型和降雨历时的双重影响;峰值积水量受降雨雨型影响较大,受降雨历时影响较小,而积水总量受降雨历时影响较大,受降雨雨型影响较小。研究中量化分析了不同设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响,旨在为合理地开展城市内涝预警以及应急管理等工作提供依据。     

城市雨洪模型应用现状及对比分析

在总结国内外城市雨洪模型研究进展的基础上,分析了适用性较好的SWMM, InfoWorks CS, MOUSE的雨洪模型在国内应用现状,从前处理程序、核心模型、数据接口等几方面将三个模型进行对比,找到各自优势与缺点,指出共同存在的问题,展望城市雨洪模型的发展前景,为现阶段国内城市雨洪模型的应用提供选择依据。     

典型海绵城市措施对雨洪过程的影响模拟

随着我国城镇化建设的快速发展,城市的下垫面发生变化,使城市洪涝灾害发生频率增加。为有效缓解城市洪涝灾害,本文选取未来科学城北区和亦庄X35号海绵调蓄区为研究对象,分别选择3场降雨径流过程进行率定和验证,概化并构建SWMM模型,峰值流量误差均小于20%,符合相关规程的精度要求;通过预设研究区域未来新建的3种不同海绵城市建设措施方案,以地表总径流量、峰值流量作为参数,分别对比分析两个研究区域不同措施对雨洪调蓄的效果差异:未来科学城北区绿色屋顶效果最好;亦庄X35号调蓄区,雨强较小时透水铺装效果最好,雨强较大时雨水花园效果最好。结果表明,不同地块、不同措施的雨洪调蓄效果存在较大差异,海绵城市建设规划或措施布局时需进行针对性分析。     

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1a、3a、5a和10a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...     

福州市雨洪模拟

为把握城市洪涝风险的演变趋向,建立了可用于模拟福州城区雨洪产消过程的水力学模型。模型中平面水流的特性按二维非恒定流求解,小尺度河道水流的特性则按一维非恒定流求解。应用近年来重创福州的2次台风暴雨洪水的实测资料对模型进行调试和验证,结果表明模型具有良好的计算精度。模型可提供福州市洪水风险分析所需的洪水峰现时间、淹没范围、淹没水深、淹没历时等时空分布信息,为开展城市洪涝风险分析与评估、科学制定防汛应急预案、合理调度防洪工程体系提供先进有效的技术手段。     

城市雨洪综合模拟方法及应用

为综合模拟城市雨洪和分析其对区域内涝的影响,在Open MI异构模型集成平台上动态耦合河网水文水动力模型和城市排水管网水力模型,以上海14个水利分片之一的淀北片为例,建立了淀北片雨洪耦合模型,并应用此模型分析了不同雨潮组合对淀北片区域内涝的影响。淀北片雨洪综合模拟计算结果表明,雨洪综合模拟较真实地反映了感潮河网城市地区的内涝情况,可为城市防洪除涝工作提供参考。     

基于InfoWorks ICM模型的内涝风险评估及综合整治方案构建

通过基于城市综合流域排水模型(InfoWorks Integrated Catchment Management,InfoWorks ICM),建立了深圳市龙华区某试点区一维、二维耦合水动力学模型.利用2018年5月3日、2018年6月8日两场实测降雨,通过与试点区内检查井水位监测数据的对比,进行模型参数的率定及验证....     

基流分割对城市雨洪模拟不确定性分析的影响

为了探究基流分割对城市雨洪模拟的影响,以济南市主城区流域为例构建SWMM模型,采用2005—2010年7场基流分割前后的实测洪水资料校验模型,应用GLUE方法,以均方根误差为似然评判依据对模拟结果进行不确定性分析,探讨了基流分割前后流量数据对模拟结果不确定性的影响。结果表明：各场次暴雨基流占洪峰流量的比例均值为13.38%,对洪水模拟效果影响较大;GLUE方法能够有效提取高精度参数集,相比于原始流量序列,应用基流分割后流量作为校验模型依据,流量过程90%置信区间覆盖率增大100%,平均偏移幅度和平均对称度分别减小42.60%和87.19%。通过基流分割可有效降低流量数据作为模型校验数据导致的模拟结果不确定性,提升洪水预报性能,获取更精确对称的流量预报区间。     

基于SWMM和InfoWorks ICM的城市街区洪涝模拟与分析

针对我国城市日益突出的洪涝问题,以福州市主城区某街区为例,基于SWMM与InfoWorks ICM构建了城市街区尺度洪涝模拟模型,基于差分进化算法率定SWMM关键参数,并在不同的降雨情景下,模拟了城市街区地表内涝淹没与危险性分布,并对比评估了模拟结果的可靠性。结果表明：基于差分进化算法率定得到的SWMM参数具有较好的效果,两次洪峰的模拟水位和实测水位误差均在1%以内;10 a、20 a、50 a和100 a 4种重现期降雨驱动下,研究区淹没面积分别为3.14 hm²、3.37 hm²、3.61 hm²和3.72 hm²,重现期从10 a到100 a,总淹没面积占比由27.40%上升到32.46%;基于SWMM与ICM耦合的模拟方式在研究区具有较好的适用性。     

雨洪管理的领军城市——维多利亚州首府墨尔本

<正>墨尔本,维多利亚州首府,澳大利亚第二大城市。从2011年起,连续3年摘得"世界宜居城市"桂冠。这里美妙的自然环境、轻松的生活氛围、科学的教育体系、较多的工作机会,吸引着人们,被世界各国投资商所看好。但是,墨尔本也曾经和世界其他大城市一样,在城市发展中也面临并城市防洪、水资源短缺和水环境保护等方面的挑战。为摆脱水资源不足的困境,他们把推进现代雨洪管理作为抓手,积极倡导WSUD水敏性城市设计,并就相关前沿持续研究,使之成为世界上城市雨洪管理领域的领头羊。     

气候变化对珠三角地区典型城区流域排水系统的影响

以珠三角地区广州市典型城区流域东濠涌流域为研究区,采用Delta方法和年最大值法相结合推求未来时期东濠涌流域短历时暴雨强度公式,基于InfoWorks ICM构建一二维耦合的东濠涌流域城市雨洪模型,定量评估气候变化对排水系统的影响。结果表明:在RCP4.5和RCP8.5情景下,未来时期降雨强度峰值以及累积降水量均呈增加的变化趋势,城市排水系统节点溢流量、超载管道比例和淹没深度增大,给排水系统带来更为严重的影响。这一结果表明未来时期珠三角地区可能遭受更为不利的洪涝风险灾害。     

西安市主城区地下水位动态类型划分研究

为了解西安市主城区地下水位动态类型的空间分布情况,本文以水文地质单元分区为依据,选取15眼典型监测井的地下水位埋深数据,采用基于非线性变换的主成分投影-聚类(PCP-C)模型,对不同区域的地下水位动态类型进行了分类研究。结果表明:研究区地下水位动态类型总体可分为水文影响型和开采影响型,其中非开采区范围内,从河漫滩至二级阶地地下水动态受水文因素影响由强变弱;黄土坮塬、自备井开采区及水源地集中开采区受人为活动影响较大,为开采影响型。     

已建区排水管网评估及多尺度分区改造策略

为评估已建区现状排水管网情况并以问题为导向提出针对性的多尺度分区管网排水能力提升优化策略,以北京市东城区为例,构建基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用两场实测降雨分别进行参数率定及模型验证,结果表明模型具有较高的精度与可靠性。在此基础上,利用该模型对1a、3a、5a、10a四种不同设计重现期、历时1h降雨情景下的排水管网排水能力进行模拟,分三个尺度对研究区域模拟结果的分析如下:(1)城市尺度的管网排水能力不足1a一遇、1～3a一遇、3～5a一遇、5～10a一遇、10a一遇的管线长度比例分别为52%、10%、4%、6%、29%;(2)地块尺度功能分区排水能力排序为:公园绿地≥居民小区商务行政办公区商业区;(3)道路尺度的主次干道管线排水能力不足1a一遇、1～3a一遇、3～5a一遇、5～10a一遇、10a一遇的管线长度比例分别为38%、9%、4%、7%、42%。针对不同尺度下排水管网排水能力的现状评估结果,诊断并分析排水能力不足的问题及成因,以期通过系统性的管网现状评估及优化方案,为国内其他老城区的管网排水能力提升提供一套适用性的优化改造策略。     

溢洪道挑流消能数值模拟计算模型的选择

采用数值模拟的研究方法,以溢洪道为研究对象,分别采用标准k-ε模型与RNG k-ε模型,对溢洪道进行二维水气两相流数值模拟,通过与物理模型试验数据相对比,探究不同计算模型对溢洪道数值模拟计算所得数据的准确性。经验证标准k-ε模型计算所得结果较为准确,且耗时较短。     

基于水动力模型的土地利用格局对流域雨洪过程的影响研究

为了定量分析不同土地利用对流域雨洪过程的影响,建立流域雨洪水动力数值模型,模拟了王茂沟流域不同土地利用情景方案的地表径流过程,对比流域洪峰流量削减程度。结果表明：在重现期为2、10、50、100 a一遇降雨条件下,对于不同土地利用情景方案,林地的位置对径流量影响较大;林地位于流域坡面下部时,对洪峰流量的削减作用最大;降雨重现期越长,林地位于流域坡面下部的削峰效果越好。该研究结果在优化流域内土地利用方案规划等方面具有重要意义。     

矿渣堆积对小流域行洪能力影响的数值模拟研究

矿山开采过程中废弃矿渣堆积对流域水文过程有着一定的影响作用。建立了基于水动力方法的二维雨洪过程数值模型,分析5种不同重现期暴雨下矿渣堆积引起的地形改变对于大西岔流域行洪能力的影响。研究发现:矿渣堆积对于流域出口断面具有一定滞洪效果;5种不同降雨重现期中,10年一遇降雨时洪峰削减效果最为显著,当降雨重现期小于10年一遇时,地形对洪峰大小、到达时间起主要影响作用,反之,降雨成为主要影响因素;洪峰削减率随着断面向下游移动而逐渐增大。研究成果对于降低矿渣堆积流域下游洪水风险具有一定积极意义。     

Application of spatially varying storage capacity model for runoff parameterization in semi-arid catchment

This paper introduces the method of designation of water storage capacity for each grid cell within a catchment, which considers topography, vegetation and soil synthetically. For the purpose of hydrological process simulation in semi-arid regions, a spatially varying storage capacity (VSC) model was developed based on the spatial distribution of water storage capacity and the vertical hybrid runoff mechanism. To verify the applicability of the VSC model, both the VSC model and a hybrid runoff model were used to simulate daily runoff processes in the catchment upstream of the Dianzi hydrological station from 1973 to 1979. The results showed that the annual average Nash-Sutcliffe coefficient was 0.80 for the VSC model, and only 0.67 for the hybrid runoff model. The higher annual average Nash-Sutcliffe coefficient of the VSC model means that this hydrological model can better simulate daily runoff processes in semi-arid regions. Furthermore, as a distributed hydrological model, the VSC model can be applied in regional water resource management.     

固原海绵城市内涝削减效果数值模拟

以固原海绵城市建设核心示范区为研究区,采用考虑水文过程的二维水动力城市雨洪模型,通过模拟典型设计降雨过程下的海绵城市建设前后研究区的内涝积水情况,对固原海绵城市内涝削减效果进行分析。结果显示:在2年一遇降雨条件下,研究区内9个重点内涝点得到明显改善,积水量峰值降低59.54%,积水面积峰值降低62.50%;当降雨重现期为30年一遇时,研究区内重点内涝点内涝有所缓解,内涝风险等级降低,积水量峰值降低60.37%,积水面积峰值降低69.88%。     

城市屋顶降雨径流过程单位线模型研究

城市屋顶按透水性质可分为不透水与绿色(渗透)屋顶.对于绿色屋顶,基于土壤水饱和下渗理论,考虑基质土壤层厚度有限性及表面积水深影响,推导建立了降雨径流过程的单位线模型,再联合不透水屋顶降雨径流过程单位线模型,共同构成城市屋顶降雨径流过程的单位线模型,并建立了统一的数学方程表达形式,参数包括响应速率与径流(产流)起始时间....