基于TELEMAC-2D和SWMM模型的城市内涝数值模拟

以广州长湴地区为例,基于SWMM和TELEMAC-2D模型构建一种新的耦合模型TSWM,通过历史暴雨事件验证、模型对比等方式评估了TSWM模型的适用性和可靠性,并对不同重现期暴雨开展了数值模拟.结果表明:TSWM模型能较准确地模拟研究区的内涝情况,可实现城市内涝精细化模拟;与基于SWMM和LISFLOOD-FP、WCA...     

城市暴雨内涝数值模型几个关键技术问题

本文对于当前城市暴雨内涝数值模型的几个关键技术问题进行了一定的探讨，并在浦东新区暴雨内涝的100、200、500年洪水风险图的绘制中使用了几个关键问题的解决方法，得到比较满意的结果。     

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。     

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。     

微咸水入渗条件下的Green-Ampt模型

将微咸水入渗后土壤结构改变对入渗的影响归结为概化饱和区导水率和湿润锋处的吸力随入渗水矿化度和钠吸附比的综合变化结果,并通过试验资料确立了试验区水质及土壤条件下饱和导水率和湿润锋处的吸力与入渗水矿化度及钠吸附比之间的函数关系,建立了融入水质因素的微咸水入渗条件下的Green-Apmt模型。为了验证所建立模型的准确性,采用另外两组实测资料对其进行验证,计算入渗率的误差分别为2.68%和0.72%,模型的计算精度较高。     

基于STARMA模型的济宁城市内涝模拟分析

从济宁市内涝监控的角度,对系统中的内涝模拟和风险分析模块进行分析。该模型对济宁市城市内涝模拟效果较好,有助于洪涝灾害的防控,可有效提高城市的信息预警能力。     

坡地自然降雨入渗产流的数值模拟

从动量定理和水量平衡原理出发,推导出自然降雨条件(即同时考虑变雨强、降雨动量和风影响下的坡地径流过程)下的坡地径流基本方程。在考虑一般问题定解条件的基础上,采用Preissmann隐式格式对模型进行数值求解。利用在江西省水土保持生态科技园内的10组实测资料对模型进行了验证,其计算值与实测值的相对误差不超过±11％;说明模型的计算结果是可靠的,提出的自然降雨条件下坡地径流模型是可行的。     

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%。     

基于MIKE FLOOD耦合模型的城市内涝模拟

基于MIKE FLOOD平台,将MIKE URBAN和MIKE 21模型耦合,建立城市内涝模型,对湖南省新化县典型区域的排涝情景进行模拟,结果表明该模型适用于城市内涝风险评估管理.评价结果表明,新化县目前建成的城市管网仍存在部分不合理的管段,水量难以立即排入资江或花山渔场,使老城区的整体排水能力受限,部分区域达不到设计...     

基于改进的Green-Ampt入渗模型重建清光绪初年山西大旱降雨入渗量

为了深入挖掘和充分利用清宫档案"雨雪分寸"所反映的降水信息,重建清光绪初年山西极端干旱事件,本文在山西省开展了人工模拟降雨入渗试验,探讨了利用改进的Green-Ampt入渗模型求解山西省累计入渗量方法的可靠性与适用性,并利用山西省1875-1878年主汛期"雨分寸"资料重建了历史时期土壤降雨入渗量.结果表明:(1)降雨...     

用人工降雨和数值模拟方法研究降雨入渗规律

进行四种雨强处理的人工降雨土壤入渗田间试验，并对入渗过程进行数值模拟，提出初始土壤含水率分布均匀时降雨～入渗～径流过程的简便计算方法.     

基于Green-Ampt模型的变水头积水入渗模型建立及其参数求解

通过对变水头积水入渗物理机制的分析,将入渗水头对入渗的影响归结为对表面饱和导水率的影响,基于Green-Ampt入渗模型,引用了湿润区的平均含水率的概念,并考虑了湿润区平均含水率随入渗时间的变化,建立了具有物理意义的3种变水头积水入渗模型,分析了利用入渗率-累积入渗量及入渗率-真实湿润锋图形获得模型参数的求解方法。通过室内试验,得到了湿润区的平均含水率与入渗时间之间呈乘幂函数变化的规律。利用实测资料对模型及其参数求解的方法进行检验,结果表明所建立的3种模型是正确的,求解参数的方法合理。     

同伦分析法推求Green-Ampt方程显格式精确解

针对Green-Ampt(GA)积水入渗模型只有隐格式解的问题,利用同伦分析法(HAM)给出GA方程的显式解析解。首先构造一组基底为幂函数的显示解表达,通过选择合适的线性和非线性算子,定义零阶形变方程。为保证HAM的系数遍历原则,给出了零阶形变方程中辅助函数的选择形式,还探讨了辅助参数对不同级数解收敛性的影响。通过与其他近似解的比较,验证了所提方法具有理论严谨完备、计算稳定性好、结果精度高的特点,能有效模拟降雨条件下积水入渗的过程。     

黄土中Green-Ampt入渗模型的改进与验证

本文根据黄土积水入渗的土壤水分剖面变化特征，仅将饱和层与传导层统一视为饱和区，而将非饱和湿润层的含水量变化视为施加于饱和区的吸力势，从而在具有“活塞模型”之称的GreenAmpt入渗模型基础上，推导得出了适用于黄土区的积水入渗模型。该模型不仅可计算累积入渗量及湿润锋深度，而且还可估算出土壤水分剖面分布状况。经甘肃秦王川地区实测资料的检验，表明模型具有较好的吻合性。     

考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟

现有数值模拟方法在模拟边坡降雨入渗时通常不能考虑径流流量补给对滑体渗流的影响,当滑床和滑带的渗透性相对于滑体极低时,会出现低估降雨入渗量、高估滑坡稳定性的现象。以Richards方程、运动波方程和有限元法为基础,提出了一种降雨时滑坡渗流数值模拟方法。该方法忽略滑床和滑带的渗流而只考虑滑体渗流过程,从而减小计算规模,也避免了因滑体与滑床(滑带)渗透性差异过大引起的数值计算困难;依据地形和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界类型和流量,实现了考虑径流流量补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。对简单土质边坡降雨入渗进行数值模拟,从水量平衡与边坡渗流场两个角度,对比了考虑和不考虑径流流量补给的区别;结果表明,考虑径流流量补给时才能保证计算结果水量平衡,正确反映降雨入渗对基质吸力大幅降低的作用。     

考虑禁锢空气影响的层状土壤Green-Ampt入渗模型及试验验证

为考虑土壤孔隙中禁锢空气对入渗水流的阻滞作用,引入饱和度系数Sa（Sa小于1）来量化湿润区的饱和程度,建立了改进的层状土壤Green-Ampt入渗模型（MGAM）,并提出了由土壤物理特性参数估算Sa的计算公式。为检验MGAM的适用性,分别在室内长土柱和田间进行层状土壤的积水入渗试验,并采用MGAM、传统的Green-A...     

不同入渗模型对LID措施效能评价的影响研究

为研究不同入渗模型对LID措施效能评价的影响,采用MATLAB编程,研究稳定入渗模型、Green-Ampt入渗模型和Horton入渗模型对LID措施效能模拟的差别和各自的适用条件。研究表明：LID措施汇流面积比为10∶1、表层蓄水深为10 cm时,对入渗率模拟,Green-Ampt模型的计算精度高于Horton模型;对溢流发生时间模拟,随着降雨历时的延长、雨强的增大以及土壤前期含水率的升高,不同入渗模型对溢流发生时间计算的差别逐渐缩小;对滞蓄总量模拟,Green-Ampt模型与干燥条件下拟合的Horton模型的计算结果相对差值在5.4%之内,但使用湿润条件下拟合的Horton模型与其他模型的计算结果差值随降雨历时的延长而增大。Green-Ampt模型对入渗率计算的精度略高,但其涉及参数较多,Horton模型应用较为便捷,但其拟合计算受土壤含水率影响较大。     

透水性铺装在城市雨水下渗收集中的应用

针对城市透水性铺装在推广方面所面临的问题,对透水性铺装地面下渗雨水收集、雨水径流污染物去除等情况进行试验研究。结果表明:实施透水性铺装既可有效增加下渗雨水量,下渗雨水的入渗率与降雨量基本呈线性关系;还可降低天然降雨中的污染物浓度,下渗雨水中NH3-N、BOD5、CODMn等水质指标浓度明显降低,下渗雨水水质可满足景观环境补水的水质要求。试验研究为地面透水性铺装技术的推广提供参考。