当前我国城市内涝问题归因分析与应对策略

针对频繁发生的暴雨内涝灾害给城市建设和管理带来的严峻挑战,以解决我国当前城市暴雨内涝问题为目标,从我国城市暴雨内涝灾害的发生现状入手,分析了城市暴雨内涝灾害的发生特点和主要诱因。以不同国家和地区城市暴雨内涝的成功案例为启示,结合我国城市暴雨内涝防治的新形势,总结并预测城市雨洪管理技术的发展趋势,提出了我国城市暴雨内涝问题应对的系统构想。该构想针对我国城市当前内涝问题给出以下3点建议:(1)采用先进的城市暴雨内涝治理技术,学习发达国家的经验;(2)充分利用雨洪模型,建立起一整套有效的城市暴雨洪水过程模拟模型;(3)构建一套适合我国城市的雨洪管理体系。通过以上3点实施,可推动我国城市化建设的深入开展,并对城市防汛减灾安全保障能力的提高及城市雨洪应对与应急管理水平的提升具有一定的参考价值。     

城市暴雨内涝对交通的影响及路线优化对策

城市内涝的频频发生严重影响城市交通秩序和出行者的安全.城市暴雨洪涝对交通的影响以及路线的优化选择应得到更多的关注和研究.本文介绍了一种基于城市暴雨内涝管理模型SWMM水动力模拟,结合Dijkstra最短路径算法,对暴雨情境下的城市内涝积水点进行模拟和识别,评估极端降雨对交通网络的影响以及受涝区域最佳交通路径的选择.结果表明,该法可将SWMM模拟的动态内涝信息及时反馈到城市交通网络模型中,评价雨洪情境下管网节点或管段的积水阻断状态,有效求解暴雨情境下的规避路径.此法充分结合内涝模拟系统与交通路线分析,具有空间能力分析强、规划效率高的特点,为研究极端暴雨天气对城市交通的影响以及应急管理和疏通提供支持,具有重要的现实意义.     

城市暴雨模型发展现状与趋势

20世纪70年代以来,世界上已涌现出百多种城市暴雨模型用于排水系统的规划、设计和运行管理,以有效建设排水系统、减少内涝灾害,实现暴雨雨水的管理。文中系统地讲述了城市暴雨模型的相关概念及理论方法,例举了三个有代表性的城市暴雨模型的主要特征,并介绍了国内情况及发展趋势。     

基于水文水动力耦合模型的深圳市典型区域城市内涝模拟

以深圳市某典型区域为研究对象,基于暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM)和二维水动力模型LISFLOOD-FP构建了研究区水文水动力耦合模型,模拟了典型暴雨下研究区的内涝时空演进过程,结合设计暴雨和设计低影响开发(low impact development, LID)情景,探讨了不同重现期设计暴雨情景下研究区内涝积水分布,分析了不同LID布设措施对内涝积水深度的削减效果。结果表明：典型暴雨情况下研究区最大模拟积水深度为0.57 m,与实测内涝验证数据基本相符,模型能较好地适应研究区的内涝模拟。随着设计降雨重现期的增大,研究区的最大内涝积水深度和积水范围也逐渐增大,不同LID设施对内涝积水的削减效果都逐渐减弱,在100 a重现期时仅有约10%的削减率,且组合式LID和绿色屋顶的内涝积水深度削减率大于透水道路和下沉式绿地。     

基于SWMM模型的沧州市区暴雨积水深度模拟

目前我国许多城市承受着暴雨内涝灾害的困扰,严重影响市民生活质量,威胁着市民生命、财产安全。针对城市防洪排涝需求,为提高城市排水管理效率,最大限度地减少暴雨积水带来的危害,基于沧州市区排水管网现状,利用SWMM模型构建了沧州市暴雨积水计算模型,利用实测降雨、积水资料对模型进行了检验。结果表明,模型精度较高,可为城市排水管网改建、规划设计提供依据。     

不同降雨情况对武汉市主城区典型区域积水过程影响分析

以武汉市港西片区为研究对象,构建了暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和Newflood模型的城市地表水文水动力耦合模型,模拟不同重现期设计暴雨情景下研究区内涝积水变化情况,分析了城市内涝对不同强度降雨条件的响应特征。结果表明：构建的耦合模型可较好地模拟研究区内涝积水变化情况,SWMM模型的纳什效率系数在率定和验证环节中均高于0.8,Newflood模型模拟的积水点位置及对应的最大积水深与实际情况较为吻合,模型模拟效果较好;随着设计降雨重现期的增大,研究区的淹没面积、淹没水量及平均水深也随之不断增加,研究区总淹没面积由1.55 km²增加至2.65 km²;在5 a一遇～100 a一遇的所有设计降雨情景下,研究区域的积水情况主要以轻微积水为主,积水深度大于0.15 m的区域占淹没面积的比例随着重现期的增大而增加,重现期为100 a一遇时该比例达到最大。研究成果可为城市内涝防治和管理提供技术支撑和参考。     

暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟

为解决暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)无法模拟城市地表淹没过程的问题,提出一种改进SWMM的内涝灾害模拟方法.该方法通过改进SWMM模型的构建方式,将城市地表数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据概化为水池并输入到模型中进行模拟,使得溢流水体可以沿着水池底部地形流动,并依据模拟结果和DEM数据计算出城市地表的淹没过程.通过实例对此方法进行了验证.研究结果表明:通过本文方法可以利用SWMM模拟出城市地表的淹没深度和淹没范围,实现了内涝灾害模拟,为城市内涝防治研究提供了参考依据.     

常州市城市内涝风险评估体系的构建

为全面提高城市排水防涝能力,有效应对暴雨侵袭,应首先对城市内涝风险进行科学评估。各地的内涝主要成因区别较大,风险评估的手段及侧重点各不相同。文章以常州为例,阐述了平原水网城市的内涝风险评估体系构建思路、评估方法、技术手段,为判断内涝风险程度、识别系统瓶颈、确定规划应对措施提供了有力的支撑,对同类城市的相关实践有着较好的借鉴作用。     

基于Cesium的城市内涝模拟三维可视化方法

针对城市内涝研究中存在的问题,通过分析水文模型数据中的关系模式及结构特征,研究水文模型与三维可视化结合的集成方法,探索城市内涝演化过程及机理与三维可视化的结合. 基于SWMM模型,利用开源的JavaScript地图引擎Cesium,将内涝模拟结果展示在三维场景中,设计实现了模拟参数可调的城市内涝三维可交互式可视化系统.     

耦合CA与SWMM的城市内涝模拟模型开发与应用

综合考虑地表产流漫流与地下雨水管网的交互作用,耦合元胞自动机(cellular automata, CA)与暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM）,构建了城市内涝模拟模型(CA-based urban flooding model, CAUFM),并采用英国环境部提供的二维水力模型系列基准测试数据与实测降雨径流数据对CA-UFM模型的准确性及其模拟速度进行了测试分析。应用CA-UFM模型对北京市国家海绵试点区中的建成区进行了不同重现期下的内涝风险评估,结果表明,经过图形处理器（graphics processing unit,GPU）加速后的CA-UFM模型能够在快速模拟的同时确保得到较为准确的结果,为后续海绵城市建设源头设施的布局方案研究提供技术支撑。     

长历时暴雨强度公式的推求方法

近年来,随着极端暴雨事件的出现,导致城市内涝灾害频繁发生,原有降雨历时仅为2h的市政排水设计暴雨强度公式已无法满足城市暴雨设计的需求,因此就要延长暴雨采样历时,推求出长历时（24h）暴雨强度公式。针对以上问题,根据北京市提供的52a（1961-2012）原始降雨资料并进行数字化处理,结合水利的长历时特点,采用兼顾市政排水,水利排涝,内涝防治的采样方法,应用P-Ⅲ分布曲线进行频率分析后采用6种经典方法推求暴雨强度公式的参数值,优选出误差最小且满足规范要求的暴雨强度公式参数值,进而推求长历时暴雨强度公式,在此基础上与短历时暴雨强度公式比较,分析两者的差异,为城市雨水排除规划设计提供科学依据和参考。     

基于InfoWorks ICM模型的陕西省咸阳市排水系统能力及内涝风险评估

为了评估陕西省咸阳市主城区的排水系统能力和内涝风险,基于InfoWorks ICM模型建立了咸阳市主城区一维、二维耦合水动力学模型,对排水系统现状进行评估,并使用英国洪涝灾害指数评价体系对内涝风险进行评估。结果表明:咸阳市主城区采用平篦雨水口,覆盖程度满足设计要求,但是雨水口存在破损、移位及淤堵等问题,且部分排雨管道被严重堵塞,整体管道达标率较低; 现状排水管网管径较小,在4种降雨强度(设计重现期为0.5、1、3、5年)的模拟中,排水能力小于0.5年一遇、0.5～1年一遇、1～3年一遇、3～5年一遇和大于5年一遇的管网所占比例分别为68.9%、5.8%、3.9%、5.3%和16.1%; 人民路—东风路—渭河—咸通路围成的地块和东风路—河堤路—福银高速公路—金旭路围成的地块为内涝高风险区域。     

沧州市城区设计暴雨研究

依据沧州市城区附近40年(1971~2010年)原始暴雨资料,采用年最大值法和非年最大值法进行选样,经过频率计算确定不同重现期下的设计暴雨强度,基于R软件和MATLAB软件实现暴雨强度公式参数求解,得到沧州市城区暴雨强度公式,并以2005年7月23日10时~24日10时典型暴雨,利用同频率放大法推求设计暴雨过程。     

沧州市城市水文研究工作现状与思考

文中对沧州城市水文工作的发展和现状进行了简单阐述,结合沧州的城市水文工作,对如何加强城市水文工作提出了几点见解。     

基于MIKE FLOOD耦合模型的深圳黄沙河片区内涝风险评估和改造分析

为解决城市内涝问题,以深圳市黄沙河片区排水分区为例,基于MIKE FLOOD平台,耦合城市雨水管网、水系及地形地物,建立城市内涝模型,模拟分析研究区 2 年一遇、10 年一遇、50 年一遇等不同重现期下的排涝情景。结果表明：耦合模型能直观反映受涝区积水深度与积水时间,并随着重现期的增大,溢流点和充满的管道会增多;建立 MIKE FLOOD耦合模型,发现黄沙河片区高风险区域面积 1.6 km2,主要集中在坑塘立交桥、龙岗大道;中风险区域面积3.2 km2,主要集中在同富裕工业区、新联北路;低风险区域面积2.8 km2,主要集中在坑塘立交桥、坪梓路,并分析易涝点的成因,提出改造建议。     

奥运中心区超标降雨积水风险分析及对策研究

随着城市的发展,城市积水造成了越来越严重的问题.解决问题的关键就是分析超标降雨下的城市积水风险,以指导近期应急排水预案以及远景城市雨水系统改造方案的制定.由于北京市降雨量年内分配很不均匀,汛期暴雨又多表现为局地短历时的大暴雨甚至特大暴雨,造成城市道路（特别是立交桥区）积水问题频发,严重影响城市交通.在此背景下,从保障奥运安全召开的角度出发,以奥运中心区为研究对象,收集整理奥运中心区雨水系统各组成部分相关资料,建立奥运中心区雨水系统数据库,建立奥运中心区雨水系统模型,对超标降雨条件下奥运中心区的可能积水风险进行了分析,并以此为基础进行对策研究和实施效果评价.     

河北省沧州沿海风暴潮影响因素与防御措施

建国以来沧州沿海先后发生了5次灾害性风暴潮,给沿海一带造成了重大经济损失。20世纪90年代后,沧州沿海灾害性风暴潮发生频次呈增多趋势。通过对黄骅港潮位资料的分析,阐述了该海区风暴潮的特点及潮灾影响因素,分析了灾情构成及海堤抗御风暴潮的效益,并对防潮减灾措施进行了探讨。     

城市排水防涝规划编制要点探讨--以常州为例

以常州为例,探讨了平原水网城市排水（雨水）防涝综合规划编制要点,提出了从内涝风险评估、规划标准制定、防涝工程体系完善等方面加强规划研究,着重从河网水系梳理、排涝设施建设、市政雨水通道安排、易淹易涝片区整治、低影响开发等方面构建城市防涝工程体系,保障城市排水安全。     

基于风险分析法的排水排涝暴雨重现期转换关系

按目前国内的城市规划体制,市政部门负责管道排水规划,水利部门负责河道排涝规划,两者采用的暴雨资料统计方法不同导致了设计标准的差异,所以城市管道排水和河道排涝存在组合设计的问题.组合值不同,安全度也不一样,当设计暴雨取值满足河道排涝设计安全条件时,组合的排水设计标准越高,相应的组合安全性越大,组合的排水设计标准越低,则相应的组合安全性越小,这种组合设计的安全性可以用风险率表示.为此,构建了管道排水和河道排涝组合风险计算模型,并依据其组合风险率提出管道排水和河道排涝组合设计方法.考虑到各地水文特征的差异性,以深圳市为特例对这种方法进行了分析,为城市管道排水和河道排涝的组合设计提供科学依据.