基于SWMM和LISFLOOD模型的暴雨内涝模拟研究

全球气候变化与城市化进程的不断加快,导致城市暴雨内涝灾害频发。珠江三角洲地区经济发达,且易受风暴潮和外江洪水的侵袭,内涝灾害愈发严重。因此,构建适用于研究区的城市雨洪模型,评估其排水能力与内涝风险,对研究区防涝减灾具有重要意义。本文将SWMM一维管网模型及LISFLOOD-FP二维水动力模型进行耦合,对东莞市典型区域进行暴雨内涝模拟,主要结论如下:(1)在构建SWMM模型的基础上,与LISFLOODFP模型进行耦合,实现了研究区暴雨内涝淹没范围与淹没水深的模拟;并用"2008·6·13"暴雨进行验证,结果表明耦合模型具有较好的适用性。(2)基于该耦合模型,对0.5 a、1 a、2 a、5 a、20 a一遇五种重现期降雨进行模拟,结果表明,重现期由0.5 a上升到20 a过程中,研究区出口流量增加、溢流量升高、溢流节点数增多、洪峰提前、洪水历时增长;淹没面积由0.915 km~2增加到1.934 km~2,积水深度超过2 m的淹没面积从0.024 km~2上升到0.254 km~2;研究区内涝高风险区为东纵路、东城西路、银山街与东辉路。     

基于FloodArea的台州10 kV配网设施暴雨灾害临界雨量研究

目前,由于台风和暴雨等强降雨极端天气而造成的暴雨灾害问题已呈频发之势,很多城市对气候变化带来的突发极端天气灾害仍缺乏防范措施。部分城市基础建设的防范标准已经跟不上历史气候的变化,如配网变电站和配电室等设施,较易在洪涝灾害中发生故障。基于水动力学原理,以降雨导致的有源淹没为基本假设,利用高分辨率的地理信息数据和基于FloodArea模型的GIS栅格分析技术,对台州地区由降雨造成的洪涝灾害进行淹没模拟计算。然后模拟不同降雨情景的淹没范围和水深。结合10 kV配网承灾体的信息分布情况,确定研究区域内配网设备不同致灾等级下的临界面雨量。     

城市湖泊对地表径流致涝控制作用模拟研究

为认识城市湖泊对城市内涝的影响,应用基于水动力方法的城市雨洪过程数值模型对代表区域暴雨致涝过程进行了模拟。计算了不同重现期暴雨下假定城市湖泊面积发生变化时内涝积水总量与面积,从积水总量峰值和重度内涝积水面积方面量化分析了湖泊面积和位置变化对城市内涝积水的影响。结果表明：研究区域内湖面面积由0.5024 km2减少到0.00785 km2时,其积水总量峰值增加12.71% ~ 18.21%,重度内涝面积增加11.71% ~ 25.66%;不同位置处的湖泊对区域内涝的影响程度各异,如当降雨重现期为100年、湖泊面积为0.5024 km2时,湖泊位于研究汇水面上游、中游、下游处对应的重度内涝面积分别为173460 m2、169160 m2、162628 m2,可见湖泊位于下游处对致涝径流控制效果最佳。该研究有助于城市规划与防洪排涝工作。     

基于FloodArea的台州10kV配网设施暴雨灾害临界雨量研究

目前,由于台风和暴雨等强降雨极端天气而造成的暴雨灾害问题已呈频发之势,很多城市对气候变化带来的突发极端天气灾害仍缺乏防范措施。部分城市基础建设的防范标准已经跟不上历史气候的变化,如配网变电站和配电室等设施,较易在洪涝灾害中发生故障。基于水动力学原理,以降雨导致的有源淹没为基本假设,利用高分辨率的地理信息数据和基于Flood Area模型的GIS栅格分析技术,对台州地区由降雨造成的洪涝灾害进行淹没模拟计算。然后模拟不同降雨情景的淹没范围和水深。结合10 kV配网承灾体的信息分布情况,确定研究区域内配网设备不同致灾等级下的临界面雨量。     

济南市海绵城市建设兴隆示范区降雨径流模拟

济南市城市发展较为迅速,极端降雨事件的增加使其面临着比较严重的城市洪涝问题。本研究应用Infoworks ICM模型,建立济南市"海绵城市"试点区排水管网模型,对实测降水和不同降雨情景下的研究区内涝状况进行模拟,进而统计溢水检查井和超负荷管段的分布,并分析该区域产生内涝的原因。研究区雨洪模拟结果表明,降雨强度是影响洪水发生与否以及洪水强度大小的一个重要因素,研究区的部分管道排水能力不足,本研究增加了对暴雨过程中管网汇流的过程与机理的了解,评估了研究区的管网排水能力,可为"海绵城市"试点区的研究和建设工作提供参考性建议。     

融合社会信息的城市暴雨内涝风险评估

针对现有城市暴雨内涝风险评估未充分考虑社会信息的问题,本文提出融合社会信息的城市暴雨内涝风险评估方法。基于城市雨洪模型获取内涝灾害自然信息,利用网络爬虫技术抓取社会信息,建立耦合自然与社会信息的城市暴雨内涝风险评估指标体系,通过指数模型综合评估研究区暴雨内涝风险。以大连市青泥寺儿沟区为实例,评估结果表明：仅考虑自然信息时,50、100年一遇暴雨对应的高风险区面积为0.53 km²、1.24 km²;考虑社会信息后,研究区暴雨内涝风险增加,高风险区面积分别为1.12 km²、1.50 km²;融合社会信息的风险评估模型会提高城市人口密集区、交通干线等重要地段的内涝风险等级,降低城市非重要地区内涝风险等级,内涝风险评估结果更合理。     

局部管道改造对内涝风险的影响--以晋城市金村区为例北大核心CSCD

城市洪涝灾害是社会经济可持续发展的制约性要素。针对城市雨水管网提标需求与改造空间受限的矛盾,论证局部管网改造可提升全域的内涝控制效果:构建水文水动力耦合模型,结合易涝区识别设计管网改造方案,在当地防洪排涝设计重现期下进行改造前后的内涝要素分析和融入多源数据的洪涝风险评价。改造结果显示,3a与30a一遇降雨下,重病态管线长度分别减少1990m与921.6m;节点溢流量分别削减73.61%与55.13%;洪水危险率“极高”等级区面积下降72.9%;洪涝极高风险区面积下降17%。研究结果为城市雨洪过程控制和降低区域内涝风险提供了优选方案,综合风险评价可为当地防灾减灾规划与防洪应急响应提供必要的参考依据。     

基于两个致灾因子的治涝标准研究

涝灾的致灾因子有涝区暴雨和承泄区水位,故不能仅用设计暴雨标准来描述治涝标准.构建的基于两个致灾因子的治涝标准分析方法,首先采用Copula函数构建其联合分布,用联合概率密度描述其遭遇的机率,再基于联合分布提出治涝标准的分析方法.并以位于广东省连江中上游的阳山涝区和位于珠江河口区的坦洲涝区为实例对比分析.结果表明,①阳山涝区的暴雨与外江水位遭遇可能性较大,不超过十年一遇的暴雨,遭遇同频率外江水位的机率最大,对十年一遇以上暴雨,最大遭遇机率的外江水位重现期低于暴雨重现期;坦洲涝区的遭遇可能性较小,各重现期暴雨的最大遭遇机率的外江潮水位重现期均不超过2年一遇.②对同一设计暴雨标准和治涝标准,若遭遇可能性愈大,则组合的设计外水位重现期愈大;③对任一治涝标准,则有成反相关的暴雨和外江水位的多种重现期组合,且设计暴雨标准大于治涝标准.     

城市内涝风险区划集成模型及其敏感性研究

城市内涝风险区划图对内涝风险预警与防灾减灾具有重要意义.以海口市海甸岛为例,基于PCSWMM软件构建城市管网-地表径流耦合模拟的一二维水文水动力模型,采用情景模拟计算最大水深、淹没时间和最大流速等洪涝特征指标,耦合高程、坡度、坡向、距河网距离、排水管道长度、建筑物面积构建风险指标体系.分别采用TOPSIS和模糊C聚类统...     

城市典型LID措施水文效应及雨洪控制效果分析

城市化的快速发展加剧了城市内涝灾害及水污染问题。以天津市蓟州区某小区为研究区域,根据其规划方案,在透水铺装物理实验基础上,建立SWMM模型,模拟不同降雨事件中7种规划方案的径流控制效果,分析在一定区域内采用自然排水系统代替雨水管网的可行性,以及单独布设透水铺装、下凹绿地、植草沟、生物滞留区和组合LID方案对径流的控制作用。结果表明：通过植草沟等完成汇流是可行的,并且能达到更好的控制效果。LID措施能够削减径流总量、洪峰流量、积水量,延迟峰现时间,且控制效果在低重现期、短历时降雨时更为显著。其中,组合LID方案的控制效果最优;透水铺装和生物滞留区对洪峰流量的削减效果最显著;植草沟单独铺设时,雨洪控制效果较差。     

面向弹性配电网防灾减灾的组件重要度评估方法

极端灾害事件日益频发,电力系统在小概率、大影响灾害事件下的弹性指标受到学术界、工业界的广泛关注。无论在灾害前的组件加固策略或者灾害期间的组件抢修策略中,若能够考虑灾害特性、系统运行等因素,动态辨识对配电网弹性提升更为有效的关键组件,将大大提高配电网防灾减灾的能力。面向弹性配电网防灾减灾,提出组件重要度评价指标与评估方法。首先,基于比例风险模型建立考虑天气、老化等因素影响的故障率模型,基于逆变换采样法生成灾害故障场景。其次,在每个场景中,假设组件i始终在线、始终离线两种情形,分别计算配电网弹性恢复最优方案。然后,对比两种恢复方案下系统弹性变化,评估组件i重要度指标。最后,建立收敛条件以保证评估精度。算例验证了评估指标与评估方法的有效性。     

计及地质灾害风险的输电线路路径选择

针对地质灾害危害输电线路安全的问题,提出了计及地质灾害风险的输电线路路径选择模型。首先将影响因素划分为成本和地质灾害影响因素,成本影响因素采用熵权法与模糊层次分析法组合赋权,地质灾害因素采用德尔菲法赋权,然后进行空间叠置分析,建立计及地质灾害风险的输电线路空间建模路径选择模型,采用Dijkstra算法实现模型求解。最后以某地区作为实验区进行仿真分析,得到线路成本较未考虑地质灾害风险之前降低20.57%,且线路长度缩短274.5米,并有效避开了地质灾害频发区域。     

基于改进深度降噪自编码网络的电网气象防灾方法

电网运维数据表明电网故障的主要原因已由电气设备制造工艺水平、现场运维水平等因素转向雷电、山火、大风、冰灾等自然气象因素,电网防灾减灾也应重点关注气象致灾。针对气象与电网故障之间的关联特点和规律,提出了一种基于改进深度降噪自编码(SDAE)网络的电网气象防灾方法。以气象历史数据和电网运维检修数据为基础,利用合成少数类样本过采样技术(SMOTE)降低原始数据集的不平衡度,自编码网络通过非监督自学习和有监督微调完成气象信息特征的提取和气象信息与电网故障映射关系的建立,并通过融入稀疏项限制和加噪编码来改善网络的鲁棒性。算例分析表明,所提出的基于SMOTE和SDAE的网络电网气象防灾方法,能够准确、全面地建立气象信息与电网故障之间的关联映射关系,能够对给定的气象条件是否会导致发生电网灾害事故进行准确的预判。     

黄河流域未来水资源时空变化

为了深入了解黄河流域未来水资源变化的时空分布规律,把Mann-Kendal方法（M-K）趋势分析的功能与重标极差分析（R/S）持续性分析的功能相结合,通过分析流域未来气象要素变化特征,揭示黄河流域未来水资源时空丰枯变化特征。结果表明,在年际方面,黄河中游南部区域（占流域面积5.36%）未来水资源供给形势乐观,黄河中游的中部区域（占流域面积29.42%）未来缺水风险增加。在年内方面,黄河流域未来水资源季节供给形势空间分布差异显著。随着春夏秋冬季节的演变,黄河中游中部和南部愈加湿润,北部愈加干旱;黄河流域水资源供给情况相同的区域相对集中。     

一种降雨诱发滑坡灾害下输电杆塔的监测与预警方法

高压输电杆塔作为输电网络的重要组成部分,不可避免地会架设在山脊、陡坡边缘等类似地带,可能在短时间内遭受强降雨灾害诱发山体滑坡的破坏。针对降雨诱发滑坡灾害下输电杆塔的预警问题,通过北斗卫星定位和数值天气预报等多源信息融合,按照滑坡体与杆塔的相对位置关系,提出了滑坡影响因子的量化分级方法。基于双因素分级叠合法分别构建输电杆塔的风险预警方法。最后通过算例测试对所提方法进行了有效性与实用性验证,并根据测试结果给出了相关建议,有助于提前采取预防措施,降低地质灾害对电网的灾变影响。     

城市暴雨地表积水过程研究：以清华大学校园为例

我国正处于城市化的高速发展阶段,不透水地表面积增大,导致城市内涝风险增加。本研究考虑建筑物、道路、绿地和雨水口等城市地物特征,旨在对降雨-径流过程进行精细模拟,对地面排水系统的能力进行评估。采用二维水动力学模型,以北京市清华大学校园为研究区域。通过两场降雨过程中积水点的实测水深对水动力学模型进行率定和验证,结果表明该高分辨率模型能够比较准确地计算出地表积水深度。在采用压强式水位计记录降雨过程中积水点压强时,必须同时记录大气压强的变化,否则水深会有一定的误差。基于上述结果,以2012年7月21日暴雨为例,对清华大学校园进行大暴雨情景的地表积水过程模拟,结果表明雨水口总排水量随降雨过程变化较大,地表积水主要通过雨水口排走,降雨结束时雨水口排水总量约占降雨总量的70.0%,而土壤入渗量较少,仅占降雨总量的11.1%。     

Arc Flash and Coordination Study Conflict in an Older Industrial Plant

Once arc flash hazard analysis became a requirement for many industrial power system studies, the reduction of arc flash hazards has become an important concern. Inevitably, the factors that lead to reductions in arc flash hazards do not always lead to an improvement in other areas, i.e., in particular, protective device coordination. This paper will examine several particular cases where an arc flash hazard analysis of an older industrial plant yielded several cases of buses where the hazard level was “extreme danger” above category 4. By changing protective device settings and, if necessary, the devices themselves, the hazard level can be reduced. Methods to maintain coordination, if possible, are discussed.      

低影响开发设施的综合效益评估指标体系研究

低影响开发（LID）设施作为一种韧性的方式可以综合解决城市新老水问题,相较于灰色基础设施控制降雨径流量的单一功能,LID设施的综合效益更加显著。为了在规划设计阶段全面地评价LID设施的效益,本文分别从减灾效益、经济效益、环境效益和社会效益4个方面筛选18个评估指标,构建5类不同LID设施的综合效益评估指标体系。将构建的评估指标体系应用于济南大明湖海绵城市建设试点区,结果表明：在5、10和20年一遇24 h设计暴雨条件下,组合LID设施的因灾直接经济损失削减率分别为13.86%、4.28%和4.09%,增加的地下水回补量分别为223.49万m3、286.38万m3和287.28万m3。此外,可以减少空气中NO2（0.38 ~ 0.61 t/yr）、O3（0.74 ~ 1.17 t/yr）、SO2（0.29 ~ 0.52 t/yr）和PM10（0.14 ~ 0.17 t/yr）等污染物含量,同时增加环境美观。     

基于洪涝削减效果的海绵措施优化布局研究

为应对城市洪涝等水安全问题,2015年起我国大力推广海绵城市建设.不同海绵措施的作用机理不同,其空间布局会显著影响洪涝削减效果.本研究以济南市海绵城市示范区为例,基于城市水文水动力学多过程耦合模型,通过多情景洪涝模拟,分析了海绵措施不同布局的作用效果,并从流域水循环视角提出洪涝控制策略.结果表明,上游布设低影响开发(L...