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TVGM-SWMM模型的城市雨洪模拟

通过耦合城市时变增益非线性模型（time variant gain model-urban, TVGM-urban）和暴雨洪水管理模型（storm water management model, SWMM）,模拟并分析了不同类型的城市下垫面产流非线性变化过程。以深圳市光明新区海绵城市建设示范区为研究对象,基于耦合的TVGM-SWMM模型,模拟了该地区的降雨-径流响应过程,并进一步分析了不同低影响开发（low impact development, LID）模式布设面积对径流调蓄的影响。结果表明：1）在大多数情况下,TVGM-SWMM模型的模拟效果优于SWMM模型,其原因在于前者考虑了城市地区降雨径流的非线性响应关系,并且强调了降雨强度对产流的影响;同时,TVGM-SWMM模型需要的产流参数较少,减少了对城市地区基础数据资料的需求;2）在不同设计暴雨重现期下,TVGM-SWMM模型模拟的径流过程更加符合降雨变化情况,对应的洪峰流量与最大雨强相关性更高;3）研究区LID设施的径流调蓄能力与其布设面积成正相关,其效果随暴雨重现期的增长相对减弱;相同布设面积情景下,下沉式绿地的调蓄效果优于绿色...     

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。     

极端暴雨下城市内涝模拟与应急响应能力评估

为探究极端暴雨对城市内涝积水特征和应急响应能力的影响,基于InfoWorks ICM模型构建郑州市金水区的某片区内涝模型,分析极端暴雨情景下的城市管网排水能力和内涝积水特征,基于ArcGIS网络分析模块评估公安、医疗和消防3类应急服务部门在单一和组合情景下的可达范围和响应时间,以此确定城市应急响应能力。结果表明：研究区管网排水能力整体较低,排水能力<3 a一遇的设计暴雨(3 a一遇,下同)的管道占比为50.15%,此类管道多分布于中部和南部,不能满足城市重要地区3～5 a的排水标准;淹没范围与管网排水能力和地表类型有着密切的联系,在较大除涝标准下,如20 a一遇和100 a一遇情景下积水呈现出南多北少的分布特征,而郑州2021年“7·20”特大暴雨情景下,北部和河流附近地区的积水面积较大;应急车辆涉水能力较高的服务部门在极端暴雨下的应急响应能力更高,100 a一遇和“7·20”情景下消防部门的响应能力最高,10 min内可达范围占比分别为78%和36%;多部门联合调度可有效提升应急响应能力,如100 a一遇情景下,5、10、15 min内联合调度的应急响应可达范围比最优部门(同一...     

城市暴雨下的排水系统脆弱性分析：以积水指数为指标

采用MIKE FLOOD模型研究分析了深圳市龙岗区中心城区在遭遇暴雨干扰时的脆弱性。通过一场降雨过程中的7处严重内涝点的实测积水深度对模型进行率定和验证,得出模型在研究区域具有良好的适应性和较高的可信度。通过模拟1、3、5、10、20 a重现期2 h设计降雨和10 a一遇2 h设计降雨后的36 h恢复期,得到各个时刻的内涝积水量,通过计算每一个时刻的积水指数来评价排水系统的脆弱性。得出如下结论：1）在2 h的设计降雨中,重现期越大,积水指数越高,排水系统越脆弱;2）在36 h的恢复期内,降雨后的前12 h恢复时间是排水系统降低脆弱性的最佳时期,随着恢复时间的延长,积水指数的下降幅度逐渐减小,系统的脆弱性无法完全消除。     

基于城市综合流域排水模型的地铁站防洪模拟研究

以武汉虎泉地铁站为例,采用国内适用性较好的芝加哥雨型合成降雨过程线,利用城市综合流域排水模型(ICM)建立地铁站及其周边区域的降雨径流模型.模拟分析了在不同降雨重现期下地铁站各出站口处的水深、该研究区排水系统出水管的负荷以及该地块的地表径流情况,并且重点分析了B、C出站口周边管段的负荷和满流时间.用美国暴雨管理模型SWMM对ICM模型的模拟结果做了对比验证.模拟结果表明,地铁站可以承受的最大暴雨重现期是40a一遇降雨,即在降雨强度达到或者超过60.7mm/h时,地铁站有被洪水淹没的危险,另外通过分析B、C出口周边的管道,编号为7、8、9、10、11的管道将是后期管网改造的重点.模拟结果为地铁站周边排水系统设计改造提供参考,也能为地铁站安全运营提供合理化的建议.     

超标暴雨下城市雨水管网排水效果——以西安市沣西新城为例

雨水管网是城市降雨径流的重要通道,其排水效果直接关系到城市排水防涝的安全,探明不同降雨下城市管网的排水效果对缓解城市内涝至关重要。采用GAST-SWMM耦合模型,以西安市沣西新城某区域为研究对象,设置1、2、5、10、30年一遇5个常规降雨以及50年一遇和100年一遇两种超标暴雨下区域2 h设计降雨过程,模拟研究区域不同重现期降雨下的管网排水情况,计算管道超载率和管网排水量,对管网排水效果进行量化评估。结果表明:常规降雨下管道超载率为0.00%～51.22%,100年一遇超标暴雨下达到64.63%,在降雨重现期达到30年一遇时管道超载率高于50%; 1年一遇至100年一遇降雨条件下管网排水量占区域总降雨量的3.55%～22.25%,且随着重现期增长,排水量增加呈减缓趋势。大部分排水管网在超标暴雨甚至30年一遇常规降雨下处于超载状态,但在排水口畅通情况下依然具有排水能力,在城市排水除涝过程中作用显著。本研究为城市雨水管网规划、设计和运维提供参考。     

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。     

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.     

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.     

基于Mike Urban的雨水管网模型分析

老城区在城市化的发展过程中面临越来越严重的内涝问题,城市排水管网模型是研究城市内涝灾害的重要方法。以东莞市谢岗镇中心区为研究对象,建立基于Mike Urban的雨水管网模型,模拟不同重现期设计降雨条件下排水系统的运行情况,提出改造措施使其满足10年一遇的降雨。结果表明现状雨水管网排水能力勉强满足2年一遇降雨,通过增加调蓄池能明显降低管道峰值水位,将现状管网排水能力提高到10年一遇降雨,但想从根本上解决内涝问题还需要LID措施进行源头控制。本研究为老城区管网评估和改造提供了技术支撑。     

改进SWMM的下凹式立交桥内涝灾害模拟方法

为了解决下凹式立交桥经常发生内涝积水现象和暴雨洪水管理模型无法模拟积水按地形扩散问题,提出一种改进SWMM的下凹式立交桥内涝灾害模拟方法.该方法通过构建高精度立交桥数字高程模型模型得到桥区地形,同时将SWMM模拟节点溢流的方式进行改进,使溢流水体依据桥区地势进行平面流动.解决了SWMM传统模拟中节点积水无地表扩散的问题,实现了下凹式立交桥的内涝灾害过程模拟,为立交桥的内涝防治研究提供参考依据.     

基于SWMM模型的城市小区暴雨径流过程模拟

随着城市的快速发展,城区不透水面积比日益增大。下垫面条件的变化使得降雨径流过程也发生了明显改变。文中以SWMM模型为基础,选取邯郸市城区育德花园小区为实验小区,根据下垫面情况划分成多个子流域,分别按地表产汇流和管网汇流模拟了暴雨在小区的产汇流过程。人工实测出流过程与模型模拟过程的对比分析结果表明,SWMM模型对城市小区的暴雨径流过程模拟效果较好,可以在其他城区推广应用。     

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。     

基于SWMM的多情境城市雨洪控制模拟

为解决城市雨洪问题,以某市老城区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),模拟不同重现期下低影响开发(LID)、绿地景观格局优化等多种情境的雨洪控制效果。研究结果表明:不同重现期(2、5、10 a)降雨下,低影响开发和绿地景观格局优化措施均可不同程度地提升研究区的雨洪控制效果,两者的组合模式可以将径流总量和洪峰流量削减至60%以下;不同绿地景观格局优化措施下,平均地增加绿地斑块可以更显著地削减径流总量和径流系数,而在排水压力大的区域增加绿地斑块和绿色雨水廊道能更有效地削减洪峰流量。     

雨水控制利用措施对城市雨洪的影响

以北京市某居民区为例,根据规划基础资料分析了研究区域的下垫面情况及雨水流程,设计了下凹式绿地、透水砖路面、调蓄池3种雨水利用措施的5种组合方案,通过Infoworks CS雨洪模型分别模拟计算重现期P=5,10,20 a的降雨事件下5种组合方案的洪峰、积水情况,对比模拟结果,分析3种雨水利用措施对雨洪控制的影响.计算结果表明:下凹式绿地流量峰值削减30.5%,径流系数控制在0.6左右,相对于平式绿地,雨洪控制效果较好;调蓄池具有最好的延迟洪峰效果,但对积水削减作用较小;3种措施组合可使该区域内涝标准由3 a一遇提高到5~10 a一遇.     

低影响开发措施的调蓄池代用模型应用研究

将暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM）中的调蓄池模型作为低影响开发（low impact development,LID）设施的代用模型进行雨洪模拟,工程应用中可在没有具体LID参数条件下,采用所研究模型替代LID措施进行城市雨洪径流过程模拟。根据研究区域下垫面的用地性质、建设年份、建筑密度判断LID实施的难易程度,并采用模糊综合评判法将其分为5种地块,在5种地块上设置LID,根据单位面积调蓄深度（地块调蓄总容积与地块面积的比值）的大小,给出不同地块的LID最佳组合范式,并将各地块的LID方案采用代用模型进行替换。将代用模型应用于工程实例进行模拟,得到该排水区在不同重现期条件下的降雨径流过程,评价排水区实施LID措施的应用效果。     

基于SWMM模型的暴雨模拟与LID效果评价——以萍乡市示范区为例

随着城市的不断扩张,原有的生态环境被改变,城市中被用来蓄排水的天然"海绵体"遭到破坏。为了定量地评估LID措施对径流的控制效果,以萍乡市建设局试验区为例,通过研究芝加哥雨型和萍乡市的暴雨强度公式构建出不同重现期下萍乡市的降雨过程线。通过暴雨洪水管理模型(SWMM模型),模拟在不同暴雨重现期下试验区内增添LID措施前后对地表径流总量和水质的变化,分析其模拟效果。可知暴雨强度越大,LID组合措施对洪峰削减率越高,污染物的负荷总量也越大,且在LID措施下污染物的总负荷量相对于无LID措施的情景下明显较小。LID的设置对地表径流的水文和水质控制效果较为显著。既LID组合措施可以显著地提升区域的抗洪能力和去污能力,为萍乡海绵城市的建设效果提供依据和参考。     

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。     

海绵城市建设太湖路公园示范区运行管护模式研究

在海绵城市低影响开发(LID)和最佳管理措施(BMPs)的基础上设计了天津市河西区太湖路公园示范区的两种运行管护模式,然后运用暴雨洪水管理模型(SWMM)软件在重现期为2,3,5 a的情况下分别模拟两种模式的最终汇水区中心湖的径流量以及污染物浓度,并与未设置LID设施的情况下进行比较分析.在未设置LID设施之前,对雨水...