基于InfoWorks ICM模型的地铁场站内涝积水防控研究

选择郭公庄和宋家庄地铁场站为研究对象,采用InfoWorks ICM模型软件构建洪涝模型并开展内涝积水模拟分析.模拟结果表明:100a一遇长历时(24h)暴雨情景下郭公庄地铁场站最大积水深度为0.922m,宋家庄为0.607m;在重现期达50a一遇时宋家庄所有管网即达到满流状态.分析结果表明:郭公庄内涝积水主要是由于下游水位顶托;而宋家庄主要是由于管网排水能力不足.本研究基于模拟结果提出了内涝积水防控措施,经海绵城市改造措施后,10a一遇短历时(1h)暴雨情景下宋家庄地铁场站出水口洪峰相对未改造情景削减了22.2%;经管网改造后,1a一遇长历时(24h)暴雨情景下宋家庄内涝积水削减率为100.0%;郭公庄3台排水泵全运行状态下,郭公庄总积水量相对无泵情景削减了29.5%.     

基于SWMM的低冲击开发雨洪控制过程模拟

以苏州市某小区为例,采用SWMM模拟城市化后并采取LID措施(下凹式绿地、多孔路面等)时不同状况下的水文过程,评估不同LID措施的雨洪控制利用效果.结果表明,与现状模式情景相比,对于设计暴雨重现期为5a和10a,采用多孔路面措施,洪峰削减率分别为60%、56.5%,平均径流系数分别减少27.2%、20.9%;采用下凹式绿地措施,峰现时刻分别推迟7、8min;上述两种措施组合时,洪峰削减率分别为71.1%、64.5%,峰现时刻分别推迟11、9min,平均径流系数分别减少37.5%、28%.     

极端暴雨下绿-灰-蓝基础设施防洪排涝效果评估——以东沙湖流域为例

针对当前城市洪涝研究主要集中在单一的绿色、灰色基础设施或绿-灰色基础设施的不足,基于水文水动力耦合模型对武汉市东沙湖流域进行建模,采用武汉市暴雨经验式并移植郑州“7·20”暴雨生成重现期1～1 000a的极端暴雨情景,分析极端暴雨下绿-灰-蓝色基础设施的雨洪控制能力.研究结果表明：绿色基础设施主要应对5a一遇以内的降雨,且有一定的削峰和峰值延缓效果;灰色基础设施排水能力的提高有助于城市应对极端暴雨,且雨强越大其发挥效果越明显,但存在增大峰值和提前峰现时刻的负面作用;蓝色基础设施具有极大的雨洪调蓄潜力,可为应对极端暴雨提供保障,但需考虑其综合效益并制定多级水位调控方案;绿-灰-蓝色基础设施应综合起来优化评估,蓝色基础设施的顶托效应反映了其水力联系和耦合关系.以期该研究为城市内涝灾害治理和海绵城市建设规划提供科学依据.     

低影响开发系统对西南红层丘陵地区雨洪调控效果的模拟研究

为探究低影响开发系统(LID)对西南红层丘陵地区的雨洪调控效果,以中国遂宁市河东新区湿地公园示范区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),根据遂宁市河东新区海绵城市建设相关规划,结合研究区下垫面特征,模拟不同降雨重现期(2、5、10、20年一遇)降水情景下低影响开发(LID)措施的地表径流过程和下渗过程,以评估海绵城市建设的防洪减涝效果。结果表明:在低降雨重现期(2年一遇和5年一遇)情况下,LID措施对地表径流的控制率分别达到78%和45%,洪峰的推迟现象不明显,在高重现期(20年一遇和50年一遇)情况下,地表径流控制率仅为2%和1%,洪峰的推迟时间分别为2、2.5 h,表明LID措施对城市雨洪控制有一定的效果,且随着降雨重现期的增加,LID措施对城市雨洪的控制效果逐渐减弱。研究结果为中国西南地区海绵城市建设及后期运营提供了理论依据。     

城市不透水面遥感提取方法研究进展

城市不透水面比例是城市热环境研究的重要指标之一,利用遥感技术提取城市不透水面对于城市热岛效应研究具有重要意义.在综合了国内外关于不透水面遥感提取方法的文献基础上,本文对现有的不透水面遥感提取方法的原理、特点及应用范围进行了介绍分析,并对不透水面提取方法的未来发展进行了展望.     

基于陆气耦合的城市雨洪模拟技术研究进展

对汇流时间短、暴雨时程集中且短期内降水强度大的城市区域而言,暴雨洪涝灾害预见期的延长可以为制定应急预案和实施防汛抢险争取更多的响应时间,降低城市暴雨洪涝事件带来的潜在危害．延长城市暴雨洪涝灾害预见期的有效措施之一,是采用基于数值天气预报技术和多源/高分辨率数据资料的陆气耦合城市雨洪模拟技术进行雨洪过程模拟和灾害预报．本文归纳总结了城市雨洪过程模拟和预报中常用的5类降水输入数据及各类降水数据的适用条件;总结了数值天气预报技术在区域强降水模拟方面的研究进展及存在的问题;梳理了城市雨洪过程模拟中采用的常见方法及优缺点;总结了数值降水预报技术应用于城市雨洪过程模拟和预报的最新研究进展．在此基础上,提出了基于陆气耦合的城市雨洪模拟技术需要解决的关键问题和应对之策,指出在当前城市雨洪模拟技术较为成熟的情况下,减小数值降水预报结果的不确定性和提高城市雨洪过程模拟的精细化程度是提高城市暴雨洪涝灾害预报准确性的主要手段．      

上海浦东新区快速城市化不透水面演变及驱动力分析

探究区域快速城市化过程中不透水面格局演变及驱动力分析对区域环境规划管理具有十分重要意义.运用GIS技术和统计分析方法,以上海浦东新区1965年、1989年、1994年、2000年、2003年、2010年等6个时相的土地利用数据为基础,定量分析了近40多年来区域不透水面的时空动态变化;探究典型社会因素人口密度与不透水面率的相关关系,以揭示不透水面扩展的驱动机制.结果表明:区域不透水面持续大幅增长,不透水面率由1965年的9.29％快速增长到2010年的53.08％;在工业化进程不甚显著的2000年之前,人口密度与区域不透水面率之间表现为显著正相关关系,人口增长10倍则不透水面约增长约30％ ～50％,城市化是不透水面扩展的主要驱动因素,而此后则受到工业化和城市化的双轮驱动.在人口密度大于约10000人/km2的情形下,人口增长不再对不透水面形成影响.     

基于Landsat 8遥感影像的北京市平原区不透水层盖度估算

随着城市化趋势愈发明显,大量的自然地表转化为不透水表面.本文应用最新发射的Landsat 8卫星影像中陆地成像仪(OLI)和热红外传感器(TIRS)中波段,通过归一化差值不透水面指数(NDISI)估算北京市平原区不透水面盖度.北京市平原区平均不透水盖度为52%,二环内不透水盖度为70%,比2007年提高了5%.西城区不透水盖度最高(71%),门头沟区最小(34%).不透水面积的变化是城市化进程的一个重要表征,准确估算城市不透水面盖度对分析城市化进程有重要意义.     

基于Landsat影像的西宁市不透水面格局演变过程

不透水面是衡量城市化进度的重要指标,准确地掌握不透水面的时空变化特征对城市协调发展以及规划布局有重要的指导意义。以西宁市为列,基于2001、2009、2017年landsat TM/OLI影像,采用增强型归一化差值不透水面指数提取不透水面信息,并结合不透水面覆盖率的变化、不透面面积年均增长率的变化、圈层理论及景观格局指数等分析近20年间西宁市不透水面的时空格局演变,旨在揭示新型城镇化背景下不透水面的时空变化规律。结果表明:①2001～2017年间西宁市不透水面扩张显著,总面积由41.58 km~2增长到96.23 km~2,年均增长率高达8.22%;②城北区不透水面面积增长率位于四区之首,城中区增长率最低;③不透水面主要分布在距城中心14 km~2区域,且不透水面由城中心向周边呈显著扩张态势,距离城市中心越远,不透水面面积增长速度越快;④不透水面内部斑块正趋于完整化、规则化发展,最大斑块所占比例(LPI)不断增加,优势度不断上升,人类活动对其空间特征的干扰作用在不断加强。     

S WMM模型在城市暴雨洪水模拟中的参数敏感性分析

城市降雨径流管理模型SWMM模型采用离散化的空间参数来描述区域的水文变化特性,从物理意义上描述了城市雨洪过程.但众多不确定的参数影响了模型的应用效果,有必要对其参数进行敏感性分析.研究将SWMM模型应用于北京市大红门排水片区,采用2000—2003年3场独立场次洪水资料对模型进行率定与验证.在此基础上利用Morris筛选法定量分析了模型参数对模拟结果的影响.结果显示,模型能够较好的模拟大红门片区的暴雨洪水过程,径流量相对误差皆在20%之内.在上述参数中,模拟洪峰和相对误差都对N-Imperv(不透水区曼宁系数)、Imperv(不透水率)及Slope(坡度)较为敏感,相关系数对N-Imperv(不透水区曼宁系数)和Slope(坡度)较敏感.     

基于SWMM的道路LID措施优化研究

为量化研究道路LID措施优化效果,本研究基于SWMM构建湘潭市芙蓉大道雨洪模型,模拟分析无LID措施道路和4类LID措施组合成方案在降雨重现期分别为1、2、3、5和10年时的雨洪影响效果,对比分析4种方案在不同重现期下的雨洪影响,通过评估模拟效果,选出了最优LID措施组合方案并分析该方案效果。研究结果表明:布设LID设施在相对高频降雨(重现期较小)条件下的径流迟滞效果更为明显。在研究条件下,布设最佳优化方案四(透水沥青+透水砖+植草沟)后,径流可实现完全削减,出流量削减率最高可达92.16%,峰值流量削减率最高可达91.49%。     

不透水面时空变化及其对城市热环境影响的定量分析——以福州市建成区为例

城市空间的快速扩展使得大量的不透水面取代了以植被为主的自然地表景观,对城市生态系统造成了明显的负面影响.福州市经过近30年的城市扩展,城市建成区中的不透水面大幅增加,植被急剧减少,城市生态发生了明显变化,其中最显著的就是严重的城市热岛效应.为此,基于Landsat系列遥感影像获得福州1989和2014年2个时相影像的不透水面、水体、植被和地表温度信息,运用多元回归模型定量分析了1989～2014年间福州城市不透水面的时空变化对城市热环境产生的影响.结果表明:(1)1989～2014年间,研究区不透水面净增了87. 16km~2,增加了161%;(2)不透水面和地表温度呈指数函数关系,高不透水面比例地区升温明显快于低不透水面比例地区;(3)1989～2014年间增加的87. 16km~2不透水面及相应减少的70. 09km~2和14. 92km~2的植被和水体对研究区地表温度上升的综合贡献达16. 54℃.     

基于遥感技术的不透水面动态变化研究：以瑞丽市为例

不透水面指数可以有效地衡量一个地区城市化水平.城市规模扩大使更多的不透水面取代了以植被为代表的自然透水面景观,导致城市暴雨涝灾和生态环境等安全隐患,引发了社会和学界的普遍关注.如何精准快速地掌握不透水面的时空分布,是城市管理规划、环境保护亟待解决的现实问题.随着遥感技术的发展,其速度快、范围大、多尺度、可重复的对地观测优势为解决不透水面信息的提取提供了较好的解决方案.遥感技术提取不透水面信息可以快速了解城市的动态变化发展.以瑞丽市为研究区,采用V-H-L-S模型对透水面进行掩膜,较为准确、快速地提取2014年和2018年的不透水面信息,检验正确率达到92%以上,Kappa系数0.8.结果表明,V-H-L-S模型可以有效地评估瑞丽市的城市发展速度,该市4年来不透水面呈现出扩大的趋势,面积扩大了40.11%;瑞丽市不透水面分布不均匀,主要分布在该市的南部.     

从资源3号卫星影像中提取厦门市不透水面信息

不透水面是城市地区的典型特征,不透水面的增加导致了水质恶化、城市热岛效应等一系列生态环境问题.选用高分辨率资源3号遥感影像,利用面向对象的方法,进行厦门市不透水面信息的提取.为突出不透水面的信息,将影像进行主成分变换、提取归一化植被指数和归一化水体指数,将第一主成分、归一化植被指数和归一化水体指数合成为新的影像;根据最小不透水面的面积原则,确定最优的分割尺度,结合形状、光谱等信息,对合成后的影像进行多尺度分割;再在最优尺度分割结果的基础上进行分类,并将阴影作为分类体系中单独一类,获得不透水面、裸土、水体、植被、阴影的分类结果;利用真实世界地物的形状特征和邻近关系特征,对阴影区域进行判别及合并,获得不透水面,并根据实地观测,对提取结果进行精度评价,不透水面提取的精度达80%.     

面向像元-对象双尺度的不透水面遥感检测

为了改善像元级遥感不透水面提取时存在的椒盐现象，提出了一种面向像元-对象双尺度的不透水面遥感检测方法.首先基于建筑、植被、水体等多种光谱指数，在像元尺度上提取不透水面的分布范围，然后对遥感图像进行多尺度分割，并通过设置高阈值和低阈值来处理图中的碎斑和空洞.利用双尺度不透水面检测方法对天津市精武镇多年的遥感图像进行不透水面检测，结果表明，该方法检测的正确率为80%左右，漏检率低于10%，检测精度高于光谱指数方法.     

快速城市化过程中石家庄市景观格局变化研究

城市化过程通过改变地表景观结构而改变城市环境质量,因此研究城市景观格局及其变化具有重要意义.以石家庄市为例,基于遥感、GIS和Fragstats软件分析景观类型特征及变化.结果表明,研究时段内除农田植被和低密度不透水面面积及比例减少外,其余景观类型呈扩张趋势,高密度不透水面扩展最快.低、中密度不透水面景观边界复杂化,内部复杂斑块比例减小;高密度不透水面边界简单、内部斑块复杂、连通性增强;未利用地边界复杂,斑块团聚;城市植被和水体形状变化不显著,聚集程度上升,但连通性变化相反.扩张景观类型的扩张指数大小顺序为:高密度不透水面,未利用地,城市植被,水体和中密度不透水面.     

基于SWMM的城区雨洪模型模拟研究——以山西省孝义市城北区为例

为研究城市区域的雨洪规律以及城区下垫面透水面积的增加对于雨洪过程的影响,指导城市区域的防洪排涝工作,以山西省孝义市城北区为例,SWMM为工具,经过子汇水区的划分、管网概化、参数选择等过程建立了研究区的雨洪模拟模型,并利用该模型模拟了重现期为1、3,5、10a以及研究区下垫面不透水率分别为70％、60％、50％时的雨洪过程.结果显示：随着重现期的增加,城区雨洪径流峰值明显增加,但增幅逐渐减小;当下垫面透水面积逐渐增加时,径流峰值逐渐减小,但随着重现期的增大,其增幅减小.表明增加城区下垫面透水面积比率对于改善城市雨洪过程具有一定的效果.     

城市雨洪计算

城市雨洪计算是一项极为复杂的课题,它涉及的因素很多。本文仅就城市化后,根据城市小流域不透水面积的增加和排水管(渠)存在的这一特点,采用不稳定流和部分汇流的计算方法,建立了一套较完整的城市雨洪计算公式,最后通过模拟资料验证,该结果是合理的。     

基于S WMM模型的北京大红门排水片区雨洪模拟研究

大红门地区属于北京市洪涝多发区,近年来,随着城市化进程加快,洪涝灾害进一步加剧.本研究基于SWMM模型构建了该区域一维管网、河网模型相耦合的城市雨洪模拟模型,并分别选用20000808、20030627、20010724号实测三场暴雨和洪水资料,对模型参数进行了率定和验证.结果表明:率定期流量相对误差分别为3.37%和-7.45%,洪峰流量相对误差分别为-7.65%和-9.84%,峰现时间相对误差分别为2h和0;检验期20010724号洪水流量相对误差为18.28%,洪峰流量相对误差为14.4%,峰现时间相对误差为0.研究结果表明,该模型能够较好的模拟北京大红门排水片区的雨洪过程,可为该区域的防洪决策提供技术支撑.     

成都市不透水面扩张与生态环境质量变化的关系

以成都市为研究对象,围绕不透水面与生态环境质量的时空变化规律展开研究,并探讨两者间的关系。以2000年、2009年和2018年的遥感卫星影像为基础数据,利用归一化不透水面指数提取不透水面信息,通过主成分分析构建遥感生态指数(RSEI)评估成都市近20年间的生态环境质量,最后运用回归模型定量分析不透水面覆盖度与生态环境的关系。结果表明:2000-2018年成都市不透水面增加了1 072 km~2,RSEI均值由0. 603下降到0. 504,降幅为16%,RSEI空间变化格局与不透水面扩张格局基本一致;回归模型发现不透水面覆盖度与地表温度为指数函数关系,与植被指数呈线性负相关;多元逐步回归分析证明植被、地表温度和不透水面均是影响城市生态环境质量的重要因素,而不透水面信息起到了决定性作用。