基于雷达测雨的实时洪水预报模型

实时洪水预报系统通常会伴随系统误差,即模型误差和观测误差．为了减小系统误差,本次研究尝试将雷达测雨技术、BP神经网络技术引入流域洪水预报中,并建立基于分布式水文模型的洪水预报模型．将该实时预报模型应用于史灌河流域．从预报的结果来看,该实时预报模型很好地解决了雷达遥感数据与水文模型的耦合,为在流域洪水预报中采用雷达测雨提供了先行的研究基础．     

城市雨洪模型研究

针对城市化地区水文特性变化和传统水文分析计算方法的不足，提出了用水城市化地区水文水力计算和模拟的城市雨洪模型，模型应用于天津试验区，效果良好。     

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．      

浅析城市化过程中产汇流变化规律

城市化后对水文产生了效应,本文分析了城市化过程中产汇流影响因素、模型及其变化规律,为城市水资源评价、防止雨洪灾害、科学发展城市和防洪措施提供帮助。     

基于“SCS-GIS”的城市雨洪格局研究——以扬州江都区为例

【目的】探索海绵城市背景下的城市雨洪安全格局研究新方法和思路,结合实例确定研究区的易涝区域和径流量。【方法】将SCS-CN水文模型的定量分析与GIS空间模拟工具相结合,以扬州江都区为例,建立了“从数据到空间”的建成区雨洪格局研究与表达方法。【结果】通过SCS-CN水文模型较为准确地计算了扬州市江都建成区在单场雨量为40 mm的降雨过后城市各类用地的雨水径流分布数据;通过GIS空间模拟技术与SCS-CN模型相结合,将雨水直接径流量的分布在城市空间中表现出来;根据计算出的各类用地的径流总量,对雨水径流总量最多的3类用地进行GIS空间模拟,直观地反映出建成区内易涝的地块。【结论】SCS-CN水文模型与GIS空间模拟工具相结合可以直观有效地反映暴雨过后的城市内涝状况,便于采取针对性措施建设海绵城市。     

基于“SCS-GIS”的城市雨洪格局研究——以扬州江都区为例

【目的】探索海绵城市背景下的城市雨洪安全格局研究新方法和思路,结合实例确定研究区的易涝区域和径流量。【方法】将SCS-CN水文模型的定量分析与GIS空间模拟工具相结合,以扬州江都区为例,建立了“从数据到空间”的建成区雨洪格局研究与表达方法。【结果】通过SCS-CN水文模型较为准确地计算了扬州市江都建成区在单场雨量为40 mm的降雨过后城市各类用地的雨水径流分布数据;通过GIS空间模拟技术与SCS-CN模型相结合,将雨水直接径流量的分布在城市空间中表现出来;根据计算出的各类用地的径流总量,对雨水径流总量最多的3类用地进行GIS空间模拟,直观地反映出建成区内易涝的地块。【结论】SCS-CN水文模型与GIS空间模拟工具相结合可以直观有效地反映暴雨过后的城市内涝状况,便于采取针对性措施建设海绵城市。     

基于“SCS-GIS”的城市雨洪格局研究——以扬州江都区为例

【目的】探索海绵城市背景下的城市雨洪安全格局研究新方法和思路,结合实例确定研究区的易涝区域和径流量。【方法】将SCS-CN水文模型的定量分析与GIS空间模拟工具相结合,以扬州江都区为例,建立了“从数据到空间”的建成区雨洪格局研究与表达方法。【结果】通过SCS-CN水文模型较为准确地计算了扬州市江都建成区在单场雨量为40 mm的降雨过后城市各类用地的雨水径流分布数据;通过GIS空间模拟技术与SCS-CN模型相结合,将雨水直接径流量的分布在城市空间中表现出来;根据计算出的各类用地的径流总量,对雨水径流总量最多的3类用地进行GIS空间模拟,直观地反映出建成区内易涝的地块。【结论】SCS-CN水文模型与GIS空间模拟工具相结合可以直观有效地反映暴雨过后的城市内涝状况,便于采取针对性措施建设海绵城市。     

基于“SCS-GIS”的城市雨洪格局研究——以扬州江都区为例

【目的】探索海绵城市背景下的城市雨洪安全格局研究新方法和思路,结合实例确定研究区的易涝区域和径流量。【方法】将SCS-CN水文模型的定量分析与GIS空间模拟工具相结合,以扬州江都区为例,建立了“从数据到空间”的建成区雨洪格局研究与表达方法。【结果】通过SCS-CN水文模型较为准确地计算了扬州市江都建成区在单场雨量为40 mm的降雨过后城市各类用地的雨水径流分布数据;通过GIS空间模拟技术与SCS-CN模型相结合,将雨水直接径流量的分布在城市空间中表现出来;根据计算出的各类用地的径流总量,对雨水径流总量最多的3类用地进行GIS空间模拟,直观地反映出建成区内易涝的地块。【结论】SCS-CN水文模型与GIS空间模拟工具相结合可以直观有效地反映暴雨过后的城市内涝状况,便于采取针对性措施建设海绵城市。     

海绵城市建设中建成区雨洪格局的量化研究

【目的】探索海绵城市背景下的城市雨洪安全格局研究新方法,结合实例确定研究区的易涝区域和径流量。【方法】将SCS-CN水文模型的定量分析与GIS空间模拟工具相结合,以扬州江都区为例,建立了"从数据到空间"的建成区雨洪格局研究与表达方法。【结果】通过SCS-CN水文模型较为准确地计算了扬州市江都建成区在单场雨量为40 mm的降雨过后,城市各类用地的雨水径流分布数据;通过GIS空间模拟技术与SCS-CN模型相结合,将雨水直接径流量的分布在城市空间中量化表现;根据计算出的各类用地的径流总量,对雨水径流总量最多的3类用地进行GIS空间模拟,直观地反映出建成区内易涝的地块。【结论】SCS-CN水文模型与GIS空间模拟工具相结合可以直观有效地反映暴雨过后的城市内涝状况,便于采取针对性措施建设海绵城市。     

城市雨水资源化问题研究

在深入研究国内外先进雨水资源利用技术的基础上,综合利用城市水利学的理论和观点,本着使城市雨水资源化成为一个系统化的理论与工程相结合的先进科学的目的,探讨了城市雨水资源化的基本方式和过程,提出了城市雨水资源化的原则,归纳了城市雨水资源化问题研究的基本内容,研究城市化和城市雨水资源化与城市水文的关系、城市防洪与雨水资源化的关系、城市雨水资源化规划模型等问题.其结果为城市雨水资源的综合利用、有效地控制城市雨洪和减少雨洪灾害损失提供了研究的思路、方式和方法.     

基于潮汐暴雨过程的城市设计及其数值模拟

基于城市河口水文、生态和景观要素,提出以水空间为主导的设计研究与量化研究相互支撑的城市设计方法．在高程基准统一、潮位订正及年高潮位频率分析基础上,采用ArcGIS辅助高程规划;运用雨、潮水动力规律,采用数值和图像模拟方法,进行河口湿地生态修复与再开发用地水空间设计、生态建设与再开发时序规划、水系统安全性与低水位景观适宜性模拟．规划水系统枯水景观良好,且可耐受100年一遇潮位过程合并100年一遇24h暴雨过程．设计方法与步骤适用于中潮河口地区．     

城市雨水管网模型参数的率定与评价

为推动排水管网模型在城市雨水管理领域的应用,建立了上海市某居住小区雨水管网模型,通过实施管道流量测量,对常用产汇流模型的主要参数进行了率定,并对径流体积和洪峰的影响参数进行了灵敏度排序.结果表明:对径流体积与洪峰流量,最主要的影响因素是不透水表面径流系数/有效不透水面积因子和不透水表面比例;对径流体积影响较小的参数是管壁粗糙系数和地面坡度;对洪峰影响较小的参数为透水表面的渗透性能和地面坡度.总体而言,Horton公式参数的灵敏度最大,英国模型参数的灵敏度最小.研究成果可为城市排水管网模型参数的选择与率定提供参考.     

城市不透水面信息提取及水环境效应分析——以武汉市江南三区为例

利用ETM~+和Landsat8数据,以武汉市江南三区为研究对象,采用光谱混合分解模型估算不透水面信息在空间和时间上的变化情况,并分析其水环境效应.通过MNF变换和PPI指数运算,确定高、低反照率、植被及土壤4类光谱端元,利用Landsat8新增的卷云波段去除云、土壤、沙地等噪声,利用MNDWI指数去除水体,修正后的高、低反照率组分之和即为不透水面分布估计值.结果表明:研究区14年间不透水面总体随着围湖垦殖呈放射状扩张,面积增加了52.6km2;从短期和长期两个层面,不透水面深刻地影响了城市地区的水文环境,包括地表径流的时空模式、水文循环过程,以及局部小气候;不透水面对城市地区非点源污染也具有较大影响.     

城市暴雨径流计算模型的建立和检验

基于城市降雨径流规律的研究，建立了城市暴雨径流计算模型（包括城市产流、地面汇流和管渠汇流三个部分）。在产流计算中，不透水区用变径流系数法，透水区用下渗曲线法；地面汇流用非线性运动波法；管渠汇流用动力波法。经北京和西安三个小区的实测资料检验，证明模型精度较高，可用于城市雨水控制和管理等场合的径流模拟。     

城市暴雨积水预报系统的理论模型及模拟计算

提出了一个城市暴雨积不预报系统的模式。这个系统由暴雨、地面径流、管网汇流和地面积水四个数学模型串联构成。在输入暴雨气预报信息后，系统即可对可能发生的城市暴雨积水进行模拟计算，最后对发生地面积水的概念、地点，持续时间和最大积水深度作出统计预报。     

Hydrological Processes of Storm Runoff from Catchments of Different Land Uses

In this paper, a novel and efficient study on the hydrological processes of storm runoff from catchments of different land uses is conducted. The motivation is to precisely simulate the hydrological processes of storm runoff in the agricultural catchments with different patterns of land uses, i.e., forest, paddy, and upland, respectively. As it is discussed in this paper, different land use leads to different characteristics of storm runoff. In order to understand the changes in the hydrological processes of storm runoff from catchments of different land uses, the effects of rainfall intensity, initial soil moisture deficit, evapotranspiration rate, percolation rate, and retention capacity on hydrological processes of the catchments are taken into consideration. According to the principle of water balance, a general model to connect the separate hydrological processes is developed; then, the individual hydrological process is studied in detail： Firstly, the daily evaporation is calculated according to the relation between the actual evapotranspiration and the potential evapotranspiration rate; Secondly, the retention of storm runoff is plotted against the total rainfall, and the maximum storage is calculated; Thirdly, the percolation rate is calculated for each catchment.     

城市雨水排水系统设计不确定性研究进展

针对应对环境变化对城市雨水排水系统设计带来的影响,从城市暴雨分布规律、城市化进程、雨水管网模拟等方面,分析了国内外研究成果。提出应综合考虑随机、模糊、区间、粗糙等多种不确定性信息,构建城市雨水排水系统的设计模型。研究结果显示,环境变化改变了城市雨水排水系统的原有规律,且存在较大不确定性,可基于信息熵理论构建城市雨水排水系统设计模型,减小不确定性。     

小型米散射激光雷达系统设计

为了探测对流层内大气气溶胶和卷云的光学特性以及大气水平能见度等,在阐述了大气气溶胶探测原理及信号处理方法的基础上,利用二极管激光泵浦的Nd:YAG固体激光器的二倍频波长(532 nm)激光为光源,设计了一台小型微脉冲米散射激光雷达,并利用标准大气模型对系统进行了仿真计算。仿真结果表明,在探测误差小于10%条件下,系统在白天和夜晚的探测高度分别为6 km和13 km。该系统还具有对人眼安全、能全方位扫描探测等特点,可应用于城市及特定场合(如厂区,大型公共场所)的大气环境监测,也可用于沙尘暴探测及其预警预报技术的研究。     

中高密度城市居住区热岛强度计算模型研究

基于城市热岛效应形成的物理过程, 采用解析法求解能量平衡方程, 构建城市热岛强度计算模型, 为考虑热岛影响的室外建筑热工设计参数修正提供基础模型。该模型包括城市地表能量平衡计算模块和城市冠层能量平衡计算模块两部分。同时, 采用全球城市热岛数据集以及西安、伯明翰、麦迪逊和巴塞尔的观测数据对模型进行验证, 结果表明, 城市地表能量平衡计算模块在郊区自然下垫面(RMSE<1℃)和城市建成区下垫面(RMSE<3.2℃)都具有较高的精度; 城市冠层能量平衡计算模块的计算精度较高(RMSE<1.5℃), 与同类型模型的计算精度相近, 并与实测结果有很好的一致性。采用观测数据验证城市热岛强度计算模型构建过程中仅保留一阶项的合理性(RMSE<0.7℃)。敏感性分析结果表明, 城市下垫面参数的敏感性受气候条件影响; 气象要素中, 风速的敏感性最高。