不同边界条件对城市内涝的影响——以通州区两河建设区为例

以北京市通州区为例,对不同重现期的降雨与不同频率的河道洪水进行组合,分析不同洪涝组合对内涝积水深度的影响.采用城市洪涝模拟技术设置不同尺寸的网格进行计算,通过对比不同网格模拟计算的结果,给出最适宜的计算网格尺寸,在此基础上,分析研究不同洪涝组合对内涝积水深度的影响.研究结果表明:分别以5、10和20m为模型计算网格的模拟计算结果相差不大,以50m为模型计算网格的模拟水深值明显偏小;与50a一遇降雨遭遇河道20a一遇洪水相比之下,50a一遇降雨遭遇河道50a一遇洪水时,内涝显著增加;同样地,当100a一遇降雨遭遇河道50a一遇洪水比100a一遇降雨遭遇河道20a一遇洪水的内涝水深显著增加,而当100a一遇降雨遭遇100a一遇洪水与100a一遇降雨遭遇50a一遇洪水时的内涝情况相比,研究区所选节点的内涝深度相差不是很大.     

不同暴雨条件下扇形和羽形流域的洪水规律

为了探讨降雨过程时空分布不均匀性对河道径流的影响,以沂河、沭河流域为例,利用瞬时单位线法和马斯京根法计算重现期为10、 20、 50 a的3 d特征暴雨和2019年台风“利奇马”暴雨在2个流域中的洪水流量,得出各防洪控制站在不同暴雨条件下的洪水规律。结果表明：扇形流域内洪水汇流较集中,容易发生洪灾;羽形流域内各支流洪水交错汇入干流,近水先去,远水后去,洪水较缓和,沂河的防汛压力大于沭河的防汛压力;在相同降雨量条件下,沂沭河流域内临沂站在从北向南的降雨过程中更易形成大洪峰,斜午站、石拉渊站和重沟站在从南向北的降雨过程中更易形成大洪峰;莒县站位于沭河上游,控制流域包含多个支流和3个水库,流域形状为属于羽形流域的沭河流域中的扇形流域,具有洪水汇流集中的特点,沭河莒县站的防汛压力大于沭河其他防洪控制站的防汛压力,而且当沭河流域出现大范围同步降雨过程时,莒县站更易形成大洪峰。     

淮河流域典型洪水年流量空间分布的季节特征

为了分析淮河流域洪水过程空间分布的季节变化特征,提高对典型洪水过程的认识,以TRMM 3B42卫星降水数据为驱动资料,利用分布式陆面-水文模型(LSX-HMS)模拟淮河流域典型洪水年(以2003年为例)的流量过程.结果表明:TRMM 3B42卫星数据能够较好地反映淮河流域降水的时空分布;LSX-HMS模型对流量时间变化过程的模拟精度较高;逐月流量空间分布给出了流域洪水过程的季节变化特征,准确反映了流量从南向北推进进而消退的空间演变过程.分布式水文模型对流量空间分布的模拟预测有助于流域洪水事件的预警与管理.     

渭河宝鸡市区段洪水灾害风险预测研究——以下马营渭河生态园为例

选取宝鸡市区段下马营渭河生态园河段W1—W4处实测点,利用三维扫描仪、测深仪、激光测距仪和GPS对河道横断面精确测量,并结合相关气象数据进行分析.结果表明,宝鸡市区段下马营渭河生态公园河段受区域降水、河段上下游河道宽窄变化、最大过水流量和现状河床条件的影响,导致局部河段发生洪水灾害;在河流泥沙淤积作用下,受河道泄洪能力影响,W3处不能承受100年一遇洪水,可能引发洪水灾害;渭河生态公园建设中对河漫滩地绿地改造不影响蟠龙大桥的过洪能力;洪水灾害已经开始威胁城市安全,为确保宝鸡城市安全,对渭河宝鸡市区段洪水灾害风险预测研究已经势在必行.     

优选雨量站权重改进降雨输入的洪水预报方法

降雨是驱动水文模型进行洪水预报的重要输入数据,降雨资料短缺给洪水预报工作带来极大挑战．引入边缘雨量站降雨数据,基于随机优选方法,构建优选雨量站权重改进降雨输入的新安江模型,对资料短缺流域进行洪水预测,并在石灰窑以上流域进行试验研究．与泰森多边形权重相比,优选权重改进降雨输入的产流预报精度有显著提高,率定期、验证期产流合格率分别从60%、40%提高至100%、60%,汇流预报精度略有提升;改进降雨输入后的新安江模型的优选参数更符合流域产汇流特征,提升了模型参数的合理性．所提优选雨量站权重改进降雨输入的洪水预报方法,对类似降雨资料短缺流域洪水预报具有重要的参考价值．     

贵州望谟县姚家湾沟泥石流成因及力学特征和易发性

2011年6月6日姚家湾沟流域内波树滑坡在强降雨下滑动解体形成碎屑流随后转化成泥石流冲出沟道,冲毁房屋7户,掩埋农田数亩。为了查明泥石流的成因和静动力学特征,更好地提高泥石流防治和预测预警水平。通过实地调查和理论计算,分析了泥石流的成因和静动力学特征并对易发性做了预测。结果表明:本次泥石流的发生,滑坡提供了物源,而超100 a一遇的降雨是泥石流发生的激发因素;泥石流容重为1. 84 g/cm~3,平均流速为6. 62 m/s,峰值流量为86 m~3/s,一次固体物质冲出量约为4×10~4m~3。屈服应力在3 500 Pa以上,整体冲击力为110 kN,最大石块冲击力为55. 6 kN;通过定性和定量两种方法预测姚家湾沟今后发生泥石流的可能性小。     

基于网格的精细化降雨径流水文模型及其在洪水预报中的应用

以正交网格降雨径流模型研究为基础,提出了用于洪水预报的精细化基于网格蓄满与超渗空间组合的降雨径流模型(Grid-XAJ-SATIN)。从模型的原理与结构、地理信息空间处理、参数空间分布估算、模型的驱动场分析、模型流域状态同化几个方面对该模型进行讨论,分析模型在湿润、半湿润流域的实际应用情况。结果表明,无论是湿润流域还是半湿润流域,所提出的精细化模型均能取得良好的模拟预报精度,且模型在输出流域出口断面流量过程的同时,可实现对流域内任意网格单元流量过程的精细预报。     

江淮流域洪水的变化趋势

 江淮流域光热充足、物产丰富、经济较发达。但这里经常遭受洪水的侵袭。1998年, 长江流域发生了本世纪以来仅次于1954年的特大洪水。事实上, 这次特大洪水已在预测之中, 因为在它发生之前出现了一些明显的洪水前兆。笔者根据长期的研究, 对这次特大洪水曾提出自己的看法, 1995年9月, 浙江省教委批准了笔者申请的项目: ”1998年前后巨洪预警研究“.其后经过大量的综合分析工作, 发表了多篇论文[1, 2], 并随后得到证实。为此, 拟对江淮流域洪水的发生规律及其变化趋势作进一步探讨。江淮流域的特大洪水20世纪, 长江流域排在前3位的特大洪水分别发生在1931、1954和1998年。     

岔上水文站水文特性分析

根据岔上水文站流域地理概况,研究了其历年大断面的变化情况,探讨了其水位与流量的关系,分析了其流域降水、洪峰流量、年径流组成及降水径流关系等。     

渭河流域陕西片的水环境特性

针对流经陕西境内的渭河干流主要断面的流量逐年减少,而入河污染负荷却保持着增加趋势,导致渭河水质超标严重这一水环境现状,分析了渭河流域陕西片的降雨特性,并以降雨形式、地表特性(土壤类型,前期土壤湿润程度,土地利用)、地形特征等因素为基础,利用SCS模型进行了流域产流量的模拟计算。从降雨量与产流量的关系表明,单场降雨量小于6 mm时较难产生地表径流;由于流域片内除径流外没有可以利用的其他水资源。提出了改善渭河水质须削减入河污染负荷和增加河道流量并行措施。     

基于InfoWorks ICM的城市洪涝模拟及其风险分析

在气候变化与城市化的双重影响下,我国沿海城市面临日益严峻的洪涝形势．本文以沿海城市福州市中心城区白马河片区为例,基于InfoWorks ICM建立水文水动力耦合模型,并采用2021年2月10日实测降雨及检查井液位数据对模型参数进行了校验．利用了重现期分别为10、20、50和100 a 这4种工况作为降雨驱动模型,其结果表明:在10 a一遇设计降雨时,模型在10:12时达到最大水深0.402 m;在20 a一遇设计降雨时,模型在10:07时达到最大水深0.419 m;在50 a一遇设计降雨时,模型在10:02时达到最大水深0.438 m;在100 a一遇设计降雨时,模型在10:00时达到最大水深0.450 m．本文在水文水动力学模型分析的基础上,基于地形数据构建二维水动力模型作为补充,并采用洪水风险率危险性分析法分别对片区洪水危险性进行了量化计算和空间分析,可以为典型城市洪涝情景模拟及风险量化分析提供一定的技术支撑．      

防洪堤对洪水的归槽影响研究

基于河道洪水演算原理,建立符合河流水力特性及其变化规律的流量和水位演算模型,利用实测洪水和防洪堤资料进行洪水演算,经洪水水文要素变化变化规律及其合理性的综合分析,确定防洪堤对洪水的归槽影响。应用实例的多方案演算成果表明:保护区滞洪容积占次洪水总量最大比重为9.50%的浔江防洪堤对西江中下游洪水过程的归槽影响大于对洪峰的归槽影响,而且洪水类型和干支流组合不同,影响程度也不相同:对流量过程、洪峰流量影响的最大归槽流量、最大归槽流量比重为36 200 m3/s、9.50%,2 600 m3/s、5.78%,对水位过程、洪峰水位影响的最大水位变幅为0.58 m、0.21 m;洪水归槽并未显著改变西江中下游洪水特性,干支流洪水遭遇、区间降雨和雨洪重叠仍然是形成西江中下游大洪水的主要因素;多方案演算成果相互参证,可减少误差、提高成果精度。大江大河洪水频繁并非归槽影响的结果,应结合气候和土地利用及覆被变化对水文循环影响的研究,探索流域变化环境下的洪水形成机理和演变规律。     

皇甫川流域含沙量-流量关系年内年际变化特性

研究不同时间尺度的水沙关系对认识流域土壤侵蚀和泥沙输移有重要意义.本文基于皇甫川流域1958～2015年的含沙量及流量数据,采用方差分析,分析了3时间尺度(次洪过程、日、月)不同流量级含沙量及含沙量-流量关系的年内年际变化特性.结果表明:次洪过程、日和月尺度含沙量与流量之间均显著符合幂函数关系(p 0. 05);年内发生多场洪水过后,由于泥沙补给限制,次洪过程含沙量-流量幂函数关系中的系数a显著降低,指数b增加;随水土流失治理及退耕还林(草)措施的开展,与1958～1984年对比,1999～2015年次洪过程各流量级对应的含沙量显著降低,3时间尺度含沙量-流量幂函数关系均发生显著变化,但各时间尺度系数a和指数b的变化模式存在差异,表明不同时间尺度下水沙关系对人类活动的响应模式不尽相同.     

栅格型水文模型及其应用

选取汉江上游汉中水文站以上集水面积为研究区域,基于栅格型数字高程数据,利用数字高程流域水系模型,生成栅格水流流向,构建数字流域水系及空间拓扑关系;然后将逐步插值法处理后的栅格型降雨数据作为研究区内每一栅格单元上的雨量输入,并在各栅格上应用新安江降雨径流模型进行产流计算;再运用考虑区间侧向入流的Muskingum-Cunge法在栅格水系上进行“先合后演”的洪水演算,从而获得汉中站的流量过程．结果表明,栅格型水文模型不仅能演算出流域出口断面处的流量过程,还能方便地计算流域内各支流任一栅格点上的流量过程．     

江淮流域洪水的变化趋势

江淮流域光热充足、物产丰富、经济较发达。但这里经常遭受洪水的侵袭。１９９８年 ,长江流域发生了本世纪以来仅次于１９５４年的特大洪水。事实上 ,这次特大洪水已在预测之中 ,因为在它发生之前出现了一些明显的洪水前兆。笔者根据长期的研究 ,对这次特大洪水曾提出自己的看法 ,１９９５年９月 ,浙江省教委批准了笔者申请的项目 :“１９９８年前后巨洪预警研究”。其后经过大量的综合分析工作 ,发表了多篇论文［１ ,２］ ,并随后得到证实。为此 ,拟对江淮流域洪水的发生规律及其变化趋势作进一步探讨。江淮流域的特大洪水２０世纪 ,长江流…     

太湖流域2016年、1991年大洪水对比分析

采用数理统计方法比较分析太湖流域2016 年、1991 年2 场大洪水对应的降水、水位、洪水蓄 泄及工程调控情况,结果表明:(a) 这2 个年份致洪降水发生日期和降水总量十分接近,但在时程 分布上差异明显,2016 年致洪性降水较1991 年对流域防洪更为不利;( b) 受降水影响,1991 年洪 水期太湖水位具有2 次明显上涨过程,而2016 年太湖水位系连续上涨;(c)在2016 年洪水期,作为 太湖水量主要来源的湖西、浙西入湖水量明显超过1991 年,且湖区降水量也明显大于1991 年,这 是导致太湖最高水位超过1991 年的重要原因;( d) 因治理太湖骨干工程的建成,2016 年流域洪灾 损失占GDP 的比重远低于1991 年。     

基流分割对城市雨洪过程模拟的影响研究

准确预报洪水过程对城市防洪减灾至关重要．基流一般是指来源于地下水,河道中常年存在的基本径流,在进行城市洪水模拟时对模拟结果具有重要的影响．为提高模型模拟精度,本文构建了济南市主城区流域SWMM（storm water management model）,借助基流水平分割法处理模型率定所需流量数据,将基流分割前后流量数据应用于模型率定和验证,模拟6场不同历史暴雨洪水过程并定量评价基流分割前后的模拟效果．研究结果表明:基流量大小约占洪峰流量的10%,对洪水模拟结果影响较大;当采用原始流量数据率定模型时,未区分降水和其他径流组分来源,模拟效果一般（纳什效率系数均值为0.532）;当使用基流分割后的流量数据时,模拟精度明显提高（纳什效率系数均值为0.765）,场次暴雨模拟精度平均提高43.7%,洪峰流量相对误差降低3.59%,对峰现时间误差等洪水过程波动趋势特征影响不明显．本文拓展了基流分割在城市雨洪模拟中的应用,并为相关部门在城市暴雨洪水灾害预报预警方面提供了一定的科学依据和技术支撑．      

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。     

永清点1991年8月8日暴雨洪水分析

一、1991年8月8日暴雨洪水增况永清点以上流域集水面积78.2km2,属于小面积实验站。流域内现有雨量点三个,分布比较合理。全流域属于山溪世河流,植被较好,产汇流条件良好。自8月6日起,全流域内开始降雨,到10日止,其中8日普降暴雨,最大暴雨强度达30mm/h。本次暴雨量集中,雨量大,前期湿润,致使造成洪水来势猛,流量峰值较高。受这次暴雨影响,8至9日发生暴雨山洪,8日22田永清点水位开始上涨,9日2时40分到峰,4小时40分水位上涨2.76m,其中2时到2时40分上涨二.42m,洪峰水位270.08m,高于调查洪水位0.58m。这次洪水来势之猛,涨势之快是罕见的。二、洪…     

基于小时雨量的藉河流域洪水致灾临界面雨量研究

目的 基于藉河流域2008-2013年11个区域站点的小时降雨量和同期水文站流量水位数据,确定藉河流域不同重现期的致灾临界面雨量。方法 建立水位-流量的三参数幂函数曲线和降雨-流量的一元非线性回归模型,模拟藉河流域洪峰流量极值序列的概率分布,基于降雨、水位和流量三者的关系确定藉河流域不同等级洪水发生时对应的致灾临界面雨量。结果与结论采用三参数幂函数方法建立的典型场次洪水水位与流量关系精度较高;藉河流域致灾临界面雨量的时效为13 h,预警水位为1 165.94 m,致灾临界面雨量为42.20 mm,洪峰流量的概率分布符合广义极值分布;藉河流域天水(二)站水文站控制区域5～100 a不同重现期下对应不同等级洪水位相差1.68 m,致灾临界面雨量值相差56.37 mm。