LID控制下城市成涝风险规律与防涝应急研究

为研究LID控制下城市内涝应急响应规律,以SWMM模型为工具,在汉口某小区模型的基础上建立年径流总量控制率85%的城市模型,依据芝加哥降雨模型和汉口暴雨公式,设置降雨历时为2和4小时,重现期为1、2、5、10年的降雨强度序列开展成涝风险性研究。结果表明:重现期的变化不影响内涝显现时刻及内涝风险程度二者的变化规律,即重现期相同时,短历时降雨内涝显现时刻提前于,内涝风险程度高于长历时,且随着重现期的增加,长、短历时降雨作用下内涝显现时刻均略微提前,而内涝程度均逐渐加深;存在临界重现期使得在此重现期范围内,短历时降雨作用下内涝时长较长历时更长,而超过该重现期,表现出与前述相反的规律。基于此,提出采用基于贝叶斯决策理论和二区间数方案优选理论应急决策方法,并以重现期为10年、历时2小时的降雨强度序列为决策情景进行防涝应急决策,决策选择方案a6为应急救援方案,表明了该决策方法在LID控制下城市内涝应急决策上的适用性。     

基于LID的SWMM模型在雨洪控制中的应用

为研究不同初始土壤含水量与LID(低影响开发)措施蓄水程度对径流调控效果的影响,以遂宁市体育中心为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),模拟分析了下垫面和LID措施在不同初始含水状态下LID和传统开发两种模式的径流控制与峰值削减效果。降雨重现期分别设定为1,2,5,10,20 a.结果表明:LID模式在自然状态、半饱和与饱和状态下的径流控制率分别为36%～76.3%,25.4%～56.8%,16.9%～38.1%;峰值流量分别为10.1～208.4,22.3～221.8,39.2～240.7 L/s;LID饱和状态的径流过程增长较快,峰现时间较为提前。与同状态的传统开发模式相比,LID径流控制削减率分别为6.5%～61%,3.2%～50.8%,2.1%～49.3%;洪峰削减率分别为10.8%～57%,5.4%～43.3%,0.7%～36.9%;LID措施对低重现期降雨径流影响效果远大于高重现期降雨。该研究为城市低影响开发措施设计方案和后期运行管理提供理论依据。     

城市民防工程内涝风险研究

为研究上海五角场区域地下民防工程对城市内涝积水的防御能力,本文建立了内涝模型,计算得出了该区域在不同降雨重现期下的积水范围和深度,并对区域内50个民防站点在不同降雨重现期下的内涝进水情况进行了分析.结果表明,城市地下空间的进水重现期除受自身的高程、高差影响外,还与周围地势和排水条件密切相关.不考虑安全余量的情况下,五角场区域民防站点进水重现期普遍较高.随着安全余量的增加,民防站点进水重现期普遍有所下降,不同站点对安全余量增加的敏感程度有一定差异.     

城市立交桥洞内涝过程的精细化模拟研究

为科学地指导城市立交桥区的排水防涝改造,降低内涝风险,以深圳市某立交桥为研究对象,构建高分辨率城市内涝模型,采用地表积水实测资料进行模型率定及验证,模拟立交桥洞在雨水口防堵、下凹式绿地以及两者的组合措施改造前后不同降雨情景下的积水情况。结果表明,1)高分辨率城市内涝模型可以实现城市立交积水动态变化过程的准确模拟;2) 5年、20年和100年重现期降雨情景下,立交桥洞内涝严重,积水时空变化速率快,当降雨重现期为100年时,最大积水深度和面积分别高达1.52 m和1833 m2,积水深度随时间和空间的最大增长速率分别高达0.04 m/min和0.23 m/10 m;3)组合措施的内涝削减效果优于不同改造措施单独使用时的削减效果,100年重现期降雨情景下,单独采用雨水口防堵和绿地下凹措施,仍然存在0.6 m以上深度的积水,而组合措施可使内涝积水深度小于0.5 m,内涝持续时间缩短至30 min内,可有效地缓解桥洞内涝。     

基于OPUT的城市LID设施防涝布设方法

近年来,极端暴雨增加导致城市内涝愈发严重,而合理布设低影响开发(low impact development, LID)设施可以有效地缓解城市内涝问题。该文提出了一种基于溢流点位上游追踪(overflow point upstream tracking, OPUT)的LID设施布设方法。运用暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM)构建排水模型,模拟不同重现期管网溢流,采用OPUT方法确定需要布设LID设施的雨水子汇水区,与传统全范围等比例(traditional full range equal proportion, FREP)的LID设施布设方法结果进行对比。结果显示：从缓解内涝方面来看,OPUT方法和FREP方法节点溢流体积削减百分比在单位布设LID设施面积下均随着重现期增大而减小。从径流削减方面来看,在不同的重现期下,2种方法对径流体积和径流峰值流量的削减情况在单位布设LID设施面积下是不同的,OPUT方法对径流体积的削减在重现期较大时效果更好,对径流峰值流量的削减随着重现期的增大呈上升趋势并接近FREP方法。从经济方面来考虑,当...     

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%。     

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。     

基于环境整治视角下海绵城市排水系统优化设计

城市排水系统设计的科学与否与城市的安全程度紧密相关,随着社会的快速发展,原有的排水系统大部分都无法适应城市的发展需要,在分析我国内涝灾害的基础上,以江西省莲花县为研究对象,通过建立雨洪模型,分别确定了降雨模型、入渗模型、地表径流模型和排水管渠模型,通过对模型率定确定了水头损失系数、糙率及最大、最小入渗率等参数,分析了LID开发前后城市内涝现状,结果表明:模型模拟值和实测值误差在10%范围之内,LID开发前莲花县现有排水系统无法满足目前降雨径流量、大部分管网已超负荷进行,路面积水严重;进行LID开发后,研究区积水量、积水时间、积水点数明显减少,现状面临的城市内涝情况已明显减缓,但地表径流大时仍会有积水情况出现。研究结论可为我国在"海绵城市"建设中的排水系统优化设计提供参考。     

北方高校校园雨水径流控制与景观设计

以高校校园雨水管控和景观融入为目标,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)模拟北方校园夏季雨水径流过程,对比分析不同低影响开发(low impact development,LID)设施布设前后对高校径流、洪峰流量削减控制效果,并探讨校园雨水生态景观构建的策略.以东北农业大学为研究对象,设计包含下凹绿地、绿色屋顶及透水铺装所组成的4种LID情景方案,模拟不同降雨重现期下雨水径流过程.结果表明:3种LID设施均对径流、洪峰流量具有调控削减效果,且在低降雨重现期时取得控制效果最佳;单项设施中透水铺装径流量控制效果最优,下凹绿地洪峰流量削减效果最佳;LID组合布设优于单项设施的控制效果.依据结果分析,选择LID组合布设方案,对校园景观进行改造设计.研究结果既可为北方校园LID设施的布设选择应用提供依据,也可为海绵校园雨水生态景观构建提供参考.     

降雨历时和重现期对洪涝风险的敏感性和转移——以济南市大寺河流域起步区段大桥分区为例

为研究降雨历时和重现期对洪涝风险的敏感性和转移影响,构建了3种降雨历时和7种重现期的芝加哥降雨雨型,并建立了相应的MIKE FLOOD耦合模型,模拟了21种降雨情景下的洪涝过程;基于模拟结果,分别从洪涝空间分布、水动力特性等方面开展分析。结果表明：（1）1风险级主要位于城镇道路,5风险级主要分布于耕地、绿地和林地等径流系数较低的用地处。（2）各风险级积水总量峰值和积水总峰值均随降雨历时和降雨重现期的增加而增加,且对低重现期和短降雨历时更为敏感。（3）各洪涝等级的积水峰值面积随洪涝等级的增大逐渐增大,均随降雨历时增加而增加,增幅整体上为增长趋势。2风险级的积水峰值面积对重现期的变化敏感性最强,5风险级的积水峰值面积对重现期的变化敏感性最低。1、2风险级的积水面积峰值对短降雨历时更敏感,3、4、5风险级的积水面积峰值对长降雨历时更敏感。（4）当降雨历时相同时,随着重现期的增加,只发生无风险等级向有风险等级和从高等级向低等级转移的过程。随着降雨重现期的增大,研究区主要发生无风险到5级、5级到4级两个转移过程,且对低重现期的变化更敏感。本研究可为雨洪管理研究提供科学参考。     

浅论低影响开发对解决城市内涝问题的影响

城市内涝问题成为摆在我国城市发展面前的一个重要问题,低影响开发技术为解决城市内涝问题提供了有力的措施。解释了低影响开发技术的概念,分析了低影响开发技术对解决城市内涝问题的影响,评价了低影响开发技术的应用效果,阐述了低影响开发技术理论与方法的主要缺陷与扩展方向。     

暴雨内涝灾害模拟研究

 城市暴雨内涝灾害的频发,已经给城市居民生命、财产安全等造成了严重威胁。对城市暴雨内涝灾害危险性模拟,可为城市暴雨内涝灾害危险性预报预警提供依据。以长春市南关区为研究区,以城市暴雨内涝灾害为研究对象,从多情景视角出发,提出了城市暴雨内涝灾害危险性多情景模拟框架,并以一、二维非恒定流为控制方程,以不规则网格为骨架综合构建了城市暴雨内涝灾害危险性数值模拟模型,实现研究区暴雨内涝灾害危险性多情景模拟。研究结果可为城市内涝应急管理部门在内涝灾害预报预警上提供参考依据。     

湖北长阳经济开发区防洪排涝水文计算分析

在分析暴雨特性及洪水成因的基础上,采用由暴雨资料推求设计洪水的方法,对长阳经济开发区的设计洪水进行了分析计算.得出经济开发区防洪排涝标准10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇洪水的设计洪峰流量、设计最大24 h暴雨量、相应开发区排涝洪水量、排涝模数,为长阳经济开发区河道整治疏浚、河网的排涝及水资源利用等提供决策依据.     

基于实地勘测的城市雨洪模型研究

针对目前内涝分析采用的计算模型缺乏实地勘测数据,准确性难以验证这一问题,将实地勘察结果与雨洪模型的建立过程相结合,以合肥高校校园为例进行了实地勘测、模型构建和模拟结果分析。通过构建基于实测数据的SWMM模型,模拟不同降雨重现期情景下的地表径流、节点溢流等情况,结合实地调查结果进行分析,找出了导致校园发生内涝的具体因素。可推广应用于城市其他易涝区的研究,具有一定工程意义。     

不同管网平面布置形式下低影响开发的雨洪控制效果研究

以福州市晋安区解放溪流域某居民区为研究对象,选取3种不同的低影响开发措施(渗透铺装,植被浅沟雨水花园,绿色屋顶)设计了4种布设情景.根据芝加哥降雨过程线模型合成不同降雨重现期、不同降雨历时和不同雨峰位置的降雨情景,基于PCSWMM软件分析正交式和平行式排水管网平面布置形式下的低影响开发措施的雨洪控制情况.研究结果表明:在降雨重现期较小、降雨历时较长及雨峰位置靠前时,平行式的低影响开发措施对出水口峰值流量的削减效果要优于正交式.在不同降雨特性下,平行式的渗透铺装、绿色屋顶和低影响开发组合措施对出水口悬浮颗粒物峰值浓度的削减效果要优于正交式,而正交式的植被浅沟雨水花园措施对出水口悬浮颗粒物峰值浓度的削减效果要优于平行式.本研究可为海绵城市建设过程中排水管网的平面布置及低影响开发措施的选择提供依据和借鉴.     

分析及优化雨洪潮遭遇下城市水系排水防涝系统

以福建省沿海城市P的北洋区域作为研究区域,利用SWMM模型模拟30年一遇最不利24 h降雨遭遇洪潮时,区域现状城市水系排水能力以及内涝分布情况;并通过模拟的结果,对区域本底水系进行调整。通过优化水系排水方向、重构排水防涝河网以及改造新增蓄涝区来完成城市排水防涝系统的优化。优化后的排水防涝系统可将现状南北向排水调整为东西向排水,减弱潮汐顶托作用,并以最佳主干河道规模和新开排放口数量,提升水系调蓄和排水能力;最后确定蓄涝区位置与调蓄容积,收纳剩余因潮汐顶托而产生的涝水量。结果表明优化的排水防涝系统有效的解决了现状4 195. 42万m3的涝水量,并将洪水排放水量提升了2. 25倍,水系排水能力得到了较大加强,P城市北洋区域排水防涝问题被有效解决。     

城市内涝事理图谱构建方法及应用

为消除城市内涝事件的突发性和空间易变性对城市内涝灾害决策调度的影响,构建城市内涝事理图谱,并在此图谱上提出成因分析应用的框架。利用规则模板库抽取中文城市内涝语料库中的因果事件句,基于投票机制的深度神经网络融合方法抽取因果句中的事件,融合手工规则实现城市内涝事理图谱的构建。采用事理图谱自动生成以内涝点为中心的场景,用生成的场景自动生成并训练离散动态贝叶斯网络,并在该网络上进行内涝点成因分析。结果表明,所构建的城市内涝事理图谱能较好地描述所在城市的内涝演化规律,成因分析结果与真实结果对比表明,此方法能准确找到内涝点处产生内涝的成因,并排除有干扰影响的伪成因。