城市居民小区SWMM降雨径流过程模拟——以营口市贵都花园小区为例

为克服没有实测数据校准SWMM（storm water management model）的难点,选用传统的径流系数法,从降雨径流总量以及降雨径流过程2方面来验证SWMM.结果表明,SWMM模拟的场次降雨径流总量以及年降雨径流总量与径流系数法估算的径流量的相对误差在可接受范围内,并且模拟的降雨径流过程与径流系数法推算的径流过程匹配结果也较好,说明SWMM能够较好地用于城市降雨径流总量以及过程的模拟,为后期进行降雨径流污染物总量及产生规律的研究提供了工作基础.     

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。     

三峡大坝建设前后对长江上游径流联合分布影响的分析

以三峡工程蓄水运行的2003年为分界点,利用长江上游流域寸滩、武隆、宜昌3站1951—2016年的月径流资料,利用Copula函数,定量分析了三峡水库蓄水前后对长江上游多站径流的联合分布的影响.研究结果表明:1)三峡水库建设前后,无论2个还是3个站的径流联合分布均发生了变化.其中,寸滩–宜昌2站联合分布没有变化,但分布函数的参数略有减小;武隆–宜昌的联合分布从Gaussian Copula转变为Gumble Copula型;寸滩–武隆–宜昌的3站联合分布由Gumble Copula变成Gaussian Copula型. 2)三峡建库后,在相同的概率水平下,3站对应的径流量均比建库前明显减少;在相同重现期下,3站对应的径流量同样比建库前明显减少,其中,宜昌站径流减小率最大,寸滩次之,武隆最小.这表明三峡建库后,对坝下宜昌站径流的影响高于三峡大坝上游的寸滩、武隆2站.     

Copula函数分析江苏仪邗地区降雨-潮位的条件风险概率

为了预测长江干流高水位顶托时的洪涝风险,基于1965—2021年间江苏省仪邗地区的最大3 d面降雨量及同期潮位数据,首先通过构建边缘分布函数,并采用极大似然估计法精确估计参数;然后选取Archimedean Copula函数、椭圆Copula函数及Plackett Copula函数,并通过图形分析法和均方根误差综合评估和优选;最后构建降雨-潮位联合概率分布模型,并基于模型计算降雨-潮位的条件风险概率。结果表明：所选用的Copula函数能够有效拟合降雨-潮位联合概率分布,并且揭示降雨与潮位之间的关联性,当暴雨重现期为20 a时,相同重现期的潮位超过设计值的概率为3.35%,小于相同重现期的潮位本身发生的概率,说明降雨会对当地的潮位造成影响,两者之间存在相关性。     

城市富营养化湖泊水质对降雨的响应——以武汉东湖为例

降雨是湖泊营养盐输入的重要途径,为了摸清降雨前后城市湖泊水质变化特征,选择典型城市富营养化湖泊武汉东湖为研究对象,在全湖布设27个样点,于2021年9至10月期间采集表层沉积物样品,并对期间降雨前后11个水质指标进行监测,识别表层沉积物氮磷污染现状与降雨前后东湖水质变化特征,利用线性回归、主成分分析等方法分析造成降雨前后水质差异的原因.结果表明,武汉东湖表层沉积物全氮、总磷平均含量分别为4 065、683 mg/kg,总体处于重度污染水平.与雨前相比,雨后表层水体浊度、总磷、溶解性总磷、活性磷酸盐显著升高(P<0.05),溶解氧、pH、硝态氮显著降低(P<0.05),但总氮和溶解性总氮无显著性差异(P>0.05).雨后水体磷素的增加可能是由地表径流携带的面源污染物和径流引起沉积物内源磷释放所致,导致雨后总氮含量无明显变化的原因可能是反硝化作用.同时降雨径流携带的有机污染物加剧了微生物对溶解氧的消耗,有机质被分解为有机酸,这也是导致pH下降的重要原因之一.此外降雨能引起光强减弱,溶解氧和pH的降低可能与浮游藻类的光合作用受到抑制相关.     

水位升降和降雨联合作用的岸坡流固耦合及失稳机理分析：以贵州平塘六硐南岸滑坡为例

为探讨涉水滑坡受水位升降及降雨作用变形机制及稳定性影响,以贵州平塘六硐南岸滑坡为研究对象,通过野外调查及现场监测,分析滑坡灾害产生的地质背景和变形特征.基于非饱和渗流理论和极限平衡分析,运用有限元软件Geo-studi-o,计算滑坡在673～685 m水位波动和降雨作用不同工况组合下的稳定系数,得到渗流场、应力场和位移场的变化规律,探明滑坡变形迹象及破坏机制.结果表明:该滑坡累计位移曲线呈现\"阶跃状\"特征,变形与河流水位变化、强降雨在时间上存在对应关系;雨强增大会降低滑坡稳定性,雨停滞后一定时间稳定性恢复;水位上升和下降,分别会使坡体稳定性增加和降低,且升降速率越大,稳定性变化程度越明显;水位下降和降雨联合作用为最不利工况,正是因为2020年7-9月坡体历经2次最不利工况,导致滑坡复活并且变形加剧.研究成果可为山区河岸滑坡防灾减灾提供一定参考.     

降雨特征对多雨城市海绵改造小区径流控制效果的影响

为科学定量评价不同降雨特征对多雨城市海绵改造小区径流控制效果的影响,该文基于在线监测和模型模拟相结合的方法,以某多雨地区海绵城市试点区内一个典型小区为研究对象,布置代表性的监测点对其排口流量和悬浮物(suspended solid,SS)进行连续在线监测。在此基础上构建暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM),开展海绵小区改造对径流水量控制和水质净化效果评价的实证研究。利用实测在线降雨水量水质数据对模型关键参数进行率定和验证, Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.71。在实际场次降雨和典型年降雨情景下,模拟分析了海绵改造对雨水径流水量控制和水质净化的效果。结果表明,海绵改造后,小区范围内的年径流总量控制率为52.9%,年径流削减率为28.0%,污染物负荷削减率为66.3%。整体而言,共计81场降雨事件下的径流控制率均达到70%以上。同时,研究发现极端降雨事件与各降雨事件下的降雨特征均对场降雨径流控制能力有不同程度的影响。研究区2009年内平均场降雨控制率为86.5%,而当分别不考虑极端小降雨/暴雨事件时,平均场降雨控制率为79....     

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．      

基于SWMM的管网变化对城市水文特征的影响分析

城市排水管网的变化对其控制区域内的产流量、下渗量以及洪峰流量有着较大影响．利用ArcGIS水文分析模块将研究区域划分为若干自然汇水区域,考虑道路和大型建筑物对水流约束作用,再对研究区域细分为更多的子汇水区域,率定SWMM（雨洪管理模型）模型参数,在研究区域上建立起了基于两套不同管网条件的SWMM工程,以南京市P为30％的24h降雨过程为降雨输入,进行模拟分析．结果表明受管网增加影响的子汇水区域下渗量有所减少,径流量有所增加,洪峰流量增大,且洪峰出现时间提前．     

基于SWMM的某市政道路降雨径流和水质分析

文章以陕西咸阳某市政道路为例,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM)对研究区域进行模拟,分析该道路区域与保持原状相比,采用下凹式绿地对降雨径流和径流污染物的削减效果。结果表明：设计降雨重现期分别为1/2、1、2、3、5 a时,布置下凹式绿地的土地利用情景能有效推迟地表径流形成时间、缩短径流时长、延缓峰值时间;随着降雨重现期增加,下凹式绿地对于地表径流总量和峰值流量的削减率逐渐减小,对于小强度的降雨事件,下凹式绿地能发挥较好的效果;布置下凹式绿地的土地利用模式对化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)、悬浮物(suspended substance, SS)、NH₃-N、总磷(total phosphorus, TP)这4种污染物指标排放量的削减率先增加后逐渐趋于稳定状态,说明在降雨强度过大的条件下,削减效果将不明显。     

城市土壤特征对降雨径流控制的影响

城市范围土壤受到人为扰动而出现生态功能退化,总结了城市土壤的物理化学和水文生态特征,分析了城市土壤对降雨径流量和水质的影响,探讨了低影响开发(LID)工程土的要求,以期为改善LID措施控制降雨径流效果提供理论依据和参考。研究表明:以下渗为主的LID措施,土壤饱和导水率是重要参数;以去除污染负荷为主的LID措施,土壤质地、容重是重要参数,pH及本底养分、重金属含量也是影响因素;应以此为基础设计改良工程土配方;施工过程中,应避免场地土壤的机械人为压实;定期清理设施区域的垃圾,防止阻塞土壤表层;在污染严重区域,定期检测土壤污染物浓度,若超过土壤负载需更换土壤。     

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.     

城市土地价格变化影响因素分析——以桂平市为例

文章根据1999-2005年广西桂平市地价资料,以MAPINFO为分析平台,作出地块变化的前后地价对比专题图,对图形数据进行处理、分析,生成地价变化对比专题图,运用统计学软件SPSS中分析样点地价与地价影响因素的关系,通过建立多元回归方程,分析了城市地价的空间变化影响因素.     

极端降雨下地下空间淹水对城市内涝过程的影响研究

极端降雨会引起城市内涝, 造成地面严重积水, 从而威胁城市地表及地下空间的生命财产安全. 当前水动力模型涉及地下空间的模拟较少, 地下空间设防高度对城市内涝时空分布特征的影响分析还存在不足. 针对以上问题, 以郑州市二七区主城区在\"7·20\"特大暴雨事件中的内涝过程为例, 构建了考虑地下空间淹水的城市内涝模型. 模拟了在地下空间不同设防高度下, 城市内涝时空分布特征. 研究结果显示:(1)构建的地下空间淹水模型具有一定物理机制, 参数可量化, 且计算简便, 适用于大范围考虑地下空间淹水的城市内涝模拟; (2)不考虑地下空间淹水会使地表内涝风险被高估, 高风险与超高风险面积之和将会增大10.7%; (3)当设防高度增加10cm时, 城市地表的积水最大深度提高10.0%, 流速增加2.3%, 高风险与超高风险面积增加3.4%. 这一结果表征了地下空间设防高度对城市内涝过程的影响机制与规律, 为科学设置设防高度, 有效防控城市地表-地下整体内涝风险提供了参考和依据.     

城市冠层粗糙度对暴雨云团运动和降雨落区的影响

城市下垫面因其特殊的动力学和热力学特性,会对降雨产生影响。该研究以雄安新区为例,利用中尺度气象模式（WRF）对2016年7月20日的大规模暴雨事件进行模拟,采用不同城市冠层粗糙度方案设置,研究城市冠层粗糙度对暴雨云团运动和降雨落区的影响。结果表明,城市冠层粗糙度对暴雨云团的运动和降雨落区有显著影响：当城市冠层粗糙度较小时,云团经过城市时被加热,产生水汽辐合和雨岛效应,从而增加城区和下风向的降雨;当城市冠层粗糙度较大时,云团在城市上风向停留,使城市上风向降雨增加;城市冠层粗糙度进一步增加会改变暴雨云团的运动方向,使城市周边降雨增加。该研究评估了城市冠层粗糙度对降雨的影响,为未来城市规划与建设提供了科学依据,对城市降雨模拟的参数选择具有参考意义。     

基于TELEMAC-2D模型分析不同洪涝情景对城市应急响应时间的影响

暴雨洪涝灾害会淹没城市路网进而导致交通与公共服务的中断,增加应急救援时间。该文采用TELEMAC-2D模型模拟了前山河流域五十年一遇与百年一遇设计暴雨情景下的淹没过程,分析了不同的暴雨洪涝情景下前山河流域的医院、消防和公安救援的响应时间。结果表明：在无暴雨洪涝情景下,研究区域内医院、消防和公安的平均可达时间分别为19、24和15.8 min。五十年一遇的暴雨洪涝情景下,城市部分道路被淹没,医院、消防和公安对研究区域的平均响应时间分别增加到133.7、241.8和201 min,远大于无暴雨洪涝情景。百年一遇暴雨洪涝情景下,大部分道路被淹没,医院、消防和公安对研究区域的平均响应时间分别达到220.1、366和304 min,仅站点周边地区可以得到快速响应,其余地区均无法及时响应。暴雨洪涝对城市应急响应能力的影响显著,及时改善城市路网可以避免造成更大的损失。基于TELEMAC-2D模型模拟的城市暴雨洪涝与应急响应能力评估方法,对城市洪灾的应对具有重要意义,可为城市精细化应急管理提供科学支撑。     

降雨型堆积层滑坡降雨阈值及预警模型研究——以王家坡滑坡为例

堆积层滑坡在降雨作用下,累积位移曲线呈现不规则的“阶跃”状.针对此类型滑坡,将滑坡所处的地质条件与滑坡的变形特征相结合,进而建立合理的预警模型,是提高滑坡预警精度的必要手段.本文以王家坡滑坡为典型研究案例,在分析降雨、滑坡位移以及位移速率等监测资料的基础上,确定王家坡滑坡的位移回落时间、降雨阈值.考虑滑坡变形对降雨的响应机制,将实际降雨工况分为当期降雨和前期降雨+当期降雨两种类型,通过数值模拟分析降雨条件下王家坡滑坡的稳定性,对传统的经验性降雨阈值进行改进,针对当期降雨,建立降雨诱发滑坡失稳滑动的I-D阈值曲线,针对前期降雨+当期降雨,建立滑坡破坏的A-I-D阈值曲面.最后,基于改进的I-D阈值曲线和A-I-D阈值曲面建立了王家坡滑坡4级预警模型.     

城市开发强度对通风环境的影响及风道识别 ——以武汉市为例

城市密集地区表面粗糙导致城市通风受到阻碍,以致城市建成环境内部微气候和空气质量不理想,故营造城市通风廊道有助于节能减排和改善城市生态环境.以35 km×50 km的武汉市主城区为例,将建成环境划分为100 m×100 m的栅格单元,分别统计开发强度指标建筑密度、容积率和平均建筑高度,选取开发强度各异的12个栅格单元地块...     

基于不同模型的三峡库区降雨侵蚀力时空变化分析

降雨侵蚀力是土壤侵蚀预报模型的重要参数和估算水土流失的关键因素.以三峡库区重庆段为研究区域,基于1972~2018年逐日降雨数据,采用Mann-Kendall检验法、线性相关分析、Morlet小波分析和地理信息技术等优选适宜三峡库区的简易模型研究降雨侵蚀力时空演变特征和影响因素.模型Ⅲ(谢云等开发的日降雨侵蚀力计算模型)在三峡库区有较好的适宜性,其有效系数最高(0.76以上)且相对偏差系数较低(仅0.23左右).多年平均降雨侵蚀力为4 480.29MJ·mm/(hm²·h),水土保持工作重点区域依次为开州、万州和云阳等区县.降雨侵蚀力年际变化主周期为28a,在降雨侵蚀力高值时段应加强水土保持设施维护.降雨侵蚀力呈南部低、东北部高的空间分布特征,降雨侵蚀力集中在夏季,主要是受季风气候影响,在该季节应尽可能少开展大型地基、边坡开挖等活动,注意水土保持措施布置和完善.降雨与降雨侵蚀力同相位且存在正相关关系,降雨对降雨侵蚀力变化影响重大.