基于城市时变增益模型的佛山市城市雨洪过程模拟研究

准确把握城市降雨-径流响应规律,是模拟和分析城市雨洪过程的前提。以佛山市禅城区保利同济府小区为研究对象,分析实测降雨径流之间的非线性响应规律,并构建TVGM-urban模型,对实测降雨及不同重现期设计暴雨情景进行了模拟和分析。结果表明:城市的降雨径流之间存在幂函数相关性,最大降雨强度和洪峰流量之间的非线性关系,可通过在保利同济府小区挑选出的8场次洪数据进行验证,其幂函数拟合效果(R^(2)=0.6207,p<0.05)优于线性关系(R^(2)=0.5629,p<0.05);基于汇水区范围识别及下垫面分类,在保利同济府小区构建了TVGM-urban模型,并通过实测降雨径流资料验证了模型精度。整体上,模拟结果基本能保证纳什效率系数大于0.7,水量与峰值的模拟误差在20%以内,能较好地满足城市雨洪的模拟需求。研究结果可为城市降雨径流响应规律分析及城市雨洪模拟的研究提供重要的支撑和参考。

基于TVGM-SWMM模型的城市雨洪模拟

通过耦合城市时变增益非线性模型(time variant gain model-urban,TVGM-urban)和暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM),模拟并分析了不同类型的城市下垫面产流非线性变化过程。以深圳市光明新区海绵城市建设示范区为研究对象,基于耦合的TVGM-SWMM模型,模拟了该地区的降雨-径流响应过程,并进一步分析了不同低影响开发(low impact development,LID)模式布设面积对径流调蓄的影响。结果表明:1)在大多数情况下,TVGM-SWMM模型的模拟效果优于SWMM模型,其原因在于前者考虑了城市地区降雨径流的非线性响应关系,并且强调了降雨强度对产流的影响;同时,TVGM-SWMM模型需要的产流参数较少,减少了对城市地区基础数据资料的需求;2)在不同设计暴雨重现期下,TVGM-SWMM模型模拟的径流过程更加符合降雨变化情况,对应的洪峰流量与最大雨强相关性更高;3)研究区LID设施的径流调蓄能力与其布设面积成正相关,其效果随暴雨重现期的增长相对减弱;相同布设面积情景下,下沉式绿地的调蓄效果优于绿色屋顶。