平原城市高度建成区暴雨内涝模拟及防治研究

针对平原城市高度建成区暴雨引发的城市内涝问题,以珠三角城市东莞市为例,基于MIKE FLOOD平台,利用MIKE URBAN、 MIKE 11和MIKE 21构建了城市内涝耦合模型。同时,结合历史暴雨事件提出一种长历时暴雨设计雨型,分析50 a一遇设计降雨重现期下东莞市中心城区暴雨内涝过程和积水特征,提出改善“大排水系统”排水能力的内涝治理措施并评估其实施效果。结果表明:东莞市中心城区内涝的主要原因为河道水流顶托及道路排水不畅,河道拓宽整治结合道路竖向调整可使管网溢流程度降低45%,内涝淹没面积减小73%。提高研究区内河、道路排水通道等“大排水系统”的排水能力对改善研究区域的内涝现状效果显著。研究成果可为平原城市高度建成区的内涝治理提供技术支撑。

汶川县降雨时空分布特征及设计暴雨频率分析

为减少降雨及设计暴雨时空异质性对汶川县造成的损失,揭示汶川县降雨时空分布特征与设计暴雨特征,基于2001~2020年的GPM卫星降雨数据,采用Mann-Kendall等方法,从年、月、汛期、日等时间尺度和不同量级尺度,对汶川县降雨时空变化进行分析,并采用随机暴雨移置法(Stochastic Storm Transposition, SST)进行设计暴雨频率分析。结果表明:(1)汶川县年总降雨量呈显著增长趋势,主要受汛期降雨变化影响。(2)降雨空间分布不均匀,小雨主要分布在汶川县西南部,中到暴雨主要分布在汶川县东部。(3)基于随机暴雨移置法得到的设计降雨结果具有可靠性;随着降雨历时的增长,设计暴雨中心有从汶川县西南部向中东部移动的趋势;小重现期时,设计暴雨的空间分布不均匀性更为显著。研究成果可为汶川县暴雨洪涝防治提供参考。

关于推理公式流量是否为设计重现期最大流量的数学模型检验探讨

采用数学模型计算雨水设计流量方法发展一直受到缺乏雨水设计数学建模规范性方法的制约。有技术路线是根据推理公式建模,即建立和推理公式等效的模型。推理公式的作用是计算设计重现期最大降雨径流量,其可靠性依赖理论假设和参数取值。基于教材上推理公式案例的研究表明,固定产流系数-漫流模型不能和推理公式等效。扣损法产流-漫流模型中28/31实现了和推理公式等效,用等效模型求设计重现期最大流量并与推理公式结果作比较发现,支撑推理公式的实质性假设在25个情境下被证伪,在3个情境下成立,即理论上推理公式可求得设计重现期最大流量,然而它们中只有1个求得,原因在于仅靠经验难以周全考虑降雨-漫流-产流过程来对推理公式参数取值。推理公式不能保证求得设计重现期最大流量,因此根据推理公式建模的技术路线需商榷。

《封神:朝歌风云》中的甲胄设计与影视概念设计探究

文章通过对电影《封神:朝歌风云》中甲胄设计进行分析,区分了影视文物复原和影视概念设计。通过深入研究甲胄设计细节,发现其不仅是复原,更是影视概念设计的体现。该设计考虑剧情、导演风格、现代审美等,旨在角色塑造,而非仅复原历史。文章从理性角度评价影视服饰设计,强调影视概念设计的重要性和价值。

昌化"9.3"特大暴雨移置分析与计算

当设计流域缺乏实测流量资料时,可以采用设计暴雨推求设计洪水。随着极端天气逐渐增多增强,在计算设计暴雨时,应重视流域周边特大暴雨对设计结果的影响,以确保工程安全。针对昌化“9.3”特大暴雨,通过分析并拟定暴雨移置方法,相较于未考虑“9.3”昌化特大暴雨影响的设计暴雨,设计流域所得设计暴雨结果明显更大。所提出的暴雨移置方法可为今后其他类似工程的规划设计提供参考,具有一定的推广应用价值。

不同暴雨情景下的城市内涝响应特征分析

针对近年来频发的城市暴雨内涝灾害问题,以广州长湴地区为例,构建了基于SWMM和LISFLOOD-FP的内涝耦合模型,结合历史暴雨事件提出一种新的短历时暴雨过程设计方法,在此基础上设计了114种暴雨情景,探讨了不同暴雨雨型和集中度条件下的城市内涝响应特征。结果表明:单峰雨型下的溢流和淹没情况比双峰和均匀型要高;在单峰雨型中,峰后型暴雨的溢流峰值最高,峰中和峰后型暴雨的溢流总量较大,峰后型暴雨导致的整体淹没情况较严重;重现期小于50 a时芝加哥型(r=0.7)暴雨导致的淹没情况最严重,而重现期大于50 a时单峰Ⅱ型(峰后型)暴雨的淹没情况最严重;重现期为100 a时单峰Ⅱ型的淹没范围及水深比芝加哥型(r=0.7)暴雨分别高8%和64%;暴雨集中度每上升一个等级,溢流及淹没情况明显加重;目前常用的芝加哥雨型在一定情况下存在低估内涝的风险,建议在内涝分析时进一步考虑更危险的雨型以及暴雨的集中度。

基于NSGA-Ⅲ算法的低影响开发措施规划设计

为完善海绵城市建设的整体规划设计,基于东南亚某经济开发区,结合雨洪管理模型(storm water management model,SWMM)和第三代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ,NSGA-Ⅲ)建立了一个四目标优化模型,以地表径流系数、管道过载时间、节点溢流量等3个城市内涝指标和总投资成本作为优化目标进行求解.结果表明:该优化模型可实现多目标同步优化,获得效益较高的低影响开发(low impact development,LID)措施的设计方案,优化后地表径流系数为0.309~0.355,管道过载时间为23.834~27.967 h,节点溢流量为10477~21802 m^(3),工程总投资成本为7.479亿~9.593亿元.研究结果可为未来海绵城市内涝控制设计提供技术参考.

组合风暴法促发“产品设计创意思维”课程创新

利用组合风暴法将产品设计中的功能因素与情感因素相结合,为解析设计创新策略与逻辑推导方法提供有益参考。结合组合风暴法的产品设计创意思维课程将成为一种探索性和实验性的教学模式,不但可以让不同学业程度的学生可以在良性互动和参与式课堂中收获更好的课程体验与创新思维,而且组合设计法与头脑风暴法联动的创新模式可以启发多门产品设计概念与实践课程实现改良并突破瓶颈。

Uncertainty on Design Critical Rainfall for Flash Flood Early Warning:A Case Study of South Branch Watershed of Censhui

Critical rainfall estimation for early warning of rainstorm-induced flash flood is an inverse rainstorm-runoff process based on warning discharge threshold for a warning station of interest in a watershed; the key aspects of critical rainfall include rainfall amount and rainfall duration. Antecedent moisture content and storm pattern affects highly the estimation of critical rainfall. Using hydrological modeling technique with detailed subbasin delineation and manual for design rainstorm-runoff computation,this study first introduced basic concept and analysis methods on critical rainfall for flash flood early warning,and then investigated the responses of flash flood warning critical rainfall to antecedent moisture content and storm pattern. Taking South Branch Watershed of Censhui in Hunan Province as an example,critical rainfall in scenarios of typical antecedent moisture content and storm patterns was estimated at 3 warning stations of interest in this watershed. This research illustrates that both antecedent and storm pattern play important role in the estimation of critical rainfall and enough attention should also be paid to these factors when a decision to be made on whether a warning to be issued or not.

基于ANUGA和SWMM耦合模型的车陂涌流域内涝模拟分析

为探究设计暴雨雨峰位置对城市内涝的响应规律,以广州车陂涌流域某片区为研究区,基于ANUGA和SWMM构建耦合模型AGSWM,采用实测降雨的流量和内涝数据对AGSWM进行验证,并对不同雨峰位置的设计暴雨情景进行了内涝模拟与分析。结果表明:耦合模型AGSWM具有良好的模拟精度,能够较好地反映车陂涌内涝时空演进过程;在低重现期后峰情景和高重现期中峰情景下,内涝积水总量、总淹没面积、重度内涝等级的淹没面积和重度内涝等级的易涝点最大水深较大;在低重现期前峰情景、高重现期后峰情景下,积水峰现延迟时间较长。

华南中小流域设计暴雨洪水同频率检验与重现水平推算

暴雨洪水同频率假定是否成立和暴雨洪水遭遇概率分布是中小流域设计洪水计算的依据,为检验其合理性,采用鉴江上游曹江流域典型强降水流域1967—2013年逐时暴雨洪水观测资料,分析了华南中小流域最大面雨量R和对应场次最大洪峰流量Q的边缘分布和联合分布的遭遇概率,并推算其设计重现水平。研究结果表明:暴雨和洪水同频遭遇概率较小;对于特定设计频率,洪峰流量与流域面雨量的遭遇概率随流域面雨量增大而增大;流域面雨量和洪峰流量的遭遇条件概率显示存在着多种防洪风险管理选择;相对于“或”联合重现期和“且”重现期,二次重现期更准确地反映R-Q组合的风险率。

基于独立样本的设计波高推算及其应用

极值样本的选取和分布模型的确定是设计波高推算中的两个关键环节。使用阈值法选取波高过阈样本作为极值样本时,常用标准风暴长度法对超出量序列进行“去聚类”处理,以使样本符合独立性标准。然而标准风暴长度法中的标准风暴长度需要人为选择,增加了取样结果的不确定性。本文提出了一种自动的标准风暴长度估计方法,并基于该方法选取了粤西海域的波高过阈样本。波高过阈样本具有尖峰、厚尾的统计特征,为了更准确地拟合该样本,本文基于组合模型原理构建了一种新的分布模型——Gumbel-Pareto分布模型,并用该模型进行了粤西海域的设计波高推算,结果表明Gumbel-Pareto分布对波高过阈样本的拟合优度比Gumbel分布和广义Pareto分布更高,可以为大型海洋工程设计波高的确定提供参考。

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强,研究洪水对降雨空间异质性的响应关系,对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例,应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980~2020年6~9月逐小时降雨数据进行频率分析,推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景,利用构建的水文模型模拟,对临沂站的洪水过程进行分析,得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明,降雨空间分布对洪峰流量的影响显著,靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素,降雨空间异质性高的情景下,较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。

气候变化背景下贵州省典型区域设计暴雨再分析及其潜在风险

极端降水背景下的基础设施安全是当前面临的重要问题,喀斯特区域复杂的水汽来源和下垫面条件导致该区域的时空不确定性更高。研究以典型的喀斯特区域贵州省为例,基于最大24 h暴雨量(1951—2019年),在分析其变化趋势和显著性水平的基础上,按照30 a的最低设计资料年限要求,以1980年为初始时段(1951—1980年),逐年分析(1951—1980,1951—1981,1951—1982,……,1951—2019年)各区域典型频率下设计暴雨的动态变化过程和空间差异,并揭示其产生的偏差和潜在风险水平。结果表明:典型重现期水平下设计暴雨变化的显著性水平均明显高于最大24 h暴雨量,其原因是基于PⅢ型曲线推求设计暴雨量时,要求Cs≥2CV的约束条件导致估算结果更大,同时适线时极端值在曲线拟合过程中占有较大的权重;对于同一站点,设计暴雨量与设计频率(或重现期)呈较好的对数关系,并且在相同频率下设计暴雨的极差平均为10%~20%,最大可达45%。因此,设计暴雨的变化趋势比降水敏感,基于不同时段监测资料的设计暴雨量差异较大。相关部门在开展洪水防治相关规划和应急管理时,需要充分考虑上述问题,不能简单地按区域评估其面临的风险,而是针对具体工程项目逐一深入分析。

无资料地区承接城区超标准坡面流的沟道洪水实例研究

针对无资料地区受地势影响从而承担城区超标准雨洪的支沟防洪问题,提出了超标准坡面流概化计算方法。该方法以设计暴雨为转算支点,通过分析水利行业依据暴雨洪水图集计算设计暴雨值,推演市政行业设计暴雨强度公式对应不同重现期标准下设计暴雨值,并比较两者差异,探索水利行业与市政行业的重现期标准衔接方法,并换算求得城区超标准坡面流洪峰流量。以甘肃省庆阳市小崆峒沟道设计洪峰流量为例,计算了三沟合流塬面洪水、城区坡面洪水、管网汇水流量,对于无资料地区涉及城区坡面流但目前完全依靠城市雨洪模型演化效果不好的案例,提供了一定的理论参考。

虾稻共作产汇流过程中TANK-MIKE 11耦合模型的应用

以构建的适合于平原灌区虾稻共作田降雨-径流过程模拟的TANK-MIKE 11耦合模型为工具,对四湖流域典型虾稻共作田区进行区域排涝影响研究。模拟了在不同降雨标准下,虾稻田种植面积占比、虾稻田上限排水深等条件变化对四新垸农排区径流的影响,结果表明:在不同历时暴雨重现期下,相较于50%现有虾稻共作种植面积,当虾稻田面积为10%与90%时,外排水量分别增加6%~28%和减少3%~18%;在各种设计暴雨下,相较于1.2 m虾沟上限排水深,1.3m时洪峰流量减小3.01%~5.62%。1.4 m时洪峰流量减小5.79%~10.36%。

茶溪谷片区水质保障工程对下游水库的防洪影响分析

茶溪谷片区水质保障工程项目进入大水坑水库管理和保护范围内,拟新建的天麓六区1号、2号截水箱涵和5号雨水接收井位于水库库区内,合计占用水库约0.22×104m3库容,根据建设项目在水利工程管理范围内的有关规定,需对项目涉大水坑水库进行安全评估。基于项目建设对大水坑水库的防洪影响进行计算分析,结果表明,项目建设对水库的防洪影响甚微。

湖北省云溪水库设计洪水分析

为分析计算云溪水库的设计洪水,采用实测降雨资料和查图法计算设计暴雨,基于最不利原则选择暴雨结果,通过推理公式法和瞬时单位线法进行不同重现期设计洪水推算,并与原除险加固设计洪水成果作对比。结果表明:利用瞬时单位线法计算的0.1%~1%频率下的洪水设计成果与原除险加固成果差别在5%以内,相差不大,且千年一遇设计洪峰较原除险加固成果略小。因此,出于工程安全考虑,云溪水库除险加固工程最终采用原除险加固设计洪水成果。

无资料地区的设计暴雨计算思考——以鲁西地区为例

随着全球气候变暖,极端天气越来越多,对于全国各地来说,汛期的强降水造成的自然灾害尤为严重,降水形成的洪涝灾害可对地区造成巨大的经济损失,因此在工程建设上要考虑本地区可能发生的较大暴雨。但很多地区没有长系列资料,无法计算设计暴雨。本次通过邻近有长系列资料的站点,参考地区降水和气候特征,利用自然规律结合计算公式来计算无资料地区的设计暴雨。

小流域水文水动力洪水预报研究

【目的】分别采用水文和水动力方法计算设计暴雨条件下田家湾流域洪水流量,在传统流域水文模型的基础上增加了二维水动力学模型计算,以晋中市田家湾水库上游流域为研究实例,模拟了不同历时降雨条件下小流域洪水水文水动力产汇流过程。【方法】水文计算中在该地区的长历时设计暴雨条件下分别采用综合瞬时单位线法和推理公式法进行设计洪水演算,同时在小范围流域水动力计算中,首先对基础数据进行预处理,之后采用芝加哥雨型设计流域短历时暴雨,通过地形资料建立HEC-RAS二维水动力学模型对上游汇水分区内的流域进行降雨径流模拟。【结果】长历时暴雨对田家湾水库上游形成洪水具有较大的影响,短历时暴雨下水库能够调节流域的洪水。【结论】本次计算模拟成果对有小流域地区的洪水预报有一定的意义。