基于MIKE的滨海城市内涝模拟及深隧工程排涝效果评估

在暴雨及风暴潮等极端气象水文条件潮位影响下,快速城市化的滨海地区内涝问题日益凸显。以粤港澳大湾区深圳市西部为研究区,耦合一维河道洪水模型及管网排水模型和二维地表漫流模型,模拟极端降水和典型风暴潮条件下城市内涝淹没过程,开展内涝风险分级,评估深隧工程排涝效果。结果表明:MIKE多模型工具相结合能够较好地模拟城市内涝形成过程及淹没特征,引入概率矩阵法能够更清晰地揭示内涝风险等级之间的变化。极端气象水文条件下的滨海城市内涝淹没呈现快涨缓退特征,设计50年和100年一遇2 h极端降水下的内涝风险区面积分别为4.24、5.04 km^(2),其中1级到4级风险区范围的相对比例分别约为0.9:37.5:28.5:33.0和4.0:33.7:26.8:35.5,考虑深隧工程排涝的淹没范围分别减少了17.0%和13.4%、内涝风险区面积分别减少了28.8%和30.2%、典型易涝点的淹没持续时间缩短了60.0%~80.8%。大部分地区的内涝风险等级显著下降,深隧工程改善排涝效果明显。

基于SWMM和InfoWorks ICM模型的大红门排水区暴雨内涝模拟

为探究不同暴雨情景下北京市大红门排水区内涝过程演化规律,构建SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合城市暴雨内涝模型,模拟分析了大红门排水区不同重现期降雨下管网排水能力、地表淹没情况及内涝危险性。结果表明:SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合模型在大红门排水区暴雨内涝模拟中具有较好的适用性;大红门排水区70%以上的管道排水能力不足5年一遇设计标准,随着降雨重现期增大,溢流节点和超载管道数量增多,超载时长增加,但溢流节点超载时长增幅减小;易涝区和中高危险区主要分布在大红门排水区中部和东南部下凹桥区;随着降雨重现期增大,内涝区积水深度增加、积水范围扩大,0.2 m以上水深区域占比增加,低危险区主要向高危险区转化,较少向极高危险区转化。

基于MIKE URBAN的大亚湾澳头圆盘区域内涝模拟及排涝对策

在城市化、极端暴雨和潮汐水位等多重影响下,沿海城市内涝情况严峻。为了有效评估沿海城市的内涝风险并提出针对性的内涝防治策略,采用MIKE URBAN软件对大亚湾澳头圆盘区域进行管网排水能力分析及城市内涝模拟。结果表明:圆盘86%的现状管网设计重现期在1年一遇以下,总积水面积为631 824 m^(2),积水时间在24 h以上,其内涝是低排水管网标准和低排涝标准双重因素共同影响的结果。通过独立圆盘汇水区并新建32 m^(3)/s的泵站,在中兴中路、北澳大道、进港路新建箱涵,可把圆盘区域涝水直接排至淡澳河,内涝总积水面积降至5 248 m^(2),积水深度和积水时间分别降至0.15 m以下和0 h,圆盘区域内涝可得到有效缓解。该研究对澳头老城区排涝设施的改造及内涝防治提供了解决思路,对同类型工程具有一定的参考意义。

基于ArcGIS的平原河网地区圩区内涝模拟方法研究

圩区是平原河网地区防洪减灾的工程措施之一,随着全球气候变暖、极端天气的增加,圩区内涝的问题日趋严重。但是,对于圩区内涝的模拟依旧比较棘手,往往需要通过建立水动力模型来研究,而这种方法对资料的要求很高,且比较繁琐,因此亟待一种简便而又有效的手段对圩区内涝情况进行模拟。鉴于上述问题,运用ArcGIS的二次开发,基于水量平衡原理,综合考虑圩区调度以及泵站抽排能力对内涝的影响,实现了通过"体积法"来模拟圩区内涝洪水的淹没情况的研究。经验证,该方法能够比较准确地模拟圩区的内涝情况,对于实际洪水模拟有一定的实用性。

基于MIKE21和MIKE Urban耦合的湖区平原城市内涝模拟应用研究

通过构建MIKE21和MIKE Urban耦合模型,将调蓄设施和强排泵站纳入考虑,对岳阳市地下管网与陆面漫流进行耦合计算,得到不同重现期不同历时暴雨产生的共12种情景下的内涝情形。结果表明:岳阳市内涝主要影响范围为内湖周边地势低矮处,模拟出的内涝点与研究区主要积水点分布情况一致;模型模拟结果合理可靠,可为湖区平原城市内涝防治工作提供参考。

自然排水区域内涝模拟技术研究

平原河网地区降雨过程中地面汇集、蓄滞,最终排出到河道是一个复杂的过程,不仅受地形的影响、还受外河水位影响,单纯的一维水动力模型或二维水动力模型无法模拟地面积水与河道水位的同步、实时变化。为了准确模拟降雨过程中自流排水区域地面汇流和河道水位的变化过程、优化区域河道布局规模和调度方式,本文综合一、二维水动力数学模型的优点,将河道与地面进行侧向耦合计算,地面低洼区域与河道进行正向耦合计算,模拟不同工况条件下区域内涝分布情况。结果表明:一、二维水动力数学模型侧向耦合和正向耦合技术可以模拟自然排水区域内涝实时分布情况,并可对不同河道规模和调度方式下区域内涝风险进行判别,为区域城市河网水系布局规划提供技术支撑。

基于STARMA模型的济宁城市内涝模拟分析

从济宁市内涝监控的角度,对系统中的内涝模拟和风险分析模块进行分析。该模型对济宁市城市内涝模拟效果较好,有助于洪涝灾害的防控,可有效提高城市的信息预警能力。

基于SWMM模型的沧州市区不同重现期暴雨内涝模拟研究

针对沧州市城区内涝问题,基于SWMM模型对沧州市区不同暴雨频率下内涝情况进行模拟,将内涝积水进行空间展示,模拟结果与实测内涝状况吻合,模拟效果良好,可应用于沧州市内涝情况的模拟。

城市河道流域的排水系统内涝模拟及河道闸泵的优化调度模型研究

在全球气候变化和城市化进程不断加快的今天,我国还难以有效地缓解城市内涝和河道洪涝灾害。所以,建立可靠、准确的城市排水管网内涝模型,进行泵闸优化调节的研究,对解决这一问题有极大帮助。

基于水文水动力耦合模型的深圳市典型区域城市内涝模拟

以深圳市某典型区域为研究对象,基于暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和二维水动力模型LISFLOOD-FP构建了研究区水文水动力耦合模型,模拟了典型暴雨下研究区的内涝时空演进过程,结合设计暴雨和设计低影响开发(low impact development,LID)情景,探讨了不同重现期设计暴雨情景下研究区内涝积水分布,分析了不同LID布设措施对内涝积水深度的削减效果。结果表明:典型暴雨情况下研究区最大模拟积水深度为0.57 m,与实测内涝验证数据基本相符,模型能较好地适应研究区的内涝模拟。随着设计降雨重现期的增大,研究区的最大内涝积水深度和积水范围也逐渐增大,不同LID设施对内涝积水的削减效果都逐渐减弱,在100 a重现期时仅有约10%的削减率,且组合式LID和绿色屋顶的内涝积水深度削减率大于透水道路和下沉式绿地。

基于Mike Urban的天津老城区暴雨内涝特征模拟分析

近年来城镇化高速发展和极端降雨事件频发,致使我国城市内涝洪灾风险不断增加,老城区内涝灾害问题尤为严重。本研究以天津某典型老城区作为研究对象,采用Mike Urban软件构建雨排管网模型,模拟了不同重现期(2a、5a、10a、20a、50a)、不同降雨持续时间(60 min、120 min、180 min)等15种降雨情景下暴雨内涝形成过程,结果显示研究区排水管网应对短时强降雨的能力更弱,内涝高风险区域主要分布在建筑物密集区;在15种降雨情景下,研究区内超过80%的管线会出现满管状态、69.74%以上的检查井出现溢流状态,老城区雨水系统改造与城市生态空间重建势在必行。

下垫面变化及雨型对珠海机场片区内涝影响研究

在极端气候和城市化影响下,城市暴雨内涝问题日益严重。为有效解决弱水力梯度珠海机场片区的内涝问题,提高机场运行安全,研究基于InfoWorks ICM模型对机场片区下垫面变化及不同雨型暴雨下的管网排水能力、地表淹没情况及内涝风险等级进行分析,以期评估现有改造工程的内涝防治效果,并探究机场在不同重现期不同雨型暴雨条件下的适应能力,从而为未来的防治策略提供科学依据。研究结果显示,模型模拟水深与实测积水深度的偏差约为10%,验证了该模型在分析区域内涝特征上的可靠性。机场工程改造后,研究区域的内涝风险显著降低,不同风险等级的区域面积大幅减少,应对不同雨型的能力显著增强。特别是在百年一遇的降雨事件中,工程改造显著优化了管网性能,未满管段的比例增至58.08%,超负荷管段的比例从49%降至16.33%,从而使研究区内涝面积缩小88%、积水深度超50 cm的区域面积缩小85%。此外,当雨峰与潮位峰值同时出现时,随着降雨重现期的增加,尤其是5至50年一遇降雨事件,内涝风险随雨峰位置后移增大。机场工程改造提高了对中心型和延后型雨型的适应性,减少了有压管段的占比,显示出改造工程在提升机场抵御极端降雨事件能力方面的有效性。尽管如此,研究区内仍存在局部低洼地带和内涝风险,需持续关注并推进内涝点的整治工作。

暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟

为解决暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)无法模拟城市地表淹没过程的问题,提出一种改进SWMM的内涝灾害模拟方法.该方法通过改进SWMM模型的构建方式,将城市地表数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据概化为水池并输入到模型中进行模拟,使得溢流水体可以沿着水池底部地形流动,并依据模拟结果和DEM数据计算出城市地表的淹没过程.通过实例对此方法进行了验证.研究结果表明:通过本文方法可以利用SWMM模拟出城市地表的淹没深度和淹没范围,实现了内涝灾害模拟,为城市内涝防治研究提供了参考依据.

局部管道改造对内涝风险的影响--以晋城市金村区为例

城市洪涝灾害是社会经济可持续发展的制约性要素。针对城市雨水管网提标需求与改造空间受限的矛盾,论证局部管网改造可提升全域的内涝控制效果:构建水文水动力耦合模型,结合易涝区识别设计管网改造方案,在当地防洪排涝设计重现期下进行改造前后的内涝要素分析和融入多源数据的洪涝风险评价。改造结果显示,3a与30a一遇降雨下,重病态管线长度分别减少1990m与921.6m;节点溢流量分别削减73.61%与55.13%;洪水危险率“极高”等级区面积下降72.9%;洪涝极高风险区面积下降17%。研究结果为城市雨洪过程控制和降低区域内涝风险提供了优选方案,综合风险评价可为当地防灾减灾规划与防洪应急响应提供必要的参考依据。

北京市典型积水点金安桥内涝原因及治理措施效果分析

【目的】为了明晰内涝致灾机理,精准识别影响内涝的关键因素,诊断积水内涝原因并提出治理措施及优化比选方案,【方法】选取北京市典型积水点金安桥为研究对象,基于InfoWorks ICM构建精细化洪涝模型开展内涝模拟分析。【结果】结果显示:在1 a、3 a、5 a、10 a四种设计暴雨情景下,模拟得到金安桥最大积水深度分别为0.903 m、1.317 m、1.528 m、1.660 m,在10 a一遇设计暴雨情景下桥区积水将漫溢至金安桥站地铁口,出现地铁倒灌风险。【结论】基于模型模拟诊断分析得出,金安桥片区内涝原因主要为管网排水能力不足,局部地形地势低以及规划建设因素导致。模拟分析了管网提标、地形抬填、规划建设调蓄泵站及排水渠等四种内涝治理措施,治理效果依次为:地形抬填>规划建设排水渠>管网提标>规划建设调蓄泵站,设置了4种联用组合方案模拟内涝改善效果,其中方案四(管网提标+设置调蓄泵站+设置排水渠)效果最佳,区域排水能力达10 a一遇。研究结果可为精细化、系统化治理城市内涝问题提供技术支撑。

鸿业暴雨排水及低影响开发模拟系统在城市道路内涝整治设计中的应用

项目中的市政道路位于已建城区,历年暴雨期间内涝严重,因改造条件受限,拟仅通过雨水管网改造解决内涝问题。为制定经济合理的管网分期改造方案、准确分析内涝成因、预估不同降雨条件时改造方案的实施效果,项目采用鸿业暴雨排水及低影响开发模拟系统进行模型构建,并采用传统推理公式计算法辅助分析。通过软件模拟对现状管网重现期进行评估;对近期管网改造方案在10年一遇、20年一遇、50年一遇降雨条件时的道路积水情况模拟,以验证近期改造效果;通过反复试算最终确定了50年一遇内涝设计标准下的管网改造方案。项目采用鸿业暴雨排水及低影响开发模拟系统辅助方案设计,利用其超标重现期下内涝设计的功能,软件操作以AutoCAD为平台,避免了软件输入数据的处理、转换以及软件模块间的外部耦合,操作过程简单、模型构建时间短。与传统推理公式法计算相比,优化了管道管径,由于该软件目前较少应用于超标重现期下的道路内涝整治设计,可为类似内涝整治工程提供技术参考,且对数学模型法的推广应用具有非常重要的意义。

基于不同模拟方法的城市下立交区域内涝模型比对及适用性分析

随着全球气候变化加剧及我国城市化的快速发展,城市内涝已成为影响城市安全的一个重要因素。城市内涝中,下立交是内涝发生的常见区域,也是城市内涝防御的重点。排水模型作为一种新型技术手段目前广泛使用于城市内涝成因的分析与改造方案的复核。首先,对水文水动力与水动力2种模拟方法进行原理说明,并进行立交场景适用性分析;然后,以青岛市某立交桥为研究对象,通过3场实测降雨对2种模拟方法产生的结果进行验证比对。研究结果表明:建立局部内涝点的精细化模型时,在地形、管网等数据质量较好的情况下应优先选择水动力方法;尤其在进行坡度较大的积水点模拟时,水动力方法的准确程度要明显高于目前普遍采用的水文水动力方法。

基于HydroInfo的城市内涝数值模拟研究与应用

文章以合肥市某小区为例,利用HydroInfo建立一、二维耦合的城市雨洪内涝数值模型,模拟区域在暴雨情况下城市内涝情况,根据实测数据验证模型模拟的准确性和适用性,获取区域淹没历时,淹没水深等重要水情数据。同时从实际情况出发,分别提出应急抢险处置方案以及区域低影响度开发措施方案,验证方案的可行性,为区域防洪排涝提供合理解决方案。

城市洪涝模拟应用场景及相应技术策略

城市洪涝模拟是当前国内外城市防洪减灾领域研究的热点。现有城市洪涝模拟方面的评述,主要依据城市洪涝过程或模拟计算方法进行分类讨论,缺乏基于应用需求的视角。随着应用需求日益深入,城市洪涝模拟应用场景日趋多样化和复杂化,不同模拟应用场景下,所关注的洪涝过程不同,采用的技术策略及其重点和难点也不同,脱离模拟应用场景很难辨析这些不同。依据模拟对象和关注变量,归纳总结出城市洪涝模拟的3种典型应用场景,即城市外洪模拟、城市雨洪模拟、城市内涝模拟;针对这3种典型模拟应用场景,分析相应的城市洪水演进模型、城市雨洪模型、半分布式暴雨内涝模型、全分布式暴雨内涝模型等4类模拟技术策略;辨析在不同模拟应用场景和技术策略下,不同模拟技术的组合方式及其特点与难点,以期从应用需求的角度对城市洪涝模拟技术进行全面的梳理,为城市洪涝模拟应用和研究提供一个新的视角。

2021年郑州“7·20”特大暴雨五龙口停车场内涝及地铁隧洞进水分析

五龙口停车场位于郑州市贾鲁河流域的五龙口明沟排水片区,区内涝水主要通过五龙口明沟排泄。经过调查勘测与资料分析,停车场场区地势较周边道路及街区明显低洼,郑州“7·20”特大暴雨过程场区积水主要为停车场场区及明渠起点上游汇水范围内涝水。研究构建了五龙口停车场内涝分析模型,由五龙口明沟排水范围地表二维水动力模型、五龙口明沟的河道一维水动力模型以及隧洞进水模型构成,并利用郑州“7·20”水灾调查结果对模型进行了合理性分析。为全面分析五龙口停车场挡墙倒塌、五龙口明沟西侧堆土与明渠起点盖板对五龙口停车场及周边积水、地铁隧洞进水影响,研究利用五龙口停车场内涝分析模型对4种工况情景展开模拟分析,分析结果表明,若五龙口明沟明渠起点附近不存在临时堆土、盖板,五龙口停车场挡墙不发生倒塌,环保路与蓝天路交汇口最大积水深度可降低0.35 cm,五龙口停车场进出场地铁隧洞的最大进水流量可减少约50%,进水总量可减少约60%。