城市曲面应急防洪屏结构优化研究

研发新型防洪抢险装备,对于防御城市洪涝灾害,保障城市生命线安全具有重要的意义。采用数值仿真模拟的方法,分析了城市曲面应急防洪屏(以下简称“防洪屏”)曲面拱度对结构受力特性的影响,进一步对防洪屏的结构体型进行了优化研究。结果表明:在同一挡水工况下,随着曲面拱度的增大,防洪屏在同一挡水条件下,所承受的应力逐渐减小,变形明显改善;根据计算结果提出了优化方案,优化的新体型防洪屏在水深小于0.8 m,流速小于1.0 m/s挡水工况下,结构最大应力小于材料特性指标安全极限阈值,满足挡水安全稳定要求,可以作为定型装备推广应用。研究成果为城市曲面应急防洪屏的优化设计提供了重要参考依据。

基于高分子材质的L型城市应急防洪屏受力分析

国内关于高分子材质城市内涝应急防御装备的研究较为少见。采用水槽试验与流固耦合数值仿真相结合的方法,对城市应急防洪屏(以下简称“防洪屏”)的结构受力特性展开研究。结果表明,数值仿真模拟与试验结果吻合较好。随着水深和流速的增大,防洪屏的应力和变形逐渐增大,最大应力位于防洪屏的踵部,最大变形位于挡水面顶部两侧。防洪屏的结构受力系数随着来流弗劳德数的增大快速衰减,当弗劳德数大于0.15后,结构受力系数趋于定值;相对于惯性力,防洪屏承受最大应力的影响因素主要是重力。研究结果可为防洪屏的进一步优化设计提供参考。

适应我国不同自然条件类型城市的内涝治理模式研究

【目的】为加强各地内涝治理措施对区域气候特点、地形水系等自然条件的针对性,【方法】将我国城市根据自然条件差异分为北方少雨城市、平原河网城市、山地丘陵城市、滨海临江(河)城市4种类型,并筛选银川、苏州、宜昌、深圳4个城市分别作为案例,结合近年来内涝发生情况、风险评估及治理情况,梳理和剖析案例城市内涝主要原因、采取的治理措施和成效、面临的主要问题等;对照“源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急”的城市排水防涝工程体系,进一步细化延伸,研究提出不同类型城市的内涝治理模式。【结果】由于内涝成因差异,不同类型城市在管网建设、蓝绿空间保护、洪涝统筹、应急调度等方面工作的侧重点应各有差异。北方少雨城市应以补齐管网系统短板和保护修复蓝绿空间为主;平原河网城市应以保护水网格局、优化水系调度、增加强排能力为主;山地丘陵城市重点则是做好应对山洪的工作,强化排涝通道建设;滨海临江(河)城市需统筹洪涝潮关系,探索弹性空间建设,提高防汛应急和灾害响应处置能力。【结论】为应对气候变化条件下愈加频发的极端降雨,各地应结合自身自然条件,补齐内涝治理工作短板,持续提高城市的空间韧性。研究结果对于各地优化内涝治理工作思路具有一定的参考价值,为各地有效应对内涝灾害提供借鉴。

梯级水电站防汛和应急管理的研究与应用

岷江流域和渔子溪支流常年遭受自然灾害的侵袭,暴雨、泥石流以及山体滑坡、道路坍塌等次生灾害严重影响水电站的安全稳定运营。通过流域内梯级水电站防汛和应急管理的研究,以“四个打破,一个突出”为核心,建立梯级水电站多维度防汛和应急联动管理机制,确保水电站在遇到设计标准内的洪水时,不垮坝、不漫坝、不水淹厂房;遇到超标洪水等特殊情况下,相应的应急措施有效、可靠,以降低水电站的损失。

镇江市水文防汛应急管理现状分析与对策研究

通过研究镇江市水文防汛管理的架构内容及其运行状况,从组织架构、后勤保障、水文测报能力等方面,结合镇江市水文防汛应急管理实际,提出强化应急预案的编制运用能力,建立健全水文防汛应急管理的协同机制,完善应急资源后勤保障,提升水文监测技术能力等对策,以期进一步提高镇江水文防汛应急管理水平。

泵站机组试运行方案与应急策略研究

泵站由水泵、电机、控制系统等组成,兼具输排水等功能,对防洪减灾有重要意义。针对多泥沙河流、高扬程、大流量泵站机组运行经验欠缺的问题,文章以洪涝治理区某泵站为例,在分析泵站机组试运行前置条件的基础上,梳理总结了泵站机组试运行方案和试运行期间的应急处置措施。为类似工程防洪泵站的进一步研究提供了丰富的参考资料和有益的启示。

预案视角下城市防汛应急组织间网络鲁棒性评价

为解决城市防汛应急预案在制订过程中,相关组织应急协同能力难以量化的问题,提出考虑级联失效的城市防汛应急组织间网络鲁棒性评价方法。首先,以北京、上海与深圳市防汛应急预案为研究对象,构建组织间网络,并提出网络攻击策略与鲁棒性评价指标;其次,计算网络特征统计参数,并分析网络拓扑特性;然后,以自然连通度为鲁棒性指标,评价城市防汛应急组织间网络在遭受节点单次攻击与连续攻击下的鲁棒性;最后,对比不同攻击下网络的鲁棒性强弱并找出对鲁棒性影响较大的关键组织。结果表明:北京、上海与深圳市防汛应急预组织间网络具有无标度特性和小世界特性;节点单次攻击时,相较于非级联失效情形,组织间网络在级联失效情况下鲁棒性较弱,造成级联失效节点数较大的组织为影响网络鲁棒性的关键组织;连续攻击时,组织间网络在蓄意攻击情形下鲁棒性较弱,度值较大的组织为影响网络鲁棒性的关键组织。

基于平急两用思路下的非常规道路行泄通道设计

道路路面作为行泄通道排放管网超标雨水,在排涝除险中起到极为关键的作用。基于SWMM构建了道路明渠流与管道压力流耦合的水力排涝模型,以胶州市株洲路为对象,创新性的设计-2%非常规道路横坡,对平急两种情况下道路的行泄能力进行了验证。结果表明:道路作为平急两用排水防涝设施,在极端暴雨的运行工况下,达到了有效增加排水能力的设计目标。

某水库超标准洪水应急防御预案研究

针对水库防汛期的薄弱环节及隐患问题,为制定超标准洪水应急防御预案,结合具体工程实例,采用圣维南经验公式法进行溃坝洪水计算,结合风险因素及溃坝洪水演算,设置了3类超标准洪水分析方案,从正常情况、非常情况及极端情况调度三方面制定避洪转移应急预案,通过调度、加固坝顶、避洪转移等举措,对防汛减灾产生积极影响,具有一定的借鉴意义。

基于无人机雷达技术的长江防洪应急应用技术研究

相比较传统的测绘手段,无人机凭借其机动和灵活的特点,大大提高了作业效率。在航空遥感影像的拍摄上,一方面是低空遥感被广泛认可,另一方面则是因为相比较其他遥感数据的获取方式,航空测绘无人机拥有不可替代的优势。无人机利用云台可以搭载高分辨率的照相设备,利用获取的航空影像进行快速测图;也可以搭载摄影设备,在获取视频数据的同时实时回传采集的数据,从而突出无人机获取的数据分辨率高和时效性强的特点。随着水利信息化建设的加快,在无人机上搭载激光雷达测流设备,实现非接触式测流。测量的水文数据实时回传为技术人员及时对数据进行分析提供有利保障,确保测流结果的准确性和及时性。强有力地支撑水利规划、建设、监测和管理等各项工作,在水利领域的管理上具有强大的潜力和广泛的应用前景。

城市地下道路入口智能控制系统设置及技术研究

当前城市地下道路建设越来越多,在城市交通体系中承担着重要作用,然而在水淹、火灾等紧急情况下,因未及时管控地下道路车辆而造成人员伤亡、财产损失的问题也时有发生,地下道路的运行安全面临挑战。通过对地下道路入口控制方法、总体方案、设备要求等开展研究,提出地下道路关闭多级预警、建立物理拦截需求和安全高效的控制系统等建议。通过文献、需求调研、技术比选验证,提出了包含物理控制设施、车道信号灯、交通感知设施、信息发布设施、声光警示设施的地下道路入口智能控制系统、控制流程及其主要的技术要求等方案,并结合广州南沙横沥岛尖地下环路的实例开展了方案设计和工程应用。研究提出的地下道路入口智能控制系统可以提升紧急工况下地下道路入口的交通控制效率,提升地下道路安全水平。

北京防汛应急指挥调度系统设计与建设

北京防汛应急指挥调度系统是北京市应急管理局成立后,为防汛指挥部门提供综合辅助决策,组织协调北京市水旱灾害应急救援所建设的重要系统,在投入使用后发挥了重要作用。详细介绍了北京防汛应急指挥调度系统的设计思路、总体框架、系统组成部分,重点描述了部分系统功能和应用成效,为防汛抗旱应急业务和技术人员提供借鉴和参考。

中山市长江水库防洪抢险措施及超标准洪水应急预案

科学完善的防洪措施和应急预案能在水库遭遇突发险情时有效减少损失,保障人民群众生命财产安全。为确保长江水库正常运行,满足长期防洪和供水等功能,最大程度保障下游群众生命财产安全,以中山市长江水库防洪抢险措施及应急预案为背景,针对目前水库面对的工程现状分析主要问题,结合防洪调度计划,对防洪抢险保障措施和超标准洪水应急预案进行探讨。

中小河流洪水防控与应急管理关键技术的思考

在总结国内外洪水防控与应急管理关键技术问题研究成果的基础上,针对中国中小河流众多、洪水频发、灾害严重等特点,讨论了高时空分辨率雨量场构建与短临精准预报、精细与智能洪水预报、洪水实时风险评估与应急处置、水文气象数据质量控制、云平台构建及多重情景仿真等关键技术问题,探讨关键科学问题,为中小河流洪水防控与应急管理提供思路。

仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的应用研究

结合典型土壤动物表面减黏降阻特性,提出对防汛抢险螺旋桩螺旋叶片进行表面仿生处理。为了寻求仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的降阻效果,该文首先以波纹型仿生曲面为研究对象进行台车牵引试验,包括正交试验以及与平板的对比试验;然后把试验结果应用于螺旋桩,进行了螺旋桩沉桩对比试验。波纹型仿生曲面台车牵引试验表明,在试验因素取值范围内,波纹型仿生曲面凸起宽度对减阻效果影响显著,而且随着波纹型仿生曲面凸起宽度的增大,减阻效果愈明显。螺旋桩沉桩对比试验表明在整个沉桩过程中仿生螺旋桩具有一定的减阻效果。

非常规突发事件应急指挥组织结构研究

针对目前我国非常规突发事件应急响应过程中存在组织成员职责不明、关系不顺,难以实现快速联动和协同配合的问题,依据我国应急管理规章制度,以开放理性系统视角分析应急指挥组织结构(ECOS)的特点,基于组织理论提出契合行政级别的、具有闭环反馈的ECOS。以2010年夏三峡区域遭遇长江流域全流域性洪水为背景,基于提出的组织结构对三峡水库防洪应急指挥组织进行规范设置。研究结果表明,ECOS中各级政府应急部门采用官僚结构,现场指挥部采用项目小组结构,会商小组采用任务小组结构,整体构成矩阵结构。在稳定、理性、规范、高效的基础上,更具弹性和灵活性。这种刚性和柔性复合的、有层次和权威的、开放和权变的ECOS更适合我国国情以应对非常规突发事件。

变化环境下城市暴雨洪涝灾害应对机制

遵循以防为主的防灾减灾救灾理念,提出一种集情景预估、预测预报、分级预警、应急预案和防洪预演为一体的城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制。包括:基于气候模式的城市暴雨洪涝灾害情景预估;耦合气象水文的城市暴雨洪涝灾害预测预报;多源信息融合的城市暴雨洪涝灾害分级预警;基于综合集成的城市暴雨洪涝灾害应急预案;基于数字孪生的城市暴雨洪涝灾害防洪预演。其中的关键技术包括:城市洪涝模拟、地球系统模式、滚动气候预测、数值天气预报、三维电子沙盘、综合集成平台和数字孪生城市。构建变化环境下城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制,可为城市防洪减灾决策提供有效支撑。

我国城市防洪排涝安全研究

分析了我国城市防洪排涝的现状以及存在防洪标准偏低、调蓄雨洪能力衰减、防洪排涝技术落后、防洪排涝应急管理体系不完备、城市居民防灾减灾意识淡薄等方面的主要问题,研究提出我国城市防洪排涝管理的总体对策,并分别从工程保障、行政管理、公众参与监督、法规制度、经济调控和科学技术等6个方面提出包括城市防洪排涝工程建设应与城市建设相结合,考虑泄、排和滞蓄并重,强化防洪排涝应急管理,加强科学研究以及通过宣传教育鼓励公众参与监督管理等具体措施。

大网笼机械化抢险技术现场试验

为了解决大网笼的材料、结构、制作以及机械化装料、运输和机械化抛投等问题，于2004年在河南省兰考蔡集工程54坝进行了大网笼机械化抢险技术现场试验。通过现场试验研发成功了10—12m^3大网笼，利用自卸汽车、挖掘机、推土机、装载机等大型机械设备进行机械化装料、运输和机械化抛投，用10min即可完成装料作业，平均5min有1辆自卸汽车在坝前循环1次。兰考蔡集工程54坝进占试验表明，大网笼机械化作业能快速形成占体。

对应对城市洪涝问题的一些认识

城市化和气候变化让城市洪涝成为常态,频发、广发、急转、重灾的特征显现,应对城市洪涝更加成为广泛重视的研究主题。以往研究成果大多集中在对洪涝发生发展的机理认识和城市建设中的防御体系加强与改造方面,交叉应用现代信息技术的研究成果也不少,但城市洪涝作为自然灾害的一种,目前的应对成效还有很大差距。在相当长的一个时期内,就现存的应对条件,特别是当前急需要见效,研究者把重点放在机理研究和城市基础改造就不妥当,要把城市洪涝按突发事件对待,强化应急应对才是上策。本文遵循分治与综合思想,建议整合信息、计算、经验资源,探索与事件特征和过程相适应的情景组合、事件主题、模型方法组件、应对预案、模拟调控等的集成应用,提出了快速适应、不断积累、知识智慧服务的城市洪灾应对新模式。