基于MIKE URBAN模型研究设计暴雨雨型对城市内涝的影响

以成都市中心城区某内涝频发区为研究区域,应用MIKE URBAN模型研究设计暴雨雨型对城市内涝的影响。通过模拟不同重现期和雨型的设计暴雨条件下城市排水管网的节点溢流情况,并对溢流总量、易涝雨水井溢流时间变化情况和管网溢流空间分布变化情况进行对比分析。结果表明:重现期大于20年,设计暴雨雨峰系数越小,排水管网溢流总量越大;设计暴雨雨峰系数越小,易涝雨水井处溢流程度越严重,其影响程度随重现期增大而减小;设计暴雨雨峰系数越大,管网溢流点数量越多,相应的内涝灾害等级越高,内涝积水影响的空间范围越大。本文在揭示暴雨雨型与城市排水管网溢流规律的同时,验证了四川省水文手册中成都市中心城区设计暴雨雨型的合理性,对城市排水防涝工作具有一定指导意义。

LID径流控制效果对设计暴雨重现期的响应

为分析不同重现期降雨与径流控制率的变化规律,以西咸新区典型海绵建设小区为例,采用基于GPU加速技术并耦合了管网系统的二维城市雨洪过程模型,对该小区不同重现期设计降雨条件下的径流控制效果变化规律进行量化分析。结果显示:通过与实测资料进行对比验证,模型模拟的流量与实测流量过程吻合度较高;随着降雨重现期的增大,径流控制率逐渐减小;在1年一遇降雨条件下,径流控制率为82.5%,100年一遇条件下,径流控制率降为29.5%;随着重现期的增大,径流控制率的差值逐渐减小,径流控制率减小的趋势逐渐平缓。

城市雨水管网与地面流的一、二维集成模拟研究

采用MIKE Flood集成模型,以北京市亦庄经济技术开发区为案例,针对现状和未来建设人工湿地两种情景,对1年、5年、10年暴雨重现期下的淹没特性进行了雨水管网和地面流的一、二维集成模拟。模拟结果表明,在现状条件下,3种暴雨重现期都会产生淹没区域,尤其是在5年以上重现期时整个区域的10%都会被淹没;未来建设人工湿地可比现状减少20%左右的淹没面积,但其作用范围是人工湿地上游区域,对其他区域则没有明显作用。利用这些结果可进行暴雨危害的风险评估,并对各种工程方案进行比较分析,以寻找减轻暴雨淹没损失的最佳途径。

基于网络最大流的城市雨水管网系统脆弱性评价

为了对城市雨水管网系统进行针对性的改建,在暴雨天提高事故抢修速度,需要对城市雨水管网系统进行脆弱性评价并找出脆弱管段.首先介绍了城市雨水管网系统排出雨水的干扰因素,提出了城市雨水管网系统脆弱性的概念,并逐一分析了影响城市雨水管网系统的因素,综合考虑各方面因素,建立了城市雨水管网系统的脆弱性评价模型.在此基础上,结合图论中网络最大流理论,寻找城市雨水管网系统中的脆弱管段.最后以西安某高校的雨水管网系统为例进行研究,测得了该高校雨水管网系统的脆弱度为0.877,证明该区域雨水管网脆弱性较低,不易形成内涝,并找出该高校雨水管网的脆弱管段.

排水管网结构概化对城市暴雨洪水模拟的影响

排水管网是城市暴雨洪水模拟中的关键因素,但受到数据和模型的限制,管网结构通常被概化考虑。本研究构建了强化汇流过程的精细城市雨洪模型(REDUS),以清华园为研究对象,采用了路/管单层排水系统和路管双层排水系统两类模拟方案,定量分析了典型暴雨情景下的管网排水作用及管网结构概化的影响。结果表明:排水管网主要起到快速、定向的排水作用;管网结构概化会低估洪水过程的洪峰及洪量,与使用全管网相比,仅采用骨干管网在单层系统中会使洪峰和洪量均降低27%,在双层系统中会使洪峰降低37%～56%,洪量降低18%～32%;双层系统能提供更可靠的城市雨洪过程,但需要应用更精细的管网数据。研究成果为海绵城市建设中如何评估排水管网的作用提供了工具和建议。