城市新区极端雨洪汇流淹没特性与致灾机理调查研究——以郑州“7.20”特大暴雨(郑东新区)为例

近年来全球极端暴雨发生的可能性与不确定性提高,增加了城市遭遇特大洪涝灾害的风险。城市雨洪与河道洪水有显著差异,灾后雨洪信息快速采集与调研对认清雨洪特性与致灾机理尤显重要。本文以郑州2021年“7.20”特大暴雨为例,结合郑东新区地理与社会环境特点,采用野外调查测量、口述记录、多源数据分析、数值模拟对比相结合的方法开展了城市雨洪汇流淹没特性及致灾机理的调查研究。针对城市雨洪洪痕特征,拟定调查基本方法与适宜工作程序,根据调查区93处洪痕数据绘制了区域雨洪淹没分布图,分析了城市雨洪峰值水位分布特征及调查区汇流特性,探索了道路雨洪汇流流速及行洪道路阻力参数的确定方法。研究表明,城市雨洪地表主要泄流通道是街区道路,汇流方向受连续阻水、导水建筑与路网布局影响,雨洪淹没深度分布与下垫面条件和雨洪汇流特性有关。致灾机理研究分析表明,极端暴雨汇流远超城市排水管网泄流能力,雨洪选择阻力小的街道快速行洪,街道交汇处壅阻引起局部积水严重,这是极端暴雨致灾的直接诱因;而城市新区水系泄洪排涝关系不协调以及清障不力,导致城区河流行洪不畅,干支流异常高水位的顶托,严重降低了管网排涝功能,则是城市雨洪严重积涝致灾的深层原因。研究成果可为城市雨洪调查标准方法的建立与城市新区防洪排涝体系规划提供技术参考。

大型输水隧洞出口扩散段非稳流态研究

【目的】研究水流从有压隧洞到无压明渠扩散段过渡时非稳流态产生机理与改善措施。【方法】本文依据流动相似原理与边界层控制理论,以某大型输水倒虹吸出口过渡段为例,通过水力模型试验分析了扩散段边界层分离及衍生的回流干扰、主流不稳、水流波动特性,研究了不良流态引发的三类附加紊动效应。【结果】①扩散段边界层分离使大量漩涡被主流卷吸,产生附加能耗、衍生波叠加,干扰扩散段平稳过流。②在扩散段增设导流墩抑制了边界层分离,消除合流区涡旋脱落与旁侧回流,消波率达45%~70%,扩散段末端波动强度由1.11 m降为0.20 m;理顺了扩散段流路。【结论】在扩散段设置导流墩的消涡降波作用明显,B型导流墩具有更好的流态改善与能耗降低效果,流速分布沿程调整均衡。