北京城市洪涝模型建设与典型示范

伴随城市快速发展,城市不透水面积持续增加,使得在同等降雨条件下流域内洪峰流量增加、峰现时间缩短,洪涝灾害威胁扩大。城市水利工程众多,虽然城市排水管网和河道都经过全面整治,但随着城区面积增加,城区防洪排涝河道和管网的服务范围、下垫面状况、排水单元和沟渠、支流发生了显著改变,河网的产汇流过程也发生了较大变化。针对城市洪涝灾害发生的复杂性和不确定性特点,提出北京市洪涝模型构建技术框架,并以清河流域为典型流域构建洪涝模型,分别从不同下垫面和降雨条件下河网排洪能力复核、河道防洪预警指标细化、城市洪涝风险量化等方面构建基于洪涝模拟的城市防汛安全调度技术体系。     

基于SWMM的南昌青山湖片区内涝积水模拟

对江西省南昌市青山湖区的排水管网、道路和河道水系等进行了概化,采用SWMM软件对重现期为1,2,5,10 a一遇和50 a一遇的暴雨排水情形进行了模拟,得到了积水深度、积水面积和积水时间等因素,在衡量内涝积水严重程度时需综合考虑。结果表明,排水管网淹没出流时的顶托作用是导致内涝积水的重要原因。对于该区域,城市排水管网半淹没出流和自由出流对排水能力影响不大,但淹没出流导致管网排水能力急剧下降。     

城市排水管网与内部河道耦合模拟研究

基于城市排水管网模拟系统(DigitalWater Simulation),将城市内部河道与排水管网相互关联,分析河道水位与流量控制对城市管网排水能力以及上游区域积水内涝的影响。模拟结果表明,河道在高水位条件下,会对排水管网排水产生顶托作用,造成上游检查井液位上升,雨水管道充满度上升、流速下降,同时地表积水淹没范围扩大,积水深度增加,淹没持续时间增加。因此,应在雨水管网模拟评估时,将排水管网与城市内部河道进行耦合模拟评估,分析不同控制水位对排水系统的影响,确定汛期城市内部河道的合理运行水位,通过河道水工设施的动态调控,增强城市的排水防涝能力。     

基于InFoWorks ICM模型的城市片区排水防涝方案优化研究

以天府新区某中央商务区作为研究对象，利用InFoWorks ICM模型模拟100年一遇最不利1 h降雨时，该区域现状城市水系排水能力以及内涝分布情况。根据模拟结果，对区域排水防涝系统进行优化。通过调整“规划待建河道路径+局部区域排水方向”的优化方案实现城市排水防涝的综合性系统解决方案。优化方案减小了规划待建河道的规模和埋深，最大程度地利用现状湖泊的调蓄空间并发挥了现状排水管网的调蓄和排泄能力，使得极端降雨条件下的区域排水防涝风险可控。     

基于空间展布式社经数据库的洪涝灾害损失评估模型研究

本文在总结近年工作经验的基础上,通过对洪涝灾害造成损失的影响因素分析和损失定量评估所需的合理空间尺度分析,研究了分别适合于城市和农村的社会经济资料空间展布方法和社会经济空间数据库,以及以此为基础的洪涝灾害损失定量评估模型。模型考虑了城市与农村的差别、受灾体的分类、淹没水深、淹没历时,预警时间等因素对洪涝灾害损失的影响。模型可以用于洪涝发生前损失的预估以及洪涝灾害发展过程中的损失评估。     

城市洪涝模型及CPU-GPU异构并行计算技术研究进展

在全球气候变暖和城市化背景下，城市洪涝问题日益严峻。为尽可能减少城市洪涝灾害造成的损失，提高城市对突发性强降雨事件的应急处理水平，开展城市洪涝数值模拟技术研究具有十分重要的意义。本文从城市洪涝精细化和高效模拟角度出发，综述了城市洪涝模型、CPU-GPU异构并行计算的研究进展，系统总结了产汇流模型、一维河道/管网模型、二维地表模型、耦合模型、快速城市洪涝模型的构建方法和CPU-GPU异构并行计算的关键技术。针对当前城市洪涝模型研究中的不足之处，需要开展城市洪涝过程全物理机制模拟研究，深入分析全水动力城市洪涝模型的适用性、模拟精度和计算效率；还需基于异构并行计算技术，实现城市洪涝模型一维河道/管网、二维地表淹没的快速模拟，为城市暴雨洪涝精细化与高效模拟奠定基础。     

福州晋安河片区海绵改造对城市内涝的影响

为研究海绵改造对城市洪涝的影响,有效提高城市对洪涝问题的韧性,对福州市晋安河片区海绵改造效果进行分析。基于InfoWorks ICM模型对片区管网、地表、河道进行耦合模拟,设计了7种海绵改造方案,对各方案计算结果进行评估,并进一步选择琴亭湖附近典型排水片区,量化分析了海绵城市建设与湖库联合调度协同措施下片区的内涝响应。结果表明：构建的洪涝模拟模型能有效模拟晋安河片区暴雨内涝过程,不同的海绵改造措施对最大淹没面积、溢流节点数、超载管道数以及主河道不同断面水位的影响有所不同;全域海绵改造与管网优化组合的方案作用下,模拟得到的海绵改造综合效益最优。苏迪罗台风降雨驱动下,典型排水片区在无海绵改造措施下的总淹没面积为22.87 hm²,采用可持续的城市排水系统(SUDS)措施后,淹没面积减小为22.48 hm²,进一步加入调度规则,总淹没面积减小为9.83 hm²,仅采用源头海绵改造措施在面对极端降雨时效果有限,结合SUDS与湖库调度可以有效减缓内涝问题。     

基于GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析

针对暴雨导致的城市内涝问题,采用GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析计算方法,对郑州市暴雨内涝淹没范围和淹水深度进行了模拟分析,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了暴雨洪水淹没分析模型,对重现期分别为0.5、1、2、5、10 a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行了模拟。结果表明:郑州市区总体排涝标准较低,排涝能力严重不足;该模型能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度,在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。     

快速城镇化形势下广州市洪涝安全评估——以从化小海河片区为例

随着城市化进程加快,洪涝灾害频发,为从根本上解决城市洪涝问题,需在规划设计阶段开展洪涝安全评估工作.以广州市从化小海河片区为例,构建基于InfoWorks ICM的一二维耦合模型,提出3种调蓄容积计算方法,并从防洪和内涝等方面对该片区规划建设后的洪涝安全进行评估.分析结果表明,规划建设后该片区的河道水系进行了局部调整,...     

防洪排涝排水一体化模型在洪水风险图编制中的应用

随着城市洪涝灾害频繁发生,编制洪水风险图已成为当前国内外城市防洪减灾工作中重要内容,它可反映区域洪涝成因、量级、特性、危及对象及应急对策等风险信息分布特征。采用水力学方法构建水力学模型模拟研究区域洪水演进情况是洪水风险图编制常用的方法,通过构建考虑河道、城市地下管网、排水系统设施、阻水建筑物、水利工程及调度的防洪排涝排水一体化模型,将城市防洪排涝与排水有机结合,并兼顾流域与区域风险,通过历史降雨对模型进行校核验证,保证模型的可靠性。模拟计算了景德镇市城区因超标准洪水导致防洪墙溃决或城市暴雨可能发生的受淹和积水情况,并根据计算结果绘制洪水风险图,对景德镇市预防外围洪水、降低城市内涝洪水影响及土地利用和城市发展规划等提供决策依据和技术支持。     

基于城市雨洪模型的市政排水与水利排涝标准衔接研究

针对目前存在的市政排水与水利排涝两个标准的衔接仍无规范统一方法的问题,以广州市东濠涌流域为研究区域,采用城市综合流域排水模型Info Works ICM建立东濠涌流域管道、河道及地面二维耦合模型,分析计算市政排水1年一遇与水利排涝5年一遇以及市政排水1年一遇与水利排涝10年一遇两种情况下的标准衔接关系,为城市排水防涝规划设计提供技术支撑。结果表明:1年一遇市政排水标准与10年一遇水利排涝标准的组合能够满足流域涝水顺利排除的要求,但管道排水口底高程距河底高程的距离过短也会对管道的水位顶托产生一定影响,故建议城市排水管网的规划建设应至少保证排水口底高程高于河道底高程0.5 m以上。     

石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型应用

近年来石家庄市极端天气逐渐增多,局部短历时强降雨的发生愈加频繁,造成城区大范围积水,损失严重。基于高精度DEM数据,采用小尺寸结构化网格建立石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型。模型精确反映了房屋建筑、城市道路、立交系统和排水渠系等典型城市地物;采用分区径流系数和糙率体现不同下垫面的影响;通过将排水分区精细划分至各雨水干管实际控制街区模拟管网实际排水过程,并设置点源模拟城市立交泵站。模型高精度地模拟了该市主城区房屋阻水、庭院雨水出流、地道桥等低洼处汇水积涝、路面行涝、管网排水以及泵站抽排水等具有典型城市特征的水流现象,计算统计了城区积涝面积、积水点及积水路段。将该市内涝危险性等级划分为高、中、低三级,结合模拟结果进行风险分析及等级划分,分析结果为石家庄市防涝减灾工作和内涝风险管理提供信息支持,具有重要实用价值。     

Recent Flood Control Measures for Urban Rivers in Japan: Case Study of the Kanda River in Tokyo

ABSTRACT

Recently, floods occurred frequently almost everywhere in urban areas in Japan. These urban disasters became an important social problem. In the present study, we investigated floods on the Kanda River in Tokyo. The history of flooded areas, and flood control projects in progress, involving river improvements, expansion of sewerage projects, and urbanization, are reviewed. We also have presented our recent survey results for the flood of August 27, 1993 that occurred in the Kanda River Basin. Hydraulic and hydrologic impacts of historical floods are also given, including an investigation of the economic and social impacts. In urban areas, it is difficult to increase the width of the river. Thus, river improvement works essentially consist of the use of underground diversion channels. In Tokyo, Takadanobaba, Edogawabashi, and Suidobashi diversion channels have been completed. Regulating reservoirs along these rivercourses have been constructed in the Myoshoji River Basin and Zenpukuji River Basin. It is quite difficult to buy land along river courses in Japan. An interesting decision was recently made about the 75mm Plan, which introduces a new method for an underground river; the so-called Tokyo Loop 7. The underground river consists of a pipe having a diameter of 10.0–12.5 m. Loop 7 starts from the upstream section of the Shirako River; and draws flood water from ten different rivers, including the Myoshoji, Zenpukuji, and Kanda rivers. The total length of the pipe is 30 km. The flood water through Loop 7 is pumped out to Tokyo Bay.     

杭州市城西地区洪水出路研究

杭州市城西地区地势低洼,上承山水,下受杭嘉湖平原河流水位顶托,为易受洪涝灾害地区。以抵挡2007年"罗莎"台风洪水为目标,根据城西地区水系分布、城市布局,初步提出了洪水外排、湿地调蓄、建圩挡水的排涝布局及10种洪水出路方案。对10个方案从水位、水量、工程投资、对周边地区影响、政策处理等方面进行比较,最终提出以建设西溪湿地至钱塘江的地下排水通道、西溪湿地内部调蓄、分区建圩的组合方案为推荐方案。经分析认为,推荐方案可有效减轻杭州市城西地区的洪涝问题。     

鄂州市洪涝灾害原因分析及对策

湖北省鄂州市地位长江中游南岸，境内地势低洼，属平原湖区，历史上曾多次发生较大洪涝灾害，解放后也经常发生外洪内涝．产生洪涝灾害的原因有：（1）内湖溃水不能及时排出；（2）降雨造成内湖水位上升；（3）江堤抗洪能力低；（4）湖堤防洪标准低；（5）围湖造田使湖泊面积减少；（6）排涝标准低；（7）病险工程多等．解决问题的对策有：狠抓整治加固，提高长江干堤和重要湖堤的抗洪能力；制定合理调度方案，适当扩大调蓄面积，部分一级排涝站增容；加强防洪排涝工作的“软件”建设等．     

长江防洪在湖北经济发展中的战略地位

湖北省是长江防汛的重点省份.湖北长江防洪形势严峻的主要原因是长江上游的洪水来量大于荆江河段允许通过的安全泄量,江湖关系变化,围湖、围滩造田减少洪水调蓄的面积,通过对湖北省新中国成立以来特别是1998年长江大洪水以来,长江防洪体系建设对社会经济产生的巨大影响和存在的主要问题的分析,提出了进一步加强长江防洪体系建设的建议.     

日本城市防洪减灾综合措施及发展动态

简介日本城市防洪减灾体系的形成和发展过程。认为日本城市防洪减灾体系的形成争发展与日本社会经济的发展密切相关,经济发展为提高防灾能力提供了物质保障,而社会防灾能力的提高既促进了流域土地开发利用,又对防洪体系提出了更高的要求。从修建水库、整治河道、开挖地下河流、建设滞洪区和排涝泵站4个方面阐述日本城市治水的主要工程措施;从提高洪水预测预报水平、提高险情信息传达速度、提高全民防灾意识、制作“可能受灾区域的洪水险情图”、进行重要城市中小河流的洪水预报5个方面阐述日本采取的减轻城市水灾的主要对策。介绍了日本的3个防汛救灾组织:消防部门,防汛团和防汛事务组织,救援自卫队。近年来发生在城市的河流洪水灾害对日本城市防洪体系提出了新的课题,使日本防洪体系向灾害防止兼顾灾害减轻的方向发展;在传统的防洪工程措施的基础上,日本正在研究制定个人、地方和国家共同发挥作用的防洪减灾体系。     

基于SWMM模型的沿海城市内涝模拟研究

沿海地区台风过境时的短历时强降雨可迅速形成地表径流,易导致城市内涝,造成严重的经济损失和人员伤亡。为缓解该问题,本文以福州晋安河流域为例,构建了基于SWMM管网和地面二维积水的城市内涝模拟模型,以研究该区域城市内涝成因及应对策略。实例研究表明,上游库湖泄水抬高内河水位,下游外江涨潮使内河排水不畅,是形成内涝灾害的主要原因。为此提出库湖闸站联合错峰调度方案,有效防止下游江水倒灌。以苏迪罗台风降雨为例,采用该调度方案可减少管网节点溢流量27.44%,缩小淹没面积29.73%,降低内涝严重区河道最高水位1.02 m,有效缓解地表淹没。本研究成果可为福州城市内涝的科学调度提供技术支撑,同时对其他沿海城市的防洪调度具有参考价值。     

基于流域系统整体观的城市洪涝治理研究

针对传统城市洪涝治理洪、涝孤立考虑的弊端,在广州市2020年"5·22"特大暴雨洪涝成因分析的基础上,提出了"洪涝同源"的流域系统整体观,建立了统一市政和水利设计雨型的"大包小、长包短"方法,构建了"城市海绵-市政小排水系统-水利大排水系统"耦合的城市洪涝模拟模型。以广州市某区域洪涝治理为例,研究表明,基于流域系统整体观进行工程布局优化,既满足高度城市化地区经济性和约束性原则,也可实现系统治理、整体达标,有效避免了传统洪涝分治模式存在"因洪致涝、因涝致洪"的弊端,为我国城市洪涝治理提供了新思路。