城市暴雨积水过程的计算方法

通过历时4年的小区试验、理论推演和方法分析对比,基于GIS技术的支持提出了暴雨调蓄水力学物理模型。该模型可模拟暴雨期间的地面最大积水深度、积水时间及积水深度变化过程等,可为城市型水灾害防治管理、内涝灾害风险分析、水灾预警和应急处置提供技术支持。     

城市建筑防暴雨内涝灾害预警系统的设计与实现

城市建设一方面改善了人的生活品质,但另一方面加剧了城市内涝灾害的威胁。大量城市建筑致使地表的持水、内涝灾害加剧,降水超过市政管网的设计流量时,便会发生内涝灾害,严重威胁到城市建筑和人民生命财产的安全。城市暴雨内涝灾害气象预警系统能够为城市的洪涝灾害提供预警,减轻内涝灾害对城市建筑和人员生命的威胁。介绍了城市暴雨内涝灾害气象预警系统的技术特点、总体设计、关键技术以及针对无线通信模块的技术改进,以期为保护暴雨条件下保护城市建筑和市民的生命安全,并为国内同行提供基础技术借鉴和方案参考。     

城市排水防涝地表二维模拟评估方法研究

基于SWMM模型和Digital Water模拟系统构建了城市排水管网和地面内涝耦合模型,模型综合考虑了城市建筑物、道路等复杂城市水文条件,实现了地下一维管网与地表积水过程的动态模拟。该模型可以计算降雨引起的产汇流和管道排水情况,并在排水管网溢流或区域积水时,模拟超载水量在地面的流动、汇集和退水过程。在基础数据较为充分的基础上,该模型可以应用于城市排水规划、内涝灾害预警和评估等管理工作,减少城市内涝灾害损失。     

面向风险管理的深圳市内涝灾害评估系统建设关键问题研究与对策

随着城市化进程的加快,全球极端气候致使暴雨频发,我国各大城市普遍发生不同程度的内涝灾害.深圳市近年来也频繁遭遇暴雨内涝灾害,严重威胁城市安全.针对内涝顽疾,国务院、住建部相继发文,要求加强雨水排放管理,提高城镇内涝防治水平.如何准确预测城市内涝灾害风险,保障城市排水防涝安全,成为城市发展亟待解决的问题.与国内相比,国外发达国家已广泛应用数学模型对排水系统进行规划、设计和管理,其核心是动态模拟降雨作用于城市下垫面后的分配形式和运动状态,进而科学评估城市内涝灾害.深圳市自2014年起,结合空间基础信息平台的基础数据,逐步建立全市排水防涝数学模型系统,并开展了动态维护.本文重点总结了深圳市内涝灾害评估系统建设过程中遇到的关键问题以及解决对策,希望通过此文,能为其他城市开展类似工作提供参考.     

面向预案响应机制的城市内涝可控及推演机制研究

为了最大限度地减少城市内涝灾害给城市居民带来的危害,解决突发暴雨下城市预警系统运行中存在的预案不及时、警备不力等问题,针对居民防灾避险快速决策开展城市内涝灾害警情模拟、诊断及控制研究:1选择代表性暴雨内涝频发城市,利用现有数据资料,基于情景假设模拟城市暴雨灾害;2通过引入径向基函数网络建立灾害分析工具,构建警情诊断模型,利用可拓集合理论解决警情与警兆非线性映射问题,研究城市内涝灾害系统警情诊断中可控程度定量化的问题。以北京某大学校区为研究对象,研制了灾害仿真系统模拟暴雨情境下城市内涝灾害状态,其成果可推广应用于其他城市雨洪灾害管理中,对我国提高突发性城市暴雨内涝灾害应急减灾能力具有实践价值。     

基于物理力学参数的滑坡灾害监测预警系统研究

针对目前国内采用的预警监测系统现状,展开了云南山滑坡灾害监测预警地高原滑坡灾害研究。以云南省昭通市头寨沟为例进行分析,通过土体粘聚力、内摩擦角、土体位移、孔隙水压力、土壤含水量、土层压力等诱因数据—模拟监测区域降雨—渗流—变形滑动的深度演化模型,剖析滑坡灾害由量变到质变,提出滑坡灾害低成本超前预警理论,实现未来较低成本超前预警,为人民群众及重要基础设施提供生命及财产的安全保障。     

基于GIS的南京市暴雨积涝预警系统研究

对城市暴雨积水问题进行了研究,以提高城市暴雨积水的预测预警能力;介绍了基于GIS的南京城市暴雨积涝监测预报系统。充分应用监测实时降水信息和定量降水预报信息,结合城市地理信息数据和数学计算模型,构建针对大城市的暴雨积水预警系统,对城市暴雨积涝过程进行预测和模拟,其结果可为防灾减灾部门制订防灾减灾措施提供依据。     

设计暴雨雨型的选用——以杭州市为例

基于杭州市地形地貌和气候特点,结合实测降雨数据,分析降雨时空分布特征,探讨杭州市雨洪模拟中长、短历时设计暴雨雨型的选用方法,并进行了应用对比分析,以期能为其他城市提供借鉴。短历时设计暴雨雨型建议优先选用P.C法成果,长历时设计暴雨雨型建议优先选用同频率分析方法成果。     

西丰县“山洪”工作分析

西丰县是一个洪涝灾害频发县,洪涝灾害大多是山洪灾害,防御山洪灾害已成为气象工作重点,结合西丰县近年山洪灾害防御工作实际情况,做好西丰县暴雨洪涝灾害风险普查工作,建立起气象灾害预警信息发布平台。做好暴雨的监测预警及发布。继续推进山洪基础工作规范化建设。     

杭州主城区暴雨水淹灾害模拟与影响因子分析

【目的】近年中国多个大中城市突发极端暴雨灾害并导致严重内涝,探究城市暴雨水淹灾害的影响因子并对其进行模拟评估,以探讨城市对暴雨水淹灾害的承载能力。【方法】以杭州主城区为例,利用ArcGIS 10.2重分类中的手动分类法,结合地理探测器模型研究杭州主城区暴雨水淹灾害与高程、坡度、植被覆盖度、非渗透表面丰度、天然水体保持率和距河流距离6个影响因子的相关关系。通过地理加权回归预测6个影响因子作用下杭州主城区水淹灾害的空间分布。【结果】研究结果显示,杭州主城区水淹灾害与城市空间的高程、坡度、植被覆盖度、距河流距离呈负相关关系,与非渗透表面丰度呈正相关关系。杭州主城区暴雨水淹灾害的6个影响因子按影响程度排序为：植被覆盖度＞坡度＞高程＞距河流距离＞非渗透表面丰度＞天然水体保持率。所有影响因子的交互作用均增强了单因子对水淹灾害的影响,并呈现出两两相互增强或非线性增强的关系。从空间分布上看,杭州主城区暴雨水淹灾害呈现多核心分布状态,整体上主城区中部主要为高风险和次高风险区域,其余区域主要为中风险、次低风险和低风险区域。【结论】结合模拟成果和实践应用发现,当城市空间的高程大于40 m,坡度大于10°,植被覆盖度大于60%,非渗透表面丰度小于40%,距河流距离大于500 m时,能够对高风险与次高风险区域严重的水淹灾害起到有效的缓解作用。     

城市强排系统应对城市内涝的改进设计

阐述了在城市内涝的状况下,雨水排水系统的设计优化措施,以及在应对城市内涝中发挥的作用,并在工程实例基础上,从雨水泵站设计、雨水管道工程设计等方面入手,改进了雨水排水系统的设计措施,以减少积水对城市的危害,供同行参考。     

北京市延庆区秤勾湾沟泥石流特征及预警雨量研究

本文以北京市延庆区秤勾湾泥石流沟为研究对象,利用泥石流沟精细调查及历史资料,研究其降雨特征、流域特征、分区特征、物源特征,采用灰色系统关联度方法开展危险性评价研究,建立URCS-CN预警雨量模型,开展预警雨量阈值研究。研究结果显示:秤勾湾泥石流沟危险性评分为0.84分,危险等级为高危险,流域内红色预警过程雨量122 mm、橙色预警过程雨量109 mm、黄色预警过程雨量95 mm、蓝色预警过程雨量82 mm;秤勾湾沟泥石流累计流量与预警流量呈线性关系,前期的有效降雨与短时强降雨呈彼增我减的态势,在红色预警范围左侧为泥石流灾害的低频区,红色预警范围为泥石流灾害的高频区。研究成果为延庆地区该类泥石流单沟预警模型研究和灾害防治提供科学依据。     

城市排水防涝问题的几点思考

简述了城市排水防涝的概念及标准,对城市发生内涝的原因进行了分析,提出了加速雨水源头控制和利用、加快城市排水系统升级改造、设置涝水行泄通道等城市排水防涝措施,以减少内涝灾害的发生。     

Probabilistic modelling of overflow, surcharge and flooding in urban drainage using the first-order reliability method and parameterization of local rain series

Failure of urban drainage systems may occur due to surcharge or flooding at specific manholes in the system, or due to overflows from combined sewer systems to receiving waters. To quantify the probability or return period of failure, standard approaches make use of the simulation of design storms or long historical rainfall series in a hydrodynamic model of the urban drainage system. In this paper, an alternative probabilistic method is investigated: the first-order reliability method (FORM). To apply this method, a long rainfall time series was divided in rainstorms (rain events), and each rainstorm conceptualized to a synthetic rainfall hyetograph by a Gaussian shape with the parameters rainstorm depth, duration and peak intensity. Probability distributions were calibrated for these three parameters and used on the basis of the failure probability estimation, together with a hydrodynamic simulation model to determine the failure conditions for each set of parameters. The method takes into account the uncertainties involved in the rainstorm parameterization. Comparison is made between the failure probability results of the FORM method, the standard method using long-term simulations and alternative methods based on random sampling (Monte Carlo direct sampling and importance sampling). It is concluded that without crucial influence on the modelling accuracy, the FORM is very applicable as an alternative to traditional long-term simulations of urban drainage systems.     

城市化效应对上海短历时设计暴雨强度的影响

了解城市化对短历时设计暴雨强度的影响，对改善市政基础设施的设计、管理有重要意义。利用上海徐汇区40年完整的降雨资料和市郊站点25年的短历时降雨年最大值资料，分别推求了上海市中心城区和市郊区县的暴雨强度公式。通过同一时期中心城区和区县设计雨量的对比，结合气候和地理因素的影响分析，揭示了上海中心城区与市郊短历时设计暴雨强度的差异及其与重现期的关系。在国内目前的设计重现期下，城市化效应对上海城区排水系统的设计标准并无实质性影响；重现期〉1a，则中心城区的设计雨量反而小于郊县，其暴雨强度公式应用于多数区县排水系统的设计不甚安全；南汇区的短历时设计暴雨强度明显大于中心城区，其排水系统设计宜考虑采用当地的暴雨强度公式。     

特大暴雨城市地下空间防灾体系构建的思考

地下空间灾害防控是建设防灾型城市的基础。通过分析河南罕见暴雨诱发地下空间内涝特点,研究城市地下空间致灾因素,提出了相关防控体系构想。首先总结河南特大暴雨和灾情特征,从水文地质条件、地形地貌及城市地下空间排水防涝系统等方面探讨罕见汛期城市地下空间的主要致灾因素;随后从极端天气下地下空间致灾风险评估、灾害防控规划及灾后城市恢复规划等方面提出特大暴雨下城市地下空间灾害防控体系构建方略;最后针对城市地下空间面临的复杂多样性挑战,从生态型城市地下空间规划、科学地下空间防控体系构建及完善地下空间灾害应急救援措施方面阐述构建未来城市地下空间的思考。     

基于CMIP6的多情景上海雨洪风险 时空格局评价及规划响应对策

气候变化带来的雨洪灾害是城市发展的巨大挑战之 一,评估城市未来的雨洪风险并开展有效的规划应对是目前城 市发展的重大需求。未来气候情景下上海极端降水的时空格局 还未得到充分研究。利用第六次耦合模式比较计划(CMIP6) 中12个全球模式气候数据耦合上海市10个气象站点历史数 据,选用Delta降尺度方法预测上海市SSP245、SSP585 情景下的2025—2055和2070—2100年重现期为5、10、 20、50、100年的降水。使用SCS-CN模型模拟得到了多情 景下上海市径流深度,结果表明21世纪末期比21世纪中期最 大径流深度最高增加100%。结合各区域排水能力,划分了上 海市多情景下的雨洪风险等级。结果表明,上海市中心城区排 涝标准较高,雨洪风险较低,而中心城区以外区域风险相对较 高。针对不同风险等级区域,从流域视角统筹城市雨洪设施建 设,合理布局,提出防洪、除涝、雨水排水相互协调的规划响 应对策。     

数据分析技术在特高压直流工程施工中地质灾害预警的应用研究

昌吉-古泉±1100kV特高压直流输电线路工程,以18、19标段作为研究区。对研究区沿线遥感影像数据、地质灾害数据、现场勘查数据和国家气象数据进行收集整理。通过数据分析,确定对输电线路造成威胁的地质灾害点,划分为低、中、高3个等级。建立结合降雨数据的地质灾害预警模型,进行雨量计算,并分析预警模型与地质灾害风险等级的关系。将地质灾害预警信息按照红、橙、黄、蓝4个等级进行预警,为特高压的安全施工提供一定的参考。     

Investigation and numerical modelling of roof drainage systems under extreme events

In April 2003 the UK Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) and a diverse group of interested parties began funding a number of major projects looking at the impacts of climate change on the built environment, transport and utilities. One of these projects, entitled AUDACIOUS, is concerned with the impact of climate change on all aspects of urban drainage systems. The main objective of this project is to investigate key aspects of the effects of climate change on existing drainage in urban areas, and hence provide tools for drainage managers and operators to adapt to uncertain future scenarios. A major element of this work is the development of a set of numerical models to simulate the performance of urban drainage systems under the type of extreme rainfall events associated with climate change. Once developed, it is intended to utilise such models in a diagnostic design capacity, to assist in the formulation of strategies to improve the performance of new and existing urban drainage systems under different climate change scenarios. This paper details the work that has been undertaken at Heriot-Watt University as part of the AUDACIOUS project. To date, this has involved the development of a numerical model to simulate the performance of roof drainage systems (both conventional and siphonic) under extreme rainfall events. The necessary experimental work is described, and the development of the model is detailed. Comparisons between model output and laboratory data are illustrated. Finally, conclusions are drawn regarding the progress to date, and plans for the next stage of the project are outlined.     

城市排水系统的困局与重构

现有雨量计算方法的超范围应用、排水系统内管网设计标准与排水能力不匹配是造成城市排水问题的主要原因。全面提高雨水管网设计标准不仅不能彻底解决城市道路积水问题,还会明显增加排水工程的投资规模。结合排水工程基本特征和排水管网建设现状,为有效应对城市排水问题,需要严格限定雨量计算方法的应用范围,合理配置排水系统不同设施的建设标准,确保城市排水系统的整体排水能力满足设计标准要求。