基于微博大数据的广州内涝时空分布特征分析

随着气候变化和城市化,城市极端降雨事件频发,“城市看海”现象层出不穷,分析历史城市内涝时空分布对城市内涝的防治具有重要意义。在分析2017—2021年广州市暴雨时空分布特征的基础上,以微博数据为切入口,通过爬虫技术获取广州市2017—2021年的历史内涝信息,分析其内涝时空分布及其对暴雨的响应情况。结果表明：广州市内涝主要发生于主城区(越秀区、荔湾区、海珠区、天河区),内涝影响程度以其为中心呈四周扩散减弱态势;2018年广州市内涝最为频繁,其次为2020、2019、2021年和2017年;月份上,广州市内涝主要发生于5月和6月;大部分的市辖区内涝年际变化情况与广州市整体变化情况相似,但少部分市辖区(如黄埔、增城和从化)不太一致,内涝分布总体上与暴雨分布一致,但不完全相同,这与各区城市化程度、管网排水能力等因素有关。研究成果可为广州市内涝防治工作提供有效的参考。     

城市内涝的集合应对体系

<正>受全球气候变化和城镇化进程加快的双重影响,近年来城市内涝突发、频发、广发,"逢暴雨就内涝"和"城市看海"成为大众口头禅。城市内涝已严重威胁到城市居民生命和财产安全,危害城市生态文明建设,成为制约城市健康与可持续发展的瓶颈。笔者认为,在城市内涝问题上,关键是如何科学应对。工程措施是根本,非工程措施不可或缺,为此,提出一套集"预估-预报-预警-预案"为一体的城市内涝四预集合应对体系。     

不同暴雨情景下的城市内涝响应特征分析

针对近年来频发的城市暴雨内涝灾害问题,以广州长湴地区为例,构建了基于SWMM和LISFLOOD-FP的内涝耦合模型,结合历史暴雨事件提出一种新的短历时暴雨过程设计方法,在此基础上设计了114种暴雨情景,探讨了不同暴雨雨型和集中度条件下的城市内涝响应特征。结果表明：单峰雨型下的溢流和淹没情况比双峰和均匀型要高;在单峰雨型中,峰后型暴雨的溢流峰值最高,峰中和峰后型暴雨的溢流总量较大,峰后型暴雨导致的整体淹没情况较严重;重现期小于50 a时芝加哥型(r=0.7)暴雨导致的淹没情况最严重,而重现期大于50 a时单峰Ⅱ型(峰后型)暴雨的淹没情况最严重;重现期为100 a时单峰Ⅱ型的淹没范围及水深比芝加哥型(r=0.7)暴雨分别高8%和64%;暴雨集中度每上升一个等级,溢流及淹没情况明显加重;目前常用的芝加哥雨型在一定情况下存在低估内涝的风险,建议在内涝分析时进一步考虑更危险的雨型以及暴雨的集中度。     

平原城市高度建成区暴雨内涝模拟及防治研究

针对平原城市高度建成区暴雨引发的城市内涝问题,以珠三角城市东莞市为例,基于MIKE FLOOD平台,利用MIKE URBAN、 MIKE 11和MIKE 21构建了城市内涝耦合模型。同时,结合历史暴雨事件提出一种长历时暴雨设计雨型,分析50 a一遇设计降雨重现期下东莞市中心城区暴雨内涝过程和积水特征,提出改善“大排水系统”排水能力的内涝治理措施并评估其实施效果。结果表明：东莞市中心城区内涝的主要原因为河道水流顶托及道路排水不畅,河道拓宽整治结合道路竖向调整可使管网溢流程度降低45%,内涝淹没面积减小73%。提高研究区内河、道路排水通道等“大排水系统”的排水能力对改善研究区域的内涝现状效果显著。研究成果可为平原城市高度建成区的内涝治理提供技术支撑。     

基于低影响开发模式的南方内涝城市防治研究

我国城镇化的快速发展增加了城市的不透水面积,导致很多城市尤其是南方城市在夏季汛期容易出现内涝灾害.为有效降低我国南方城市内涝灾害的负面影响,依托广东省某市的中央公园区域水环境治理项目,基于SWMM模型对区域降雨情况展开分析,对比包括下凹式绿地、透水路面、绿色屋顶和LID组合3种方案对降减小区域洪峰总量的应用效果.结果表...     

平原河网区公路工程水土保持监测工作初探

浙江省平原河网地区水系密布,降雨丰沛,在项目开发建设过程中极易使水土流失入河,造成河道淤积,影响河道防洪功能。通过对平原河网地区生产建设项目水土保持监测重点、难点进行分析,提出相应的对策建议,为平原河网地区的水土保持监测工作提供一些实践经验。     

基于水力模型的城市内涝治理问题诊断研究

开展详细的致涝原因调查分析并判别不同致涝因素的贡献程度,是科学制定内涝治理方案、系统解决城市内涝问题的前提。本文以致涝因素复杂的北方某城市为典型案例,采用排水系统水力模型作为诊断工具,在对“区域流域-城市-设施”系统进行综合分析的基础上,探索通过设计、构建模拟情景,比较情景内部和情景之间的结果差异,基于不同的情景差解析出不同的影响因素,识别评估影响差别,从而衡量相应因素之间的重要性,诊断导致内涝的关键成因,为在整个城市层面上科学制定“因城施策”的系统化实施方案提供依据。通过案例对比模拟发现：(1)排水管网系统存在薄弱环节,可在空间上对其进行指认;(2)盲目扩大排水泵站规模对缓解城市内涝作用很小,首先应认真排查管网系统内部排水能力瓶颈;(3)河道顶托、排口倒灌是加重城市内涝的重要原因,对此应健全多部门联排联调机制,保障城市排涝能力。     

下垫面变化对城市内涝的影响

采用美国农业部提出的SCS水文模型计算产流、二维非恒定流公式计算汇流、概化排水管网计算排水,构建了城市洪涝灾害积水模型。以蚌埠市为例,通过分析2006年与2014年的土壤及下垫面资料,确定产流关键参数,计算20年重现期降雨条件下的城市积水情况,对比分析了下垫面变化对内涝灾害的影响。     

基于监测与模型的滨海地区海绵城市建设径流控制及内涝治理效果评估

随着海绵城市建设的持续推进,如何准确评估海绵城市建设的效果备受关注.虽然国家已出台《海绵城市建设评价标准》(GB/T 51345—2018),但目前仍缺乏系统监测数据及定量化评估的实践案例及相关经验.为此,选取深圳市坝光西侧片区为研究区域,在源头项目和典型排水分区的雨水排放口设置在线流量计,定量评估海绵城市建设设施在项...     

城市内涝与防汛抢险分析

分析城市建设发展和城市内涝现象之间的内在联系;简述了在汛期抢险过程中应该关注的实施要素;对城市内涝做出了远景展望.     

平原感潮河网区域城市洪涝分析模型研究

为开展平原感潮河网区域城市的洪涝分析,综合考虑了该类型区域河流密度大、具有城市的特殊下垫面以及市政排水对洪涝的影响等特点。以城市主干河流、堤防等交汇包围的区域为单元提出了河网排涝单元模型,以排水分区为单元按照其排水能力建立了排水概化模型,并与模拟主干河道和道路、模拟地面的洪水演进模型耦合,建立了平原感潮河网区域城市洪涝分析模型。以上海市浦西防洪保护区为例,开展了上游河道洪水、风暴潮及区域降雨和防洪工程调度综合影响下的洪涝分析。结果表明,黄浦公园等站潮(水)位过程与实测基本一致,苏州河、淀浦河、西大盈港等河流发生漫溢,与实际情况基本相符。研究成果对平原河网地区城市洪涝模拟具有参考价值。     

降雨时空不确定性对城市河道洪水的影响

针对降雨时空不确定性严重制约洪涝模型模拟精度的问题,在深圳市布吉河流域研究降雨中心、降雨移动方向等时空特征对洪水过程的影响。利用2018—2020年的降雨监测数据,划分并筛选出116个大雨以上的降雨场次,进而对每个场次通过空间平均化处理和时间同步处理,分别构建空间平均和雨峰同步降雨过程;利用城市洪涝模型模拟116个降雨场次在实际降雨、空间平均、雨峰同步3种时空分布下的洪水过程;分析降雨中心和降雨移动方向对洪峰流量、洪水过程的影响。结果显示：经过空间平均化处理后,产生的洪峰流量较实际降雨模拟得到的洪峰流量变化范围为-43.9%～34.7%,而且当实际降雨中心位于流域几何中心下游时,模拟得到的洪峰倾向于偏高;经过雨峰同步处理的降雨较实际降雨模拟得到洪峰流量变化范围为-33.7%～20.0%,洪峰变化范围与降雨中心移动方向有较强的相关性;洪水过程与洪峰流量变化相对应,表现为洪峰增加、洪水持续时间缩短,或洪峰降低、洪峰持续时长增加。研究结论可为洪涝模型输入的降雨过程构建提供依据,为河道洪水风险评估、洪涝过程实时模拟提供借鉴。     

城市洪涝试验研究进展

城市洪涝物理试验与原型试验是开展数值模型验证及提高预报预警精度的重要手段。从城市产流过程、地表洪水演进以及地表径流与管网水流交互三方面,综述了近年来国内外城市洪涝试验的研究进展。针对目前城市洪涝试验研究中存在的不足,指出今后应完善现有城市产汇流过程相关机理方面的试验研究,深入研究地表与管网垂向交互过程,加强与城市洪涝期间的流动行为密切相关过程的定量试验研究。     

水工程调度与低影响开发协同作用下典型城市片区洪涝过程模拟——以福州市为例

城市水工程调度与低影响开发措施，在应对城市暴雨洪涝中发挥了重要作用。本文以沿海城市福州主城区晋安河片区为例，构建一套综合的水文水动力模拟框架，从全域视角分析实时控制调度下的洪涝响应特征，并选择典型社区，从社区尺度下分析低影响开发措施与水工程调度协同作用下的洪涝过程。结果表明，全域尺度下，通过上游水工程联合调度可以有效控制下游内河水位，距离琴亭湖更近的晋安河主河道断面相比于下游断面，其断面水位变化受实时调度方案影响更为明显。在未考虑河道漫溢时，联合调度对河道水位的影响明显大于对内涝淹没的影响。在社区尺度下考虑河道漫溢时，低影响开发措施与水工程调度对内涝淹没的协同作用明显。在重现期为100 a、历时为2 h降雨下，协同治理前后，淹没面积由7.57 hm~2减少至4.85 hm~2;在苏迪罗台风降雨数据驱动时，协同治理前后，淹没面积由22.87 hm~2减少至9.83 hm~2。研究成果可以为城市防洪减灾应对措施提供一定的参考。     

平原地区城市河网水环境改善的补水调度策略研究——以天津市中心城区河网为例

针对平原地区城市河网中存在的补水效果差、水质不达标等水环境问题,采取问题解析-方法优化的思路开展河网水环境改善的补水调度策略研究,提出了融合现状模拟和成因分析、补水调度策略验证、补水调度实施方案的研究思路。以天津市中心城区环城河网进行实例应用,基于现状问题解析揭示了河网水质不达标原因,按照保持现有工程措施及增设工程措施的顺序提出了适用的推荐补水调度策略,并基于推荐补水调度策略提出了年度整体实施方案及实际实施方案,其中年度整体实施方案对应的年度补水调度总需水量为3.19亿m3。研究表明本文提出的补水调度策略研究方法可利用有限的补水资源有效地改善水环境,可在其他平原地区城市河网中进行推广。     

基于情景模拟的闽三角城市群承洪适灾网络构建及规划响应策略

为降低洪涝灾害的风险,基于韧性承洪的理念,构建闽三角城市群承洪适灾网络体系。在明晰既有研究不足和学科需求的基础上,阐述了由自然生态适灾系统和社会适灾应急系统两个层面构成的生态-社会适灾网络理论;确立了结合机器学习的洪涝灾害情景推演、结合成本路径计算的绿色基础设施网络构建、结合空间图形分析的疏散通道网络构建、结合定性分析的适灾规划响应策略构建4项核心技术流程。从闽三角城市群生态适灾网络和社会适灾网络的视角出发,划定适灾基底与预警范围;构建基于绿色基础设施网络与疏散通道网络有机结合的“生态-社会”综合适灾网络,并围绕网络构建结果,提出基于网络优化的规划响应策略。本研究丰富了城市群尺度承洪适灾网络的理论框架和构建方法,为实现洪涝灾害韧性防控和交叉学科技术融合提供借鉴与参考。     

高密度城市暴雨洪涝治理理论框架及其应用研究

高密度城市洪涝高标准设防与用地高度紧张矛盾突出。本文通过分析传统洪涝治理模式特点及其应用于高密度城市的局限性,从目标、内涵、方法等三个层次,构建了高密度城市暴雨洪涝治理理论框架,破解了传统洪涝分治模式难以实现洪涝防治标准大幅提升和系统达标的难题。将上述理论框架应用于深圳市深圳河流域,开展了实证研究,其结果表明,运用本理论框架进行洪涝治理工程规划设计,既满足高密度城市化地区经济性和约束性原则,又能实现洪涝共治、系统达标,可为我国城市洪涝治理提供新的思路和借鉴。     

平原河网区水系连通改善水环境效果评估

河流水系是城市重要的资源和环境载体,经济社会快速发展的同时,城市发展与水环境保护之间的矛盾日益突出,尤其是平原河网地区,由于地貌条件制约,城市河道水环境改善难度大。城市水系的可持续发展将直接关系到城市乃至整个社会的健康发展,贯彻现代水系治理思路,通过水系连通促进水环境的改善成为城市治水的重要一环。论文选择常熟市城区作为研究区,以引水实验与水量水质模型作为技术支撑,找出水系连通改善水环境的关键问题,基于此整合水系结构连通性与水力连通性概念,提出水系连通度评价方法。引水实验成果表明,骨干河道水流交换通畅,重要河道水质在引水实验中改善率平均在20%~30%,但主城区河道存在连通受阻。河道连通性的提升与水利工程的合理调度对于以水环境改善为目标的连通体系有着重要影响,以本文两个连通情景为例,河道的整治使得结构连通性增强,河道水质平均改善率提升至30%~50%。从连通性指数的变化来看,结构性连通的提升提高了调水效率,极大地促进了水力连通与水质改善。论文建立的水系连通改善水环境的方法体系能够为水系连通决策提供理论依据,对我国城市水系连通实践提供参考。     

基于物理模型实验的城市道路雨水口平立结合改造对积水防涝影响研究

道路雨水口是城市排水系统的重要组成部分,其泄流能力直接影响城市道路的积水程度。北京在“十四五”期间将对全市23万处雨水口进行平立结合改造。为保障雨水口改造的效果,开展了偏沟式雨水口和联合式雨水口物理模型试验。通过377组工况试验,研究了雨水口是否按规范要求比周边地面下沉3 cm、雨箅子形式、雨箅子堵塞程度、雨水管道淤堵程度、道路积水深度等因素对雨水口收水率和泄水能力的影响。结果表明：(1)雨水口箅面标高是否按规范下沉对道路积水内涝影响较大。(2)在排水管道能力充足的情况下不同雨箅子形式对下沉雨水口的收水能力影响不大。(3)道路积水一定深度后雨水口的过流能力决定于与其连接的雨水管道自身的排水能力。(4)雨箅子堵塞情况下,联合式雨水口的泄流能力要强于偏沟式雨水口。(5)联合式雨水口的抗堵塞能力明显优于偏沟式雨水口。依据实验结果提出了通过雨水口平立结合改造治理积水内涝的建议,研究成果可为道路雨水排水系统的设计、建设和改造提供理论参考和技术支撑。     

城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值

城市排水管网、沟渠、河湖水系是承纳、转输、调蓄暴雨径流的重要基础设施，在应对城市暴雨内涝中发挥着至关重要的作用。城市排水防涝基础设施受设计标准、运行维护水平、城市下垫面环境变化等多重因素的影响，其自身应对暴雨的能力差异较大。科学量化城市排水防涝设施的应对能力对城市洪涝预报、预警和应急调度十分必要。本文提出了城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值，即：雨水管渠排水能力阈值、内涝防治系统应对能力阈值和应急设施防御上限阈值。这三个阈值通俗讲就是“不积水”阈值、“不内涝”阈值和“不失防”阈值。基于郑州2021年“7·20”特大暴雨灾害的调研结果，对三个阈值的表征指标和确定方法进行了初步探讨。结合文献调研，对北京、东京、深圳等城市对应阈值进行了分析量化，对暴雨量级超过不同阈值标准后的防控策略进行了探讨，提出了城市排水防涝阈值协同提升途径，可为城市极端暴雨的防控提供决策参考。