济南市1972─2016年降水特性

运用线性滑动平均、Mann-Kendall非参数趋势检验、Sen′s坡度、小波分析及多元线性回归方法,选取济南市24个降水站点45年(1972—2016年)逐日降水资料,分析了济南市在年和季节尺度上的降水特征以及降水量的决定性影响因素。结果表明:年降水量以8.23mm/(10a)的速率增加,且呈现出丰枯交替的变化周期,最大主周期为10a;降水量主要集中在夏季,占全年降水量的64.5%,冬季降水占比最小,占全年降水量的3.4%,春、夏和冬季降水具有不显著增加趋势,秋季的降水量具有不显著下降趋势;降水量的年际、春夏季变化主要受降水强度变化的影响;秋冬季变化则主要受降水频率变化的影响。     

基于SWMM和InfoWorks ICM的城市街区洪涝模拟与分析

针对我国城市日益突出的洪涝问题,以福州市主城区某街区为例,基于SWMM与InfoWorks ICM构建了城市街区尺度洪涝模拟模型,基于差分进化算法率定SWMM关键参数,并在不同的降雨情景下,模拟了城市街区地表内涝淹没与危险性分布,并对比评估了模拟结果的可靠性。结果表明：基于差分进化算法率定得到的SWMM参数具有较好的效果,两次洪峰的模拟水位和实测水位误差均在1%以内;10 a、20 a、50 a和100 a 4种重现期降雨驱动下,研究区淹没面积分别为3.14 hm²、3.37 hm²、3.61 hm²和3.72 hm²,重现期从10 a到100 a,总淹没面积占比由27.40%上升到32.46%;基于SWMM与ICM耦合的模拟方式在研究区具有较好的适用性。     

城市暴雨洪涝模拟：原理、模型与展望

在气候变化和人类活动的双重影响下,我国城市洪涝问题日趋严重。在对城市水循环规律深入研究的基础上,开发城市水文水动力模型模拟城市洪涝过程,是弄清城市洪涝致灾机理、减轻洪涝灾害和评估海绵城市减灾效果的重要工具。本文从我国城市洪涝现状和海绵城市建设出发,总结了城市洪涝模拟方法,对水文模型、水动力模型以及二者的耦合机理进行了较为深入的分析,并介绍了目前常用的城市洪涝模拟模型。在此基础上,梳理了当前与城市洪涝模拟相关的热点研究领域,并对其未来发展趋势进行了展望。     

基于SWMM和InfoWorks ICM模型的大红门排水区暴雨内涝模拟

为探究不同暴雨情景下北京市大红门排水区内涝过程演化规律,构建SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合城市暴雨内涝模型,模拟分析了大红门排水区不同重现期降雨下管网排水能力、地表淹没情况及内涝危险性。结果表明：SWMM和InfoWorks ICM-2D耦合模型在大红门排水区暴雨内涝模拟中具有较好的适用性;大红门排水区70%以上的管道排水能力不足5年一遇设计标准,随着降雨重现期增大,溢流节点和超载管道数量增多,超载时长增加,但溢流节点超载时长增幅减小;易涝区和中高危险区主要分布在大红门排水区中部和东南部下凹桥区;随着降雨重现期增大,内涝区积水深度增加、积水范围扩大,0.2 m以上水深区域占比增加,低危险区主要向高危险区转化,较少向极高危险区转化。     

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。     

粤港澳大湾区1961—2014年降水时空演变特征分析EI北大核心CSCD

利用粤港澳大湾区31个气象站点1961—2014年逐日降水资料,采用Mann-Kendall非参数检验法、Hurst指数、小波分析法、经验正交函数(EOF)分解法等方法,分析区域年、季节降水时空演变规律。结果表明:1961—2014粤港澳大湾区降水波动较大,时空分布不均,年、冬季、春季降水量呈不显著上升趋势,秋季呈不显著下降趋势;春夏两季降水分别在1964—1965年和1965—1966年发生突变;降水变化的整体方向将继承过去的趋势,系统的平均循环长度分别为4 a、6 a、8 a、10 a和11 a;年降水量变化以28 a为主周期,以18 a、13 a和6 a为次周期;年降水量总体上从东南至西北呈现递减趋势;大湾区降水主要是全区一致的变化,其次为东部沿海地区及西北部封开、怀集地区与内陆地区反位向分布。     

基流分割对城市雨洪模拟不确定性分析的影响

为了探究基流分割对城市雨洪模拟的影响,以济南市主城区流域为例构建SWMM模型,采用2005—2010年7场基流分割前后的实测洪水资料校验模型,应用GLUE方法,以均方根误差为似然评判依据对模拟结果进行不确定性分析,探讨了基流分割前后流量数据对模拟结果不确定性的影响。结果表明：各场次暴雨基流占洪峰流量的比例均值为13.38%,对洪水模拟效果影响较大;GLUE方法能够有效提取高精度参数集,相比于原始流量序列,应用基流分割后流量作为校验模型依据,流量过程90%置信区间覆盖率增大100%,平均偏移幅度和平均对称度分别减小42.60%和87.19%。通过基流分割可有效降低流量数据作为模型校验数据导致的模拟结果不确定性,提升洪水预报性能,获取更精确对称的流量预报区间。     

基于SWMM的城市社区尺度管网排水模拟——以福州市某排水小区为例[H

基于福州市晋安区某典型居民区实测的管道液位数据，利用遗传算法对SWMM（storm water management model）参数进行优化率定，并利用Morris法对影响产汇流计算的主要参数敏感性进行分析。在此基础上，利用不同重现期的降雨驱动模型，比较分析在不同情景下小区排水管网的排水能力。结果表明：基于遗传算法对研究小区SWMM的参数率定取得了较好的效果，模型参数的拟合度较高；20180531场次降雨计算得到纳什效率系数0.82，20180620场次降雨计算得到纳什效率系数为0.81，实测最大水位、峰现时间等参数误差均在2%以内。通过对参数进行Morris敏感性分析，该居民小区SWMM的最大下渗率、最小下渗率、衰减系数以及管道糙率是比较敏感的模型参数。在不同重现期降雨情景下对排水管网排水能力分析可知，在降雨历时增加时，流量、节点平均超载时长、节点溢流数、满管时间等指标受降雨重现期的影响较大，节点超载数、满流管道数受降雨历时影响相对较小。研究结果可以为城市社区尺度下的管网排水系统模拟及评估提供一定的借鉴。     

晋城市片区洪涝过程响应分析与马路行洪模拟

以晋城市金村区为例,利用SWMM与ICM-2D模型进行多情景洪涝过程模拟,分析降雨雨型与下垫面对晋城市片区内涝的影响;构建双层SWMM模拟马路行洪,分析金村大道和珏山路的淹没特征,并与ICM-2D模型模拟结果进行对比验证。结果表明:随着雨峰系数与降雨重现期的增大,地表洪水总量、淹没范围与水深增大,危险性等级提高;同一降雨重现期下的雨峰与洪峰间的时间间隔随雨峰系数的增大而减小;当52.53%的下垫面转化为不透水面时,同一降雨重现期下的综合径流系数约增加0.5;金村大道市委党校路段与珏山路水西村路段是主要易涝区,淹没面积分别为0.50hm²和1.31hm²;双层SWMM在识别易涝点与推求洪水淹没要素方面具有较好的适用性。     

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。