基于MIKE模型的西安市曲江新区城市内涝模拟研究

发布时间：2018-10-26 16:24

【摘要】：近年来,面对城市极端气候增加、越来越“硬”的城区地表逐渐取代原自然渗透系统的现状,内涝灾害频发引起了社会的热切关注,城市如何能在如此大的防汛压力下“脱身”已经成为了目前亟待解决的关键问题。而防治城市内涝灾害的关键在于对其城市水文过程进行准确、全面的模拟。本文从西安市降雨特性及内涝特点出发,以曲江新区为研究对象,分别搭建MIKE21快速评估模型及MIKE Urban 一维管网水动力模型,实现对易涝区的快速识别和地下管网的现状排水能力评估,最后通过MIKE Flood耦合模型进行极端暴雨情景下的内涝模拟,分析易涝区内涝风险与积水成因,进而对曲江新区管网排水瓶颈进行识别与优化,研究结果以期为城市防灾减灾工作提供科学依据。取得的主要结论如下:(1)对西安市降雨特性进行了分析。结果表明:1951-2008年间,西安站的逐年最大24h降雨量呈现增大的趋势;近11年年平均降雨量为601.9mm,高于历史平均值556.5mm; 7～9月构成了西安城区降雨的高峰月份,总降雨量占到了全年降雨量的49.23%;1951-2008年间,西安站共出现41次暴雨,平均每年0.7次;日暴雨季节分布与年内降雨分布一样,也多发于5～9月。(2)基于模型分析实现了不同情景下曲江新区内涝的快速评估。结果表明:遭遇20年一遇2h极端暴雨时,两种情景下该区积水均以0-0.05m为主,对应积水面积分别为8.89km2、10.43 km2,达到总积水面积的87.2%、87.9%。两种情景下易涝区的空间分布整体一致,不影响易涝区的快速识别,因此在搭建快速评估模型时可以忽略地表产流部分的空间差异性对积水淹没空间分布的影响。(3)模拟分析了建筑物修建对城区地表汇流形态及积水情况的影响。结果表明:建筑物修建前汇流路径较为连续,平均汇流路径长度为63m,水流流向分布较为集中且一致,流量较均匀;建筑物修建后汇流路径走向集中围绕建筑物轮廓分布,平均汇流路径长度为64m,流向分布较为杂乱,水流相对稳定性较差。(4)借助一维排水管道模型对曲江新区现状管网排水能力进行了评估。结果表明:该区排水管道总长度为63.93km其中排水能力不足一年一遇的管道达到56.57km,占管道总长的88.49%,排水能力在1～5年的管道长度为6.43km,占管道总长的10.06%,而排水能力大于5年的管道仅长0.92km,占管道总长的1.45%,且主要为一些尺寸较大的干管。曲江新区现状排水管网的排水能力总体处于较差水平。(5)通过MIKE Flood耦合模型的建立实现了曲江新区的综合内涝过程模拟。结果显示:该区遭遇20年一遇2h极端暴雨时,内涝风险以中度积涝为主,即积水深度为15～60cm、积水历时持续30min以上的区域;模型模拟得到的易涝点在积水位置和积水深度方面与历史数据基本一致,一定程度上说明了耦合模型结果的可靠性。对该区管网排水瓶颈所在片区实施管道扩建后的内涝缓解效果模拟表明,管网改造后该片区最大积水深度由lm以上降到了 0.5m以下,虽然重度积涝区域较改造前明显减少,但内涝缓解程度有限,应结合绿色雨水基础设施从源头上加以控制,达到降低内涝风险的目的。
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【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU992

【参考文献】