基于SWMM的城市内涝风险识别研究

发布时间：2017-10-02 07:21

  本文关键词：基于SWMM的城市内涝风险识别研究

  更多相关文章： 城市内涝 内涝等级划分 SWMM模型 内涝风险识别 暴雨内涝积水试验

【摘要】：随着社会的不断发展,城市下垫面渗透性面积迅速减少,破坏了城市原有的降雨、蓄水和排水之间的平衡关系,使城市的雨水调蓄能力和降雨排水能力大大降低。与此同时,社会的发展对地球的生态环境也造成了巨大的影响,温室效应、厄尔尼诺现象、热岛效应越来越严重,使得极端灾害天气频繁发生。城市化的快速发展和极端灾害天气的频繁发生,都大大的增加了城市发生内涝灾害的风险程度。论文针对近年来我国各大城市频繁发生内涝的情况,选取内涝积水深度参数值作为对城市内涝风险等级进行区划的标准,并通过人工降雨试验等手段研究暴雨内涝风险识别方法,其主要研究内容与成果如下：(1)对城市内涝形成的原因和内涝所造成的危害进行了分析总结,根据等级划分原则和城市内涝影响对象等各方面因素,选取内涝积水深度参数值作为对城市内涝风险等级进行区划的标准。通过研究暴雨内涝对城市交通、居民财产以及人身安全等社会因素的影响,研究表明①积水深度h≤15cm时为轻度内涝；②积水深度15cmh≤30cm时为一般内涝；③积水深度30cmh≤50cm时为较大内涝；④积水深度h50cm时为重大内涝。(2)开展人工降雨试验,研究汇积率K值对内涝积水深度的影响,从而影响城市暴雨内涝的风险等级区划。开展了两种不同降雨强度,四种不同下垫面情况下人工降雨试验,并针对有无排水管道研究了试验区域内不同汇积率K值对应其不同的积水深度,并探明研究区域内不同汇积率K值相应的城市内涝风险等级区划。(3)在暴雨内涝风险等级划分标准及试验研究基础上,提出城市暴雨内涝风险识别技术。在暴雨内涝风险等级划分标准及试验研究基础上,利用SWMM模型计算节点处的最大溢流量,并分析其积水区域面积内的平均积水深度,比照内涝风险等级划分标准确定研究区域风险等级区划图,最后形成城市暴雨内涝风险识别技术。(4)利用提出的城市暴雨内涝风险识别技术,结合工程实例得到了研究区域的暴雨内涝风险区划图,验证了其暴雨内涝风险识别技术的可操作性及有效性。利用SWMM雨洪管理模型,结合研究区域工程实例,根据排水管网布置图、地形图、规划用地类型等资料,建立研究区域的SWMM模型。并对模型在P=20a、P=50a、P=100a三种不同降雨情景下进行分析计算,分析在三种不同降雨情况下研究区域内发生内涝的区域,并计算相应的内涝积水深度。结合城市内涝风险等级划分取值标准,对研究区域在不同降雨情景下进行城市内涝风险等级识别,并画出了研究区域的内涝风险等级区划图。综上所述,本文对城市内涝风险等级进行了划分,并结合试验结果,提出城市暴雨内涝风险识别技术；然后结合工程实例,利用SWMM模型,对研究区域进行了城市内涝风险等级识别。提出了一种城市内涝风险等级识别方法,其研究成果对城市内涝风险灾害预警及其防治具有一定的借鉴和参考价值。
【关键词】：城市内涝 内涝等级划分 SWMM模型 内涝风险识别 暴雨内涝积水试验
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU992;TV213.9
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 课题研究背景13-15
• 1.2 城市内涝风险识别研究现状15-19
• 1.2.1 内涝风险识别方法研究现状15-16
• 1.2.2 城市雨洪径流模型研究现状16-18
• 1.2.3 SWMM模型研究现状18-19
• 1.3 论文课题的目的及意义19-20
• 1.3.1 研究目的19
• 1.3.2 研究的意义19-20
• 1.4 研究内容及技术路线20-23
• 1.4.1 主要研究内容20-22
• 1.4.2 技术路线22-23
• 第2章 城市内涝形成的影响因素分析23-28
• 2.1 自然因素分析23-24
• 2.1.1 温室效应23
• 2.1.2 热岛效应23-24
• 2.2 环境因素分析24-26
• 2.2.1 下垫面因素24-25
• 2.2.2 城市排水系统25-26
• 2.3 人为主观因素分析26-28
• 2.3.1 设计因素26-27
• 2.3.2 设施因素27-28
• 第3章 城市内涝风险等级划分28-33
• 3.1 城市内涝风险等级划分原则28
• 3.2 城市内涝风险等级划分的影响因素28-30
• 3.2.1 社会因素28-29
• 3.2.2 财产因素29
• 3.2.3 人员安全29-30
• 3.3 城市内涝风险等级划分30-33
• 3.3.1 积水深度对交通的影响30
• 3.3.2 积水深度对居民生活的影响30-32
• 3.3.3 城市内涝风险等级划分表32-33
• 第4章 暴雨内涝积水试验33-43
• 4.1 试验设计33-35
• 4.1.1 试验目的33
• 4.1.2 试验布置33-34
• 4.1.3 试验方法34-35
• 4.2 降雨强度试验35-37
• 4.2.1 降雨等级的一般性规定35
• 4.2.2 试验降雨强度35-37
• 4.3 内涝风险等级37-43
• 4.3.1 不同硬化率下试验区域的积水深度(有排水管道)37-38
• 4.3.2 不同硬化率下试验区域的积水深度(无排水管道)38-39
• 4.3.3 成果分析39-43
• 第5章 建立城市暴雨内涝风险识别技术43-55
• 5.1 SWMM模型简介43-44
• 5.1.1 SWMM模型概况43
• 5.1.2 SWMM模型功能和应用43-44
• 5.2 SWMM模型计算原理44-53
• 5.2.1 地表产流计算模型44-46
• 5.2.2 地表径流计算模型46-47
• 5.2.3 下渗计算模型47-49
• 5.2.4 管网汇流计算模型49-52
• 5.2.5 SWMM模型水量演算原理图52-53
• 5.3 暴雨内涝风险识别技术53-55
• 5.3.1 暴雨内涝风险识别过程53-54
• 5.3.3 暴雨内涝风险识别技术路线图54-55
• 第6章 研究区域的内涝风险识别研究55-80
• 6.1 研究区域概况55-57
• 6.1.1 自然地理条件55
• 6.1.2 水文气象条件55-56
• 6.1.3 河流水系条件56
• 6.1.4 排水系统概况56-57
• 6.2 建立研究区域SWMM模型57-67
• 6.2.1 子汇水区域划分57-58
• 6.2.2 雨水排水管网概化58-61
• 6.2.3 模拟暴雨情景的设计61-63
• 6.2.4 模型参数设置63-65
• 6.2.5 研究区域SWMM模型建立65-67
• 6.3 积水深度计算67-71
• 6.3.1 节点溢流及积水容积67-70
• 6.3.2 积水面积确定70-71
• 6.4 不同降雨情景下的降雨过程模拟71-76
• 6.4.1 P=20A时模拟结果及积水深度71-73
• 6.4.2 P=50A时模拟结果及积水深度73-74
• 6.4.3 P=100A时模拟结果及积水深度74-76
• 6.5 不同降雨情景时城市内涝风险区划图76-80
• 6.5.1 P=20A时城市内涝风险区划图76-77
• 6.5.2 P=50A时城市内涝风险区划图77-78
• 6.5.3 P=100A时城市内涝风险区划图78-79
• 6.5.4 小结79-80
• 结论与展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-86

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本文编号：958276