暴雨洪水对城市路网影响的模拟研究

发布时间：2020-04-10 06:12

【摘要】：暴雨引发的城市洪涝灾害在全球范围内均有不同程度的影响,尤其是近年来气候变化异常,城市化进程的加快,导致极端城市内涝事件或洪水事件的频繁发生。城市道路作为连接各子系统的重要纽带,是城市的动脉系统,随着汽车保有量的不断增加,交通拥堵和交通事故现象频繁发生。尤其是近些年来,城市暴雨内涝的发生对交通系统的破坏和影响尤为严重。为科学应对城市暴雨内涝灾害及其影响下的交通中断或拥堵等问题,揭示车流量在不同暴雨情境下的分布特征,识别暴雨内涝下的积水路段和拥堵路段,估算暴雨发生时整个道路网络的通勤时间成本,开展暴雨洪水对城市道路交通流分布情况及量化影响程度的研究显得尤为重要。暴雨洪水对城市路网影响的研究可分为两方面:一是城市暴雨洪涝数值模拟研究,二是城市路网交通流分布模拟研究。前者提供道路行洪水情信息,后者提供路网车流量分布情况,结合这两方面的研究可建立洪水作用下的路网行程时间模型,通过比较不同重现期降雨下的路网行程时间,为防灾减灾部门、交通管理部门制定相应调控策略提供科学参考。目前国内外对暴雨洪水影响下的城市道路网络的研究主要集中于对高速路、快速路或部分路段的研究,且多侧重于交通流量与车流密度、交通流与车速、车流与车速密度函数等交通流特性之间的研究;对于宏观概念上的整个路网影响研究较少,没有特定的指标用于评估暴雨洪水对城市路网的影响。针对以上问题,本文从以下几个方面对暴雨洪水对城市路网的影响进行了研究:(1)城市暴雨洪涝数值模拟。本文对城市复杂环境下的产汇流、排水、积水等过程进行分析,选取应用广泛的SWMM软件,建立适用于研究区的双排水系统模型。地表产流采用Horton模型,地表汇流采用非线性水库法,洪水演进采用动态波法。以济南市研究区为具体案例,模拟道路-管网双排水系统的洪水运动情况。(2)城市路网交通流分布模拟。调查研究区路段的车流量,采用OD反推方法反推研究区OD矩阵,通过交通分配方法将OD矩阵分配于道路网络上,得到各路段的具体流量。本文选用交通仿真软件TransCAD,建立研究区道路网络物理模型,通过路段调查流量进行OD反推并得到研究区OD矩阵,采用用户平衡法将OD矩阵分配至具体路段。将城市路网交通流分布模型应用于实例,验证路网交通流分布模型的可行性。(3)暴雨洪水对城市路网影响的模拟。根据道路-管网双排水系统模型模拟出的道路洪水要素,结合道路行洪安全标准判别行洪路段是否能通行。建立路网行程时间模型,模拟正常天气和暴雨天气下的路网车流量分布情况,比较各路段行驶时间。分析不同降雨情形下研究区路网行程时间及延误时间,评价不同重现期的暴雨对城市路网的影响。研究结果可为市政规划部门、交通管理部门制定相应调控策略提供科学参考。
【图文】：

技术路线图,技术路线,路网模型,城市路网

第五章结论和建议。逡逑１．４技术路线逡逑本文的研宄技术路线如图１－１所示。逡逑资料收集逡逑逦＾＇邋逦逦逡逑研究背景、意义及国内外研宄现状逡逑逦ｙ逦逡逑确定研究内容、研究目标逡逑逦■ｉ逦Ｉ逦逡逑城市暴雨洪涝数值模拟逦城市路网交通流分布模拟逡逑ＪＴ￣ｉ￣ＤＬ逡逑地逦地逦洪逦邋Ｔ逦逡逑表表水逦正常天气下路网模型建立逡逑产邋汇邋演逦＂逡逑流流进逡逑４＿＿Ｅ＿＿ｙ逦逦逦逡逑ｖ逦调查路段反推０１）矩阵逡逑ＥＰＡ－ＳＷＭ双排水系统模型逡逑

示意图,水系统,示意图,资料

２基于ＳＷＭＭ的双排水系统建立逡逑ＳＷＭＭ模型是对于实际雨洪产汇流过程的概化，模型的运用实现理想条件下完成。为了实现双排水系统的建立，首先建立２个假设前子汇水区中产流全部通过相应入流节点（检查井），，进入到排水系统雨量超过排水管网的承载能力，则将超出的雨水排出至地表排水系城市雨洪模拟模型的建立需要的数据有：城市下垫面资料、排水管资料以及灾情资料。城市下垫面资料包括地形资料、土地利用情况土地利用情况和土壤类型数据用于进一步细化子汇水区，也作为产选取及相关参数确定的依据；排水管网数据是主要的建模依据；降要的模型输入数据；灾情数据包括道路／河道／管网的流量、水深及参数率定及验证提供依据。逡逑基于ＳＷＭＭ的双排水系统模型建立步骤如下：逡逑（１），，２－２；逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491;TU992

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