基于MIKE FLOOD的城区雨洪模拟与内涝风险评估

发布时间：2020-04-12 23:20

【摘要】：城市是环境变化较为显著的区域,特别在发展中国家,下垫面条件和降雨等气候特性的变化异常突出;相应的,城市发生洪涝灾害的风险显著增加,模拟城市洪涝的难度不断加大。在此情势下,如何科学刻画设计雨型以反映降雨气候特征的变化,如何准确识别多元变化的下垫面条件并进行参数概化,如何准确预估城市的洪涝风险成为了城市雨洪模拟及风险管理的技术难点和焦点。本文以北京市未来科学城区域作为研究区域,基于收集的基础数据资料,构建了基于MIKE FLOOD的区域的暴雨洪水内涝风险评估模型。模型构建过程中,结合实际调研情况、规划文本和Google Earth卫星影像对研究区域微地形进行适当概化,共划分为建筑、道路、绿地、裸地和其他用地五种不同土地利用类型类型,并根据《土地利用现状分类》对其不透水率选取典型值,进而计算出各子汇水区的不透水率。对于降雨气候特性的变化,根据北京市《城镇雨水系统规划设计暴雨径流计算标准》,采用以北京市水文手册设计暴雨图集确定的时段降雨量推求的设计降雨过程,观象台站站址处3年、5年、10年、20年、30年、50年、100年一遇设计降雨过程,设置不同设计暴雨情景,用于研究区域的雨洪模拟和内涝风险评估。通过对研究区开发现状情况、降雨-径流过程和历时内涝风险等进行了现场确认和观测,利用实测管道水位、管道出口流量过程和区域内积水点积水深度,对模型进行了校验。在此基础上,模拟不同重现期设计暴雨条件下,地表降雨-径流过程和雨水管网系统负荷情况,对比分析评估了不同情景下的水文响应过程、区域排水能力;随着设计暴雨重现期的增大,淹没范围逐渐扩大、节点和管道负荷逐渐增大、地表最大淹没水深和地表平均淹没水深逐渐增大;地表淹没深度H0.15m的区域为:道路及沿线和部分低洼地区;淹没深度在0.15H0.5m之间的区域,主要在为道路沿线及低洼地带;淹没深度H0.5m,积水内涝区域以地势低洼及其周边区域为主。并且高负荷高端与溢流节点相互关联,在一些区域复合出现。研究成果分地表淹没和管道负荷多方面展示,为区域洪涝科学管理提供了有力的技术支撑,亦为区域开展海绵建设提供了科学决策依据;模型参数设定时在考虑土地类型差异性的基础上,进一步充分细化空间尺度;以及现场踏勘、实测资料与水力公式结合的模型率定方式,对管道流量稀疏地区的模型构建具有重要现实指导意义。
【图文】：

受淹,情况,洪涝

选题背景全球气候变化和城市的快速发展，我国城区洪涝频率不断增加公报》[2]城市受淹内涝情况统计显示（图 1-1），近几年，我国发均在百座以上，多地出现了城市“看海现象”（图 1-2）。由于城的提高，同等淹没情况下，损失必然增加[3]。据住建部相关统计显0 年间，213 个城市发生过不同程度的积水内涝，占所调查城市上升趋势，内涝灾害一年超过 3 次的城市就有 137 个[4]。突发的，还对居民正常生活和生命财产安全造成极大影响，北京“20112012.07.21”[6]暴雨不仅造成城区大范围积水内涝、交通瘫痪、成重大生命财产损失。而在世界范围内，城市化和气候变化的共了其他地区的城市洪涝的风险，且城市洪涝灾害同样呈上升趋城市洪水，及时预警洪涝影响范围，已成为科学管理城市洪涝的城市地区高强度降雨事件洪水预测与模拟已经成为城市水文一

现象,暴雨,降雨强度

图 1-2 城市“看海现象”（2016 年）Fig. 1-2 "See Sea" in the City (2016)1.1.2 研究意义北京作为我国的首都，，拥有 3000 多年的建城史和 800 多年建都史。随着城市建设的快速推进，城市下垫面发生巨大变化，生态空间受到较大程度的挤压甚至破坏，表现为不透水面积加大，降水填洼和土壤截留量减少，并且汇流过程中的下渗量减少，即初损、后损同时减少，产汇流速率明显变快。对于中心城区而言，城市建成后综合径流系数较建设前的有明显增加。导致城市原始的自然水文特征逐步改变甚至消失，城市应对洪涝风险的能力逐步减弱，市区范围内防洪排涝压力增大、暴雨引发的城市内涝灾害加剧。自 2004 年以来，北京市极端降雨频发，共发生 88 场极端降雨天气，最大小时雨强达到 150 毫米，降雨呈现发生快、强度高、局地性强等特点。北京市 2006 年7 月遭遇暴雨，降雨强度 105mm/h，导致市内多处道路交通中断，迎宾桥积水最大深度达 1.7m；2007 年 8 月暴雨，降雨强度为 85mm/h，安华桥出现两次积水；2011
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU998.4

【参考文献】