石家庄市多类型组合下垫面弹性抗涝能力分析研究

发布时间：2020-07-12 00:51

【摘要】：随着城市化进程的飞速发展,下垫面不透水面积的不断扩大,城市降雨径流等水文特性发生了显著变化,目前,暴雨内涝灾害已经成为制约城市经济健康可持续发展的主要瓶颈。为分析比较不同类型下垫面措施及其因素对城市抗涝能力的影响,建立城市暴雨内涝水动力模型,模拟分析不同下垫面措施对应方案的暴雨径流演进过程和内涝风险分布情况,研究其影响规律,探讨较为科学的城市下垫面组合模式。具体研究内容和成果如下:(1)建立基于规则网格的二维水动力数值模型,采用有限差分法对圣维南控制方程组离散形式进行求解,选取石家庄市主城区为研究对象,根据暴雨径流演变实际情况,针对网格剖分形式、网格尺度、计算参数、排涝工程布置、干湿水深设置等提出暴雨内涝模型优化模式,构建石家庄市暴雨内涝精细化模拟模型。(2)基于石家庄市暴雨内涝数值计算模型,模拟不同重现期设计暴雨情境下石家庄市的雨洪演进过程,计算现状条件下内涝风险分布。计算结果表明,研究区域内涝风险较高的地区主要分布在五支渠、元村明渠沿岸、京广铁路两侧以及建华南大街、翟营南大街沿线等区域。(3)针对城市透水铺装、水平绿地、下凹式绿地、植草沟、绿化屋顶等不同下垫面模式及其相关因素对城区抗涝能力的影响,结合石家庄市的实际情况,设定遭遇100年一遇设计暴雨,开展不同下垫面布设方案的涝灾分析计算,并分析比较内涝风险分布情况。结果表明,下凹式绿地方案对城市内涝风险影响较为显著,绿地下凹深度不同,高风险区面积影响程度差别较大,当绿地下凹150mm时,高风险区面积比现状减小了近50%;透水草皮砖、水平绿地对应方案的高风险区面积都比现状减小了约20%;而绿化屋顶、150mm植草沟对应方案的高风险区面积都比现状减小了约10%。且下垫面措施布设范围和形式对城市抗涝能力影响也较为明显。(4)在单方面下垫面措施对城市抗涝效应研究的基础上,设计多类型下垫面组合措施的布设方案,分别对各方案进行抗涝效应分析和成本效益分析。结果表明,组合方案可以获得更为显著的抗涝效果,且水平绿地、下凹式绿地布设措施的抗涝能力较好,投入成本较低,研究可以对城市下垫面措施的设计和选取提供重要参考。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU992
【图文】：

技术路线图,下垫面,效应,成本效益分析

天津大学硕士学位论文（3）在石家庄市城区内拟定不同下垫面措施的布设方案，比较各方案同样遭遇 100 年一遇设计暴雨的抗涝效应，并分析不同措施布设面积及其他参数对抗涝效应的影响。（4）根据单项下垫面处理措施的抗涝效应，设计多类型下垫面组合措施方案，分别对各方案进行抗涝效应分析和成本效益分析，以对研究区域下垫面措施的设计和选取提供参考。1.4 技术路线

行政区划图,行政区划图

并综合考虑研究区域暴雨径流实际情况，针对网格剖分、径流系数及糙率确定排水管网及泵站参数设置等提出提高模拟精度的优化措施。通过模拟不同重现设计暴雨情境下的积水演变过程，分析研究区域现状条件下内涝风险分布情况2.1 研究区域基本情况2.1.1 研究区概况（1）研究区范围选取石家庄市整体城区为研究区域，其西、南以三环路为界，西北以南水调工程为界，东以新京港澳高速为界，北临滹沱河，包括藁城区、长安区、高开发区、裕华区、桥东区、桥西区、新华区，以及栾城区和鹿泉区的部分区域总面积 520km2，如图 3-1 所示。区域总体地势西北高、东南低，高程范围54m-90m 之间，平均地面坡度约 1/1000。

布局图,河渠,交通线路,布局图

石家庄市城区所在区域涉及北滹沱河、南滏阳河两河流域，其中滹沱河主要支流太平河从区域西北部进入城区并折向东北，在滹沱河铁路桥下游约 2km 处汇入滹沱河。南水北调中线总干渠在西南防洪堤西侧占用原南泄洪渠位置平行布设，并在城区西部自南向北行进，后进入市区先后穿越石太铁路、石太高速、西北防洪堤和太平河，于东北方向驶出城区。研究区可大致以老京港澳高速为界划分为西老城区、东开发区两个城区，老城区现有石津南支渠、总退水渠、桥西明渠、五支渠、东明渠、元村明渠、南栗明渠、南环水系和引水中线 9 条排涝河渠；开发区包括南环水系、东环水系和汪洋沟 3 条排涝河渠，其排水管网及泵站建设数量与老城区相比较少。研究区内包括石德（太）铁路、京广铁路、滹沱河铁路等主要要铁路，三环及辅道、二环、石黄（太）高速、京港澳高速、G207、石津路、货运专线等主要道路，其中石德（太）铁路、京广铁路、石黄（太）高速、南三环等交通线路具有较为明显的阻水作用。研究区域河渠及交通线路布局图如图 2-2 所示。

【参考文献】