下垫面变化对城市内涝的影响研究

发布时间：2017-04-27 03:12

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【摘要】：目前,我国的城镇化率已达到52%～53%,根据发达国家的经验,城市加速发展时期为城镇化率在30%～70%之间,这意味着我国将长期处于快速城镇化阶段。城镇化发展最突出的特点是下垫面改变。城市下垫面的变化导致城市地区的水量、水质循环与自然区域迥异,同时也改变了城市区域的次级环流条件,而这些改变与城市内涝的产生有着密不可分的联系。城市内涝是当降雨强度超过城市排蓄滞水能力时出现的部分区域积水的现象。近年来,我国的内涝呈现愈演愈烈的趋势,一、二线城市及省会城市相继频发暴雨内涝,南方城市逢暴雨就能“看海”。在这样的背景下,本文着眼于内涝,选择下垫面变化对城市内涝的影响为研究课题展开研究。城市内涝的原因包括气候、区位、下垫面、排水系统等多个方面。本文对这几方面展开具体分析,并着重介绍了城市排水除涝系统、雨水管渠设计重现期、防涝治涝设计重现期和防涝治涝法制标准体系等概念。防治城市内涝的措施按照是否改变水流条件分为工程与非工程两类,本文对两类措施进行了简要梳理。论文对内涝分析模型的构建原理进行了系统的阐述,重点介绍了产流过程、地表汇流、管网汇流分析,水文学和水动力学方法。为研究模型的建立进行了理论铺垫。根据上述建模原理,选择蚌埠市为研究对象,建立了城市雨洪分析模型,采用SCS模型计算产流,选择二维非恒定流模型计算汇流,概化了等效排水管网计算排水,并将产流、汇流和排水模型加以耦合。通过土壤和下垫面资料的分析处理,将2006年与2014年两年份的土地利用类型分为六大类,16小类,2006年土地利用对象516个,2014年土地利用对象595个,利用建立的蚌埠市雨洪分析模型,计算20年、50年、100年重现期降雨条件下的城市积水情况,对比分析了下垫面变化对内涝的影响。本文对海绵城市的概念进行了阐释,具体介绍了低影响开发措施,选取雨水调蓄池和绿化屋顶进行LID方案设计,并将设计的LID措施添加到模型中,进行计算,对比分析了有无LID措施的内涝计算结果,以此说明如何利用雨洪分析模型评估内涝治理措施,以及LID措施的效果。
【关键词】：城市内涝 土地利用 下垫面变化 积水分析 低影响开发
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU992;TV213.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 选题背景12-23
• 1.1.1 城市内涝与下垫面变化12-13
• 1.1.2 城市内涝的原因13-14
• 1.1.3 防涝治涝法规与标准体系14-16
• 1.1.4 城市防涝治涝措施16-21
• 1.1.5 城市排水除涝系统21-23
• 1.2 国内外相关研究进展23-28
• 1.2.1 下垫面及城市内涝相关问题研究进展23-25
• 1.2.2 城市雨洪分析模型研究进展25-28
• 1.3 研究目的与内容28-30
• 1.3.1 研究目的28
• 1.3.2 研究内容28-29
• 1.3.3 研究技术路线29-30
• 第二章 内涝分析模型构建原理30-39
• 2.1 产流过程30-33
• 2.1.1 SCS法30-31
• 2.1.2 Horton公式法31
• 2.1.3 Green-Ampt方法31-32
• 2.1.4 径流系数法32-33
• 2.2 地表汇流33-36
• 2.2.1 水动力学模型33-35
• 2.2.2 水文模型35-36
• 2.3 管网汇流36-39
• 2.3.1 水动力学方法36-38
• 2.3.2 水文学方法38-39
• 第三章 蚌埠市内涝分析39-69
• 3.1 蚌埠市基本情况39-43
• 3.1.1 自然概况39-40
• 3.1.2 历史水灾及现状水灾特性40-43
• 3.2 蚌埠市雨洪分析模型构建43-52
• 3.2.1 降雨过程分析45-46
• 3.2.2 产流过程分析46-47
• 3.2.3 网格剖分与空间插值47-48
• 3.2.4 汇流过程分析48-50
• 3.2.5 排水管道计算50-52
• 3.3 确定计算模型参数52-54
• 3.3.1 网格划分及其属性设定52
• 3.3.2 产流区及产流参数52-54
• 3.3.3 水动力模型边界条件与参数54
• 3.3.4 排水区参数54
• 3.4 蚌埠市雨洪分析方案及结果分析54-69
• 3.4.1 方案设计54-55
• 3.4.2 土地利用变化情况分析55-56
• 3.4.3 模型计算结果56-63
• 3.4.4 两年份积水范围分析63-64
• 3.4.5 计算结果合理性分析64
• 3.4.6 不同土地利用类型的积水范围分析64-69
• 第四章 低影响开发措施的治涝效果模拟69-84
• 4.1 海绵城市与低影响开发69
• 4.2 低影响开发各类措施的效果评价69-72
• 4.3 低影响开发措施在模型中的应用72-76
• 4.3.1 雨水调蓄池72-73
• 4.3.2 绿化屋顶技术73-76
• 4.4 低影响开发的模拟效果76-84
• 4.4.1 20年一遇降雨77-79
• 4.4.2 50年一遇降雨79-81
• 4.4.3 100年一遇降雨81-83
• 4.4.4 低影响开发措施效果总结83-84
• 第五章 结论与展望84-87
• 5.1 研究结论84-85
• 5.2 研究展望85-87
• 附录87-107
• 附表1 CN值查算表87-88
• 附表2 城市区域CN值表88-90
• 附表3 CN值换算表90
• 附表4 蚌埠市不同频率降雨过程与总量90-93
• 附表5 蚌埠市主要排涝泵站表93-94
• 附表6 蚌埠市低洼道路名称94
• 附表7 蚌埠市低洼道路高程点94-99
• 附表8 八里沟不同频率洪水过程99-100
• 附表9 席家沟不同频率洪水过程100-102
• 附表10 龙子河不同频率洪水过程102-103
• 附表11 龙子湖、张公山大塘水位容积关系曲线103-104
• 附表12 蚌埠市主要排水分区排水能力104-107
• 参考文献107-110
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目等情况110-111
• 一、发表论文情况110
• 二、参与科研项目情况110-111
• 致谢111

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 袁艺,史培军;土地利用对流域降雨-径流关系的影响——SCS模型在深圳市的应用[J];北京师范大学学报(自然科学版);2001年01期

2 解以扬,李大鸣,沈树勤,李培彦,韩素芹,曾明剑;“030704”南京市特大暴雨内涝灾害的仿真模拟[J];长江科学院院报;2004年06期

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本文编号：329806