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基于SWMM的城市内涝风险识别研究

周力宁  
【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。


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