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近年来,随着全球经济的发展,城市化程度不断提高,城市规模和城市人口数量持续快速增长,而城市基础设施建设的速度难以跟上城市扩张的速度,导致城市内涝问题成为威胁城市安全、影响城市可持续发展的重要问题。本文以广州市中心城区为研究区域,结合先进的遥感、计算机、GIS等先进技术,采用国内外先进的SWMM水文模型构建城市内涝模型进行城市内涝研究,并在此基础上分析城市内涝的具体原因,为城市内涝的防治提供建设性意见。 主要的研究工作和内容如下: (1)对城市内涝的概念和世界、我国及广州市的城市内涝基本情况进行分析,并总结了国内外城市内涝研究的现状和主要成果。 (2)对研究区域广州市的自然地理概况,降雨特征和内涝现状进行系统的总结分析。 (3)对遥感和GIS技术在城市内涝中的主要作用进行总结,并提出本文应用遥感和GIS技术进行城市内涝研究的主要思路和方法。 (4)在分析城市水文过程和暴雨管理模型(SWMM)基本原理的基础上,构建广州市的城市内涝概念模型。 (5)分别采用SCS模型、简化的SWMM模型和标准SWMM模型对天河区、越秀区和荔湾区进行城市内涝计算,计算地表产流、汇流、积水量及积水深度,绘制积水分布图,并统计各区域的积水分布范围和面积。比较各模型的优势和不足,选择适合广州市内涝模拟的最优模型。 (6)基于广州市中心城区的内涝状况模拟结果,分析造成广州市城市内涝的主要原因,并针对性的提出内涝防治建议。 通过研究,本文得出的主要结论主要有以下3个方面: (1)城市内涝模型研究方面: 基于SCS的城市内涝模型对高强度短时降雨事件的内涝模拟方便快捷。但由于未充分考虑地形、高程等因素对城市内涝的影响,对于持续性高强度暴雨事件的内涝模拟有较大的局限性,模拟的内涝面积和深度偏小,且分布分散。 基于简化SWMM的城市内涝模型简化排水管网系统的概化过程,能够快速得出模拟结果,且比SCS模型更加准确。但由于排水管网的概化与实际情况有较大差别,导致模拟的内涝面积和深度将偏大,部分积水区域容易向水域周边集中。 基于标准SWMM的城市内涝模型充分考虑了地形、高程、土地利用类型等因素的影响,子汇水区划分和排水管网模拟都最大程度近似现实情况,模拟结果较为理想,是适合广州市城市内涝模拟的最优模型。 (2)广州市中心城区内涝模拟方面: 天河区总体内涝面积较小,且分布较为分散。全区共有分散内涝点2893处,总面积0.7324km2。内涝主要发生在南部和中西部地区,中东部和南部地区基本没有内涝情况出现。与公布的水浸黑点对比,95%的地点本次有积水,有很高的吻合度。全区最大积水深度1.36米。 越秀区内涝面积随时间逐渐增加,之后逐渐减小。最大积水面积为7.5km2,占全区面积的23.56%。与公布的水浸黑点对比,81.82%的本次有积水,吻合度较高。全区最大积水深度为4米。 荔湾区内涝面积随着时间增长逐渐增大,然后再逐渐变小。最大积水为32.41。km2,占全区总面积的19.1%。与公布的水浸黑点对比,80.77%的本次有积水。全区最大积水深度为1.66米。 (3)广州市城市内涝的原因分析方面: 气候因素是直接原因。降雨强度过大,持续时间过长,产流量过大。 地表形态因素是重要原因。地势低洼,高差过小,自然排水能力不足。 城市下垫面因素是重要人为因素。城市“硬底化”程度加剧,不透水率过大,导致径流增大,积水面积增大,时间增长。 排水系统因素是重要原因。排水能力不足,导致积水不能很快排除。