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目前城市立交桥处的暴雨内涝问题在很多城市中频频出现,本文从理论分析的角度对城市立交桥区域暴雨内涝的形成机理进行了探讨,建立了城市立交桥区域内涝灾害模拟的计算理论。该理论可以用于立交桥区域积水的预测,辅助对立交桥区域内涝问题的决策及对工程抵抗暴雨的能力进行评估等。
本文从水文的角度出发,提出了城市立交桥区域的概念,指出了立交桥区域为一独立的小汇水区域。本文主要内容分为两个部分:一是城市立交桥区域降雨径流模拟的计算理论;二是根据降雨径流的模拟结果对城市立交桥区域灾情进行模拟评估。
首先,本文参照城市内涝灾害模拟的理论,根据城市立交桥区域的特点,分析了城市立交桥区域内涝积水形成的机理,建立了城市立交桥区域降雨径流计算的概念模型,包括降雨径流计算的总体结构模型及各子模型(降雨模型、地形模型、地面特征模型、排水管网模型、地面径流模型),并对城市立交桥区域的复杂的边界条件进行了简要的分析。
根据概念模型本文提出了不同精度的立交桥区域降雨径流模拟的三种计算方法:简单算法、一般算法及精确算法。简单算法,将地下管网视为黑箱模型对待,算法较为简单,精度较低,但计算速度快,能适应一些工程需要;一般算法主要是基于一维地面径流模型,考虑了地面径流过程,相对简单算法,提高了计算精度,但对区域存在二维地面径流时,适应性不好:精确算法则是对立交桥区域的地面径流视为二维地面径流,按实际的地下排水管网工程计算,精度较高,但是需要一定的计算条件(具备较准确的地形地面特征参数及地下管网资料),计算速度相对较慢。
本文采用第一、二种算法进行了实例计算,验证了算法的可行性,根据以上计算方案初步分析了区域内涝各因素对积水水位变化的影响。
结合以上内容本文提出了城市立交桥区域内涝模拟的精度分析理论。在这一部分作者提出了立交桥区域计算结果精度的指标:积水水位、滞水时间,给定了精度选取的标准:实际需求及计算方法的要求,分析了模拟精度的四个影响因素,简单给出了误差理论的分析方法。
最后,本文对立交桥区域的灾害评估做了简要的分析。指出了立交桥区域灾害形成的特点,提出灾害的两项评估指标:财产损失及中断交通量,并对此二项指标的计算进行了初步的探讨,建立了立交桥区域灾害评估的研究框架。