基于流域的城市内涝模拟技术研究

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我国的城市降雨应灾体系包括城市排水体系、城市防涝体系和城市防洪体系。基于这三种体系来对暴雨灾害分别采取不同的防治方法。城市排水体系主要指雨水管网系统,城市防洪体系主要指用于抵御外来客水的外河道系统。这两个体系已经基本完善,然而城市的防涝体系仍存在一定的空白。我国内涝防治的基本思想是以城市内部中心城区的雨水管网系统为主,在假设城市内河道排水畅通的前提下对雨水管网进行评估与规划。随着降雨强度不断增大,城市内河道水位也会上升,就不能保证管网下游出口的排水畅通。因此,现今的内涝防治思想存在一定的局限性。针对这一局限性,本文提出一种基于流域的内涝防治思想,将雨水管网系统与内河道系统相结合,进行内涝防治研究,主要研究成果如下:  (1)通过分析内涝灾害的现状,研究内涝灾害的成因并总结排水体系的基本组成。详细剖析了我国内涝灾害的基本防治思想以及具体的防治方法。通过思想和方法的解析得出内涝防治的局限性以及如何解决这个局限性,提出基于流域的内涝灾害评估方法。  (2)深入研究水力模型在内涝灾害防治中的应用。对比分析并总结了水力模型在内涝防治应用中的优点与缺点。研究雨水管网模型的组成部分以及详细构建方法,说明了模型中降雨、管网、汇水区和水池等要素的输入,如何运用地理信息技术来实现模型的快速、准确的建立。研究如何依据模型结果对内涝灾害进行评估。  (3)研究了多种内涝灾害模拟方法,并将其优缺点进行对比。鉴于现有内涝模拟方法的缺点,同时针对基于流域模拟时模型的研究区域范围较大造成的模拟时间过长的问题,提出了一种SWMM的准二维水动力模拟方法,使得问题得以解决。详细论证了准二维模型的构建方法并通过实例加以验证。  (4)针对基于流域的城市内涝模拟进行研究,论述了流域内涝模型的构建方法,以及与传统雨水管网模型在建模时的区别。并通过实例研究了流域内涝模型与传统模型的模拟结果的不同之处。  (5)针对工程措施中的强排措施会出现水泵频繁启停的问题,提出了一种雨水泵站水泵机组启停优化方法。使得雨水泵站在运行过程中能够保证启停次数最小,将水泵的损害降至最低。同时也避免了复杂而繁琐的人工调试过程。  (6)从非工程措施的角度论述了内涝灾害的防治。分析了工程措施与非工程措施之间的关系,确定措施的启用条件。并简要介绍了非工程措施的主要内容。  基于流域的内涝灾害防治可突破传统内涝防治思想的局限性,为防涝工作开辟了一个新的思路,形成了一套新的体系与方法。为城市内涝灾害的防治研究提供了参考与依据。
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