發(fā)布時(shí)間：2020-05-18 09:06

【摘要】：在全球氣候變化加劇和我國城市化水平不斷提升的大背景下,洪澇問題已經(jīng)成為影響城市正常運(yùn)行和發(fā)展的最重要自然災(zāi)害之一。隨著城市化水平不斷提升,洪澇災(zāi)害通常造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失,社會公眾對城市洪澇管理提出了更高要求,如何通過城市精細(xì)化管理降低城市洪澇造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失備受關(guān)注。作為城市洪澇問題研究的重要技術(shù)手段,如何通過構(gòu)建城市洪澇精細(xì)化模擬模型為城市洪澇防治科學(xué)決策提供支撐,已經(jīng)成為當(dāng)前水文和防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域最為迫切解決的技術(shù)問題之一。結(jié)合當(dāng)前城市洪澇模擬存在的問題,針對當(dāng)前城市洪澇模擬過于概化的現(xiàn)狀,論文從降雨產(chǎn)流、地表坡面匯流、河道匯流、管網(wǎng)匯流、防洪工程調(diào)度、模型間物理機(jī)制連接等方面研究構(gòu)建了具有物理機(jī)理的城市洪澇精細(xì)化模擬技術(shù)體系。針對城市復(fù)雜多層構(gòu)筑物,展開了地表網(wǎng)格分層計(jì)算技術(shù)研究。面對城市市政管網(wǎng)數(shù)據(jù)條件復(fù)雜及街區(qū)管網(wǎng)資料難以獲取的現(xiàn)狀,結(jié)合“地表-管網(wǎng)”排水物理機(jī)制與概化模式,給出了區(qū)分街區(qū)與道路的不同資料條件下城市地表排水模擬方法。結(jié)合城市地表復(fù)雜的排水物理過程,提出靜態(tài)概念的五種基本城市雨水匯水區(qū)和動(dòng)態(tài)概念的地表任一位置匯水區(qū),并研究了其劃分方法。針對城市洪澇計(jì)算的數(shù)據(jù)資料、邊界條件等復(fù)雜現(xiàn)實(shí)問題,從模型嵌套模擬方法與模塊化建模兩方面提出了城市洪澇精細(xì)化模型集成技術(shù)框架,并應(yīng)用于四種不同地表排水模式下城市洪澇精細(xì)化模型的案例計(jì)算。論文取得了以下主要成果:(1)結(jié)合洪澇模擬原理與方法,研究了具有物理機(jī)制的城市洪澇精細(xì)化模擬方法體系。首先結(jié)合城市地表產(chǎn)匯流現(xiàn)狀,著重從具備實(shí)物含義的地表網(wǎng)格模型構(gòu)建、產(chǎn)流模型構(gòu)建、地形模型構(gòu)建等方面提出了地表產(chǎn)匯流精細(xì)化模型構(gòu)建方法;從高精度的數(shù)據(jù)資料獲取與處理方法、精細(xì)化河道模型構(gòu)建兩方面給出了河道精細(xì)化模型構(gòu)建方法;從雨水口、雨水檢查井、管網(wǎng)排水口、地下蓄滯水體、雨水排水管(渠)方面研究了管網(wǎng)模型精細(xì)化構(gòu)建方法;提出了缺失資料條件下水體的相對“水位-庫容”關(guān)系構(gòu)建方法;研究了模型間縱向、橫向、豎向的物理機(jī)制連接方法;最后,從閘壩調(diào)度、泵站調(diào)度、聯(lián)合調(diào)度等方面提出了城市防洪排澇工程調(diào)度精細(xì)化模擬方法。(2)為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多層構(gòu)筑物的分層產(chǎn)流、匯流過程模擬,從地表網(wǎng)格分層、地表分層產(chǎn)流、地表分層匯流、地表與管網(wǎng)分層耦合及上層地表排水等方面提出了地表分層建模技術(shù)。以立交橋?yàn)槔?實(shí)現(xiàn)了具有物理機(jī)制的多層構(gòu)筑物洪澇模型構(gòu)建。并將地表分層網(wǎng)格建模方法應(yīng)用在立交橋積水計(jì)算,其計(jì)算結(jié)果明顯優(yōu)于單層網(wǎng)格模型。(3)研究了不同數(shù)據(jù)條件下城市地表排水模擬方法。基于“地表-雨水口-管網(wǎng)”物理機(jī)制排水模擬方法,提出了基于檢查井/雨水口匯水區(qū)的“地表-管網(wǎng)”概化排水模擬方法和基于排水口匯水區(qū)的“地表-河道”概化排水模擬方法;結(jié)合影響管網(wǎng)模型排水計(jì)算的關(guān)鍵因素,從雨水排水設(shè)施資料的完整程度和準(zhǔn)確性兩方面給出了管網(wǎng)資料質(zhì)量綜合評估方法,在此基礎(chǔ)上提出了不同管網(wǎng)資料質(zhì)量條件下道路排水的計(jì)算方法;最后,針對街區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)資料難以獲取的現(xiàn)狀,結(jié)合雨水市政管網(wǎng)數(shù)據(jù)條件和道路積水模型建模方式,進(jìn)一步提出了城市街區(qū)地表排水計(jì)算的概化方法,來模擬街區(qū)內(nèi)管網(wǎng)資料缺失條件下地表排水能力。(4)結(jié)合城市地表復(fù)雜的產(chǎn)匯流過程,研究了城市雨水匯水區(qū)動(dòng)態(tài)概念和靜態(tài)概念的精細(xì)化劃分方法體系。在數(shù)據(jù)收集與標(biāo)準(zhǔn)化處理、管網(wǎng)連通性分析、地表分水嶺分析等工作基礎(chǔ)上,按照“匯水路徑最短”原則,同時(shí)借助虛擬檢查井技術(shù)綜合水系、水體(湖泊、調(diào)蓄水體等)、地形(阻水道路等)、排水工程(泵站等)等多要素對現(xiàn)有的匯水區(qū)劃分方法進(jìn)行改進(jìn),提出了這五種城市基本匯水區(qū)靜態(tài)概念的劃分方法。然后,結(jié)合城市地表匯流物理過程,在城市洪澇精細(xì)化模型輔助下,分別基于瞬時(shí)積水貢獻(xiàn)概念和累計(jì)積水貢獻(xiàn)概念提出了動(dòng)態(tài)概念的地表任一位置雨水匯水區(qū)劃分方法,并應(yīng)用于城市地表內(nèi)澇點(diǎn)分析。最后,對泵站排水服務(wù)區(qū)提取方法展開了研究。(5)從嵌套模擬方法和模塊化建模方法兩方面提出了城市洪澇精細(xì)化模型集成技術(shù)框架。從模型機(jī)理、模型間耦合方式、計(jì)算對象的空間尺度三個(gè)方面研究了城市洪澇嵌套模擬方法。針對城市洪澇計(jì)算中較為復(fù)雜的地表二維水力學(xué)模型、管網(wǎng)模型提出了模塊化建模方法。最后,基于城市洪澇精細(xì)化模型集成技術(shù),構(gòu)建了羅湖小區(qū)所在深圳河流域的全流域宏觀模型和羅湖小區(qū)四種不同排水模式的城市洪澇精細(xì)化模型,并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析,區(qū)分街區(qū)的地表混合排水機(jī)制城市洪澇模型計(jì)算結(jié)果的精細(xì)化程度與精度最優(yōu)。
【圖文】：

日降雨量４６０邋ｍｍ，接近５００年一遇［３８］；暴雨形成積水點(diǎn)４２６處，中心城區(qū)道路積水逡逑點(diǎn)６３處［２９］。此次暴雨給居民正常生產(chǎn)生活帶來較大影響，京港澳高速公路北京長陽段因逡逑積水?dāng)嗦罚瑩p失慘重。暴雨造成的部分災(zāi)情現(xiàn)場見圖１－２。逡逑

－－逡逑…—Ｌ—＿．逡逑圖１－２北京“２０１２．７．２１”特大暴雨災(zāi)情現(xiàn)場（左圖為京港澳高速，右圖為朝陽區(qū)某小區(qū)）逡逑２００７年７月１８日，濟(jì)南市區(qū)遭遇特大暴雨，其中市政府站最大１小時(shí)降雨量達(dá)１５１ｍｍ，逡逑約為“１９８７１２６”特大暴雨的１．５倍，最大２小時(shí)降水１６７．５ｍｍ，最大３小時(shí)降水１８０ｍｍ，逡逑均超過有氣象記錄數(shù)據(jù)的極值［３９］。市區(qū)南高北低，南部坡度大，北部較為平坦，，突如其逡逑來的暴雨洪水排泄不及，造成了低洼地區(qū)積水嚴(yán)重，許多路段交通被阻斷［４（）］，暴雨造成逡逑的部分災(zāi)情現(xiàn)場見圖１－３。逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU992

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 錢永紅;;長江流域洪澇成因及對策[J];德陽教育學(xué)院學(xué)報(bào);2003年04期

2 韓松;李娜;杜曉鶴;;洪澇災(zāi)害避險(xiǎn)救助指南[J];中國防汛抗旱;2018年05期

3 蘭桂萍;印度洪澇災(zāi)害的成因及影響淺析[J];地理教育;2005年02期

4 青云;;洪澇災(zāi)害是怎么形成的[J];生命與災(zāi)害;2017年05期

5 侯雨樂;胡堯;;清代岷江上游洪澇災(zāi)害特征研究[J];江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2017年06期

6 劉斌;;對吉安市洪澇災(zāi)害統(tǒng)計(jì)的探討[J];中國水利;2017年09期

7 張乾元;吳曄;;經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與洪澇災(zāi)害的相關(guān)性分析[J];中國農(nóng)村水利水電;2015年02期

8 李肇琛;;自然災(zāi)害教學(xué)中“由一般到特殊”的教學(xué)模式——以洪澇災(zāi)害的形成機(jī)制為例[J];新課程導(dǎo)學(xué);2016年35期

9 葉彤;;湖州市主要自然災(zāi)害類型及防災(zāi)減災(zāi)對策[J];城市地理;2017年06期

10 ;農(nóng)業(yè)部安排5000萬公斤救災(zāi)種子[J];中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè);2002年07期

相關(guān)會議論文 前10條

1 郭恩亮;張繼權(quán);孫仲益;烏蘭;朱萌;;農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究綜述[A];風(fēng)險(xiǎn)分析和危機(jī)反應(yīng)中的信息技術(shù)--中國災(zāi)害防御協(xié)會風(fēng)險(xiǎn)分析專業(yè)委員會第六屆年會論文集[C];2014年

2 何草青;郭洪權(quán);;桂西北2008年6月洪澇災(zāi)害與思索[A];2008年滇黔桂三省區(qū)七州市氣象協(xié)作區(qū)交流會特刊[C];2008年

3 殷鵬;;九江洪澇災(zāi)害研究[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊）[C];1999年

4 常國剛;鄒用昌;;湖南洪澇災(zāi)害的氣象對策研究[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

5 胡萬紅;胡艷卉;范煒;;淺談山區(qū)洪澇災(zāi)害及防治對策[A];重慶市水利學(xué)會“加快城市防洪抗旱減災(zāi)體系建設(shè)”專題研討會論文匯編[C];2012年

6 李建軍;趙愛麗;焦樹旺;朱麗華;;濟(jì)寧市洪澇災(zāi)害分析及減災(zāi)對策探討[A];山東水利科技論壇2006[C];2006年

7 劉玉;;深圳市洪澇災(zāi)害現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)化對策建議[A];標(biāo)準(zhǔn)化改革與發(fā)展之機(jī)遇——第十二屆中國標(biāo)準(zhǔn)化論壇論文集[C];2015年

8 房穩(wěn)靜;;洪澇災(zāi)害的模擬研究[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對策（下冊）[C];2002年

9 王偉;尹哲;;九江市洪澇災(zāi)害評估方法極其防御系統(tǒng)的研究[A];中國氣象學(xué)會2008年年會天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與公共氣象服務(wù)分會場論文集[C];2008年

10 汪松年;;上海地區(qū)洪澇災(zāi)害的特點(diǎn)和防治對策探討[A];2006年全國城市水利學(xué)術(shù)研討會暨工作年會資料論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 陳晨;氣溶膠增多 顯著加劇干旱和洪澇災(zāi)害[N];科學(xué)時(shí)報(bào);2011年

2 記者 張睿 陳蜜;關(guān)注降雨動(dòng)態(tài) 防范洪澇災(zāi)害[N];溫州日報(bào);2019年

3 記者 曾莉 通訊員 劉浩;15萬余人遭受洪澇災(zāi)害[N];湖北日報(bào);2019年

4 記者 鮑艷媚;7月18日～24日全市洪澇災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)損失34.5億元[N];巴彥淖爾日報(bào)(漢);2018年

5 記者 文洪瑛;江西全力以赴應(yīng)對洪澇災(zāi)害[N];農(nóng)民日報(bào);2019年

6 記者 周文俊;我市昨啟動(dòng)洪澇災(zāi)害Ⅲ級應(yīng)急響應(yīng)[N];桂林日報(bào);2019年

7 新甘肅·甘肅日報(bào)記者 徐俊勇;我省入汛后洪澇形勢總體平穩(wěn)[N];甘肅日報(bào);2019年

8 記者 周映;自治區(qū)洪澇災(zāi)害Ⅳ級應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)[N];廣西日報(bào);2019年

9 記者 屈芳;切實(shí)有效防范洪澇災(zāi)害發(fā)生 確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全[N];河南日報(bào);2018年

10 河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系水果產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)蘋果崗位團(tuán)隊(duì);做好果園洪澇災(zāi)害的防控工作[N];河北農(nóng)民報(bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 臧文斌;城市洪澇精細(xì)化模擬體系研究[D];中國水利水電科學(xué)研究院;2019年

2 丁志雄;基于RS與GIS的洪澇災(zāi)害損失評估技術(shù)方法研究[D];中國水利水電科學(xué)研究院;2004年

3 胡卓瑋;洪澇災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)決策支持業(yè)務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];首都師范大學(xué);2007年

4 閆白洋;海平面上升疊加風(fēng)暴潮影響下上海市社會經(jīng)濟(jì)脆弱性評價(jià)[D];華東師范大學(xué);2016年

5 丁雨淋;水文變化驅(qū)動(dòng)的暴雨—洪澇災(zāi)害主動(dòng)模擬方法[D];武漢大學(xué);2014年

6 王兆坤;洪澇災(zāi)害下電力損失及停電經(jīng)濟(jì)影響的綜合評估研究[D];湖南大學(xué);2012年

7 姜利杰;階梯水流的水力與繞流特性[D];浙江大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 朱來福;變化環(huán)境下基于整體模式的城市洪澇過程研究[D];西安理工大學(xué);2019年

2 侯月;基于灰色模型預(yù)測的湖南省洪澇災(zāi)害的研究與改進(jìn)[D];南華大學(xué);2018年

3 柳坤;基于風(fēng)險(xiǎn)模擬模型的湖北省夏季降水時(shí)空特征與洪澇預(yù)測研究[D];東北師范大學(xué);2018年

4 張清璐;《人民日報(bào)》建國以來洪澇災(zāi)害新聞敘事變遷[D];湖南大學(xué);2018年

5 徐莎;洪澇災(zāi)害救援護(hù)理人員勝任力指標(biāo)體系的構(gòu)建研究[D];錦州醫(yī)科大學(xué);2018年

6 曹義娜;黑龍江省洪澇災(zāi)害分布特征及其對玉米產(chǎn)量的影響[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

7 何蓉蓉;洪澇災(zāi)害應(yīng)急物流配送路線研究[D];長沙理工大學(xué);2014年

8 葛鵬;區(qū)域洪澇災(zāi)害的模糊評估模型研究[D];南京信息工程大學(xué);2013年

9 杜麗萍;河南省洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D];河南理工大學(xué);2016年

10 王颯;區(qū)域洪澇災(zāi)害承災(zāi)極限理論及其應(yīng)用研究[D];華中師范大學(xué);2015年

本文編號：2669492