為減少城市洪澇災害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失,以MIKE 21水力學模型為基礎,建立武漢市南湖區(qū)域雨洪模型。首先,模擬由暴雨強度公式和芝加哥雨型合成的不同重現(xiàn)期、歷時120 min、雨峰系數(shù)為0.4的降雨洪澇過程;然后,運用地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析技術(shù),從積水深度和降雨時間等維度分析道路、建筑物等承災體的暴露性;最后,選取20年一遇降雨道路上的積水點,對一定范圍內(nèi)的行人作失穩(wěn)風險分析。結(jié)果表明:區(qū)域內(nèi)承災體的暴露性與暴雨重現(xiàn)期的變化呈正相關(guān),同時,暴露性的最大值集中在降雨后的60～80 min;降雨后的45～110 min行人會發(fā)生長達65 min的失穩(wěn)風險,需提前發(fā)布預警信息,做好防范措施。 

【文章來源】：中國安全科學學報. 2020,30(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

研究區(qū)域

3)設計凈雨。根據(jù)武漢市《室外排水設計規(guī)范》[15]，設計基于暴雨強度公式和芝加哥雨型的不同重現(xiàn)期短歷時降雨，并按照徑流系數(shù)扣損降雨的方式，得到各重現(xiàn)期不同下埑面的凈降雨過程，圖2為20年一遇120 min凈降雨過程線。4)管道排水能力。由于研究區(qū)域內(nèi)排水管網(wǎng)規(guī)劃較早，難以獲取完整的雨水管線資料，現(xiàn)采用概化的方式計算區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)的排水能力。按照滿流條件，雨水管網(wǎng)的流量為:

從情景模擬分析的角度考慮，城市暴雨洪澇災害風險是指一定區(qū)域由一定發(fā)生概率的降水導致的地表積水對不同承災體的危險程度。因此，研究洪水中承災體的暴露性，將有助于決策者正確認知洪澇風險。利用上述模型，將不同重現(xiàn)期雨峰系數(shù)0.4、歷時為120 min的降雨作為入流條件輸入模型，計算區(qū)域內(nèi)的積水分布情況，并將計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為承災體風險分析所需要的數(shù)據(jù)。利用GIS的空間分析功能，從積水深度和降雨時間2個維度對承災體的暴露性展開分析。由于建筑物有一定的阻水作用，在研究建筑物暴露性時，將其概化成與地表齊平的建筑用地進行淹沒分析。首先根據(jù)各重現(xiàn)期降雨區(qū)域內(nèi)的最大積水深度(圖3)研究不同水深下承災體的暴露性;再研究降雨歷時內(nèi)不同時刻道路、建筑物等承災體的暴露性。分別統(tǒng)計不同積水深度(表1)和不同時刻(表2)下道路、建筑物受淹面積。根據(jù)《城鎮(zhèn)洪澇防治技術(shù)規(guī)范》[17]，低于0.15m的積水不構(gòu)成交通影響或其他危害;0.15～0.3 m的道路積水會對行人和交通產(chǎn)生影響，但不會造成人員傷亡;當積水超過0.15 m時，會造成建筑物內(nèi)雍水。研究發(fā)現(xiàn):1年一遇降雨道路積水主要在0.15 m以下，部分建筑物內(nèi)會存在積水，但積水面積和深度較小;大于0.3 m的地表積水主要集中在城市個別低洼地帶，降雨結(jié)束后可基本實現(xiàn)退水，不會影響城市的正常運轉(zhuǎn)，即認為該情境下的降雨基本不會給城市帶來風險。5年一遇降雨地表積水分布范圍較1年一遇降雨有明顯增加，出現(xiàn)了0.5 m以上的道路積水，但僅占道路總面積的3.2%，會影響到部分道路的正常通行;建筑物積水占建筑物總面積的0.6%，只需在城市局部地區(qū)做好防范措施，也可給予適當?shù)娜藶楦深A及時將積水排除，該情境下的降雨城市相對安全。10年一遇降雨道路、建筑物積水面積較5年一遇降雨分別增加了12%和16%，城市內(nèi)澇程度進一步惡化。當遭遇20年一遇降雨時，此時易對行人造成傷亡大于0.3 m的道路積水占道路總面積的12%，大部分道路行人和車輛均無法通行;建筑物內(nèi)大量雍水，且退水緩慢，會造成大量的財產(chǎn)損失和人員傷亡，嚴重阻礙了城市的正常運行，需要進一步進行風險評估。通過研究道路、建筑物等承災體的暴露性得到以下結(jié)論:(1)從降雨時間維度看，在降雨開始后的60～80 min，承災體的暴露性會達到最大值，且暴雨重現(xiàn)期越大，最大值(拐點)出現(xiàn)的時間越晚。(2)設計降雨為歷時120min、雨峰0.4的暴雨，第48 min雨峰出現(xiàn)后，雖然降雨強度有所減弱，但積水范圍和積水深度繼續(xù)增大，導致承災體暴露性也隨之增大，說明該地區(qū)的排水能力較弱。特別在遭遇短歷時強降雨時，積水區(qū)域難以實現(xiàn)快速退水，極易產(chǎn)生內(nèi)澇。(3)5年一遇、10年一遇、20年一遇降雨承災體的受淹面積較1年一遇降雨各增加了91%、116%、142%，即區(qū)域內(nèi)承災體的暴露性與暴雨重現(xiàn)期的變化呈現(xiàn)正相關(guān)，災害風險也逐步增加。

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3345000