【摘要】：城市是環(huán)境變化較為顯著的區(qū)域,特別在發(fā)展中國家,下墊面條件和降雨等氣候特性的變化異常突出;相應(yīng)的,城市發(fā)生洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加,模擬城市洪澇的難度不斷加大。在此情勢下,如何科學(xué)刻畫設(shè)計(jì)雨型以反映降雨氣候特征的變化,如何準(zhǔn)確識別多元變化的下墊面條件并進(jìn)行參數(shù)概化,如何準(zhǔn)確預(yù)估城市的洪澇風(fēng)險(xiǎn)成為了城市雨洪模擬及風(fēng)險(xiǎn)管理的技術(shù)難點(diǎn)和焦點(diǎn)。本文以北京市未來科學(xué)城區(qū)域作為研究區(qū)域,基于收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料,構(gòu)建了基于MIKE FLOOD的區(qū)域的暴雨洪水內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評估模型。模型構(gòu)建過程中,結(jié)合實(shí)際調(diào)研情況、規(guī)劃文本和Google Earth衛(wèi)星影像對研究區(qū)域微地形進(jìn)行適當(dāng)概化,共劃分為建筑、道路、綠地、裸地和其他用地五種不同土地利用類型類型,并根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》對其不透水率選取典型值,進(jìn)而計(jì)算出各子匯水區(qū)的不透水率。對于降雨氣候特性的變化,根據(jù)北京市《城鎮(zhèn)雨水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)暴雨徑流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》,采用以北京市水文手冊設(shè)計(jì)暴雨圖集確定的時(shí)段降雨量推求的設(shè)計(jì)降雨過程,觀象臺站站址處3年、5年、10年、20年、30年、50年、100年一遇設(shè)計(jì)降雨過程,設(shè)置不同設(shè)計(jì)暴雨情景,用于研究區(qū)域的雨洪模擬和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評估。通過對研究區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀情況、降雨-徑流過程和歷時(shí)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行了現(xiàn)場確認(rèn)和觀測,利用實(shí)測管道水位、管道出口流量過程和區(qū)域內(nèi)積水點(diǎn)積水深度,對模型進(jìn)行了校驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上,模擬不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨條件下,地表降雨-徑流過程和雨水管網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷情況,對比分析評估了不同情景下的水文響應(yīng)過程、區(qū)域排水能力;隨著設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期的增大,淹沒范圍逐漸擴(kuò)大、節(jié)點(diǎn)和管道負(fù)荷逐漸增大、地表最大淹沒水深和地表平均淹沒水深逐漸增大;地表淹沒深度H0.15m的區(qū)域?yàn)?道路及沿線和部分低洼地區(qū);淹沒深度在0.15H0.5m之間的區(qū)域,主要在為道路沿線及低洼地帶;淹沒深度H0.5m,積水內(nèi)澇區(qū)域以地勢低洼及其周邊區(qū)域?yàn)橹�。并且高�?fù)荷高端與溢流節(jié)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián),在一些區(qū)域復(fù)合出現(xiàn)。研究成果分地表淹沒和管道負(fù)荷多方面展示,為區(qū)域洪澇科學(xué)管理提供了有力的技術(shù)支撐,亦為區(qū)域開展海綿建設(shè)提供了科學(xué)決策依據(jù);模型參數(shù)設(shè)定時(shí)在考慮土地類型差異性的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步充分細(xì)化空間尺度;以及現(xiàn)場踏勘、實(shí)測資料與水力公式結(jié)合的模型率定方式,對管道流量稀疏地區(qū)的模型構(gòu)建具有重要現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
【圖文】：

選題背景全球氣候變化和城市的快速發(fā)展，我國城區(qū)洪澇頻率不斷增加公報(bào)》[2]城市受淹內(nèi)澇情況統(tǒng)計(jì)顯示（圖 1-1），近幾年，我國發(fā)均在百座以上，多地出現(xiàn)了城市“看�，F(xiàn)象”（圖 1-2）。由于城的提高，同等淹沒情況下，損失必然增加[3]。據(jù)住建部相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯0 年間，213 個(gè)城市發(fā)生過不同程度的積水內(nèi)澇，占所調(diào)查城市上升趨勢，內(nèi)澇災(zāi)害一年超過 3 次的城市就有 137 個(gè)[4]。突發(fā)的，還對居民正常生活和生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大影響，北京“20112012.07.21”[6]暴雨不僅造成城區(qū)大范圍積水內(nèi)澇、交通癱瘓、成重大生命財(cái)產(chǎn)損失。而在世界范圍內(nèi)，城市化和氣候變化的共了其他地區(qū)的城市洪澇的風(fēng)險(xiǎn)，且城市洪澇災(zāi)害同樣呈上升趨城市洪水，及時(shí)預(yù)警洪澇影響范圍，已成為科學(xué)管理城市洪澇的城市地區(qū)高強(qiáng)度降雨事件洪水預(yù)測與模擬已經(jīng)成為城市水文一

圖 1-2 城市“看海現(xiàn)象”（2016 年）Fig. 1-2 "See Sea" in the City (2016)1.1.2 研究意義北京作為我國的首都，，擁有 3000 多年的建城史和 800 多年建都史。隨著城市建設(shè)的快速推進(jìn)，城市下墊面發(fā)生巨大變化，生態(tài)空間受到較大程度的擠壓甚至破壞，表現(xiàn)為不透水面積加大，降水填洼和土壤截留量減少，并且匯流過程中的下滲量減少，即初損、后損同時(shí)減少，產(chǎn)匯流速率明顯變快。對于中心城區(qū)而言，城市建成后綜合徑流系數(shù)較建設(shè)前的有明顯增加。導(dǎo)致城市原始的自然水文特征逐步改變甚至消失，城市應(yīng)對洪澇風(fēng)險(xiǎn)的能力逐步減弱，市區(qū)范圍內(nèi)防洪排澇壓力增大、暴雨引發(fā)的城市內(nèi)澇災(zāi)害加劇。自 2004 年以來，北京市極端降雨頻發(fā)，共發(fā)生 88 場極端降雨天氣，最大小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)到 150 毫米，降雨呈現(xiàn)發(fā)生快、強(qiáng)度高、局地性強(qiáng)等特點(diǎn)。北京市 2006 年7 月遭遇暴雨，降雨強(qiáng)度 105mm/h，導(dǎo)致市內(nèi)多處道路交通中斷，迎賓橋積水最大深度達(dá) 1.7m；2007 年 8 月暴雨，降雨強(qiáng)度為 85mm/h，安華橋出現(xiàn)兩次積水；2011
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU998.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2625297