城市暴雨积水成因分析与模拟
《2024年城市内涝的成因及其对策》范文

《城市内涝的成因及其对策》篇一一、引言近年来,随着城市化进程的加快,城市内涝问题愈发凸显,给人们的日常生活和城市发展带来了严重影响。
内涝不仅造成交通拥堵、居民生活不便,还可能引发一系列次生灾害,如积水浸泡基础设施等。
因此,探究城市内涝的成因及其对策,对于城市规划和防洪排涝工作具有重要意义。
二、城市内涝的成因1. 自然因素- 气候异常:受全球气候变化影响,极端天气频发,短时间内强降雨增多,超出城市排水系统的承载能力。
- 地形地貌:部分城市位于低洼地带,地势平坦,不利于雨水快速排放。
- 水系不畅:城市水系受到污染和人为填埋,导致自然调蓄能力下降。
2. 人文社会因素- 城市规划滞后:部分城市在扩张过程中,未充分考虑排水系统建设,排水设施陈旧。
- 建筑密集:城市建筑密集,道路硬化面积大,地面渗水率降低。
- 绿化不足:城市绿地面积减少,自然调蓄雨水的功能减弱。
三、对策与建议针对城市内涝的成因,应采取以下对策:1. 加强预防和预警系统建设- 建立完善的气象预报体系,对可能发生的极端天气进行准确预报。
- 建立预警信息发布系统,及时将预警信息传递给相关部门和居民。
2. 完善排水设施建设与维护- 加大投入,更新老旧排水设施,提高排水能力。
- 科学规划新建排水系统,确保排水设施与城市发展相匹配。
- 定期对排水设施进行维护和检修,确保其正常运行。
3. 优化城市规划和设计- 在城市规划和设计中充分考虑雨水排放和利用,合理规划绿地、水系等空间布局。
- 推广低影响开发(LID)技术,如透水铺装、雨水花园等,提高地面对雨水的渗透能力。
- 加强城市内涝治理的法律法规建设,确保各项措施得到有效执行。
4. 加强社会参与和宣传教育- 提高公众对内涝问题的认识和重视程度,增强居民自我防范意识。
- 鼓励社会各界参与内涝治理工作,形成共治共管的良好局面。
- 加强宣传教育,提高居民的防洪排涝知识和技能。
四、结论城市内涝是一个复杂的系统工程问题,需要从多个方面进行综合治理。
关于“城市内涝”问题的成因分析及对策建议

关于“城市内涝”问题的成因分析及对策建议城市内涝是指在大雨、暴雨或台风等极端天气条件下,城市排水系统无法及时有效地排除积水,导致道路、地下室、低洼地区等处出现大量积水的现象。
这一问题的发生原因复杂多样,包括城市化进程快速、排水设施老化、管理不善、地质条件差等。
首先,城市化进程快速是城市内涝问题的主要原因之一。
随着城市人口的不断增加,城市建设规模扩大,原本的自然地表不再能充分吸纳和排除雨水。
大量的水泥、沥青路面、建筑物等人工构筑物对雨水的渗透能力较差,积水问题愈发严重。
其次,排水设施老化和管理不善也导致城市内涝问题的加剧。
由于建设和管理的长期忽视,许多城市的排水设施陈旧、堵塞、损坏。
垃圾、泥沙等杂物堵塞了下水道,雨水无法流入排水管网,造成积水。
此外,由于排水设施分散管理、缺乏科学规划,缺少统一指挥系统,导致救援和抢险工作的效率低下。
最后,地质条件也是城市内涝问题的因素之一。
有些城市地势低洼、土质不良,雨水难以迅速排出,造成大量积水。
此外,部分城市由于地下水位过高,导致排水困难,也加剧了城市内涝问题。
对于城市内涝问题,需要采取一系列的对策来解决。
首先,应加强城市规划和建设管理,合理规划城市排水设施,并进行统一管理和维护,确保设施的正常运行,及时清理下水道。
其次,加强城市防洪能力,建设雨水花园、雨水湖等生态雨水管理设施,增加雨水的自然蓄滞能力。
此外,利用现代科技手段,如人工智能、大数据等,规划城市排水系统,提高排水效率和应急响应能力。
最后,加强宣传教育,提高居民对城市内涝问题的认识,提倡绿色生活方式,减少城市水土流失。
城市内涝问题是一个涉及多个层面的综合性问题,我们需要采取综合的措施来解决。
以下是一些进一步的对策建议:1. 加强基础设施建设:应该加大对城市排水系统的投资,更新老化设施和补充不足。
特别是在高风险地区,应增加抗洪排水设施的建设,如提高雨水收集管理能力、新建海绵城市示范区等,提高城市排水系统的抗洪能力和容量。
关于“城市内涝”问题的成因分析及对策建议

关于“城市内涝”问题的成因分析及对策建议城市内涝指的是在城市中出现的短时间内降雨量过大、排水系统不完善或不堪重负而导致的水浸现象。
这一问题在许多城市中都存在,给居民的生活和城市的发展带来了不小的困扰。
本文将从成因和对策两个方面来分析城市内涝问题。
城市内涝的成因主要包括以下几个方面:首先,城市化进程加快导致城市土地覆盖面积的扩大,使大量的原本透水的土地变为不透水的硬化地面。
这样的变化导致雨水无法迅速渗入地下,增加了雨水积聚的风险。
其次,城市建设中的排水系统不完善,包括排水设施陈旧、设计不合理以及维护不及时等问题。
这些都会导致排水能力下降,使得降雨过后的雨水难以排除,从而造成内涝。
此外,城市规划和建设中存在的不合理布局及土地利用方式也是城市内涝问题的成因之一。
一些城市存在大量的水泥森林和人工湖泊,这些地方无法有效吸收雨水,反而成为雨水聚集的场所,进一步加剧了城市内涝的风险。
针对城市内涝问题,我们可以采取以下对策建议:首先,应加强城市规划和土地利用管理,合理规划城市空间布局。
建设绿色空间和适度增加自然湿地,增加城市的透水面积,促进雨水的自然渗透。
其次,应改善城市的排水设施,加大投入力度。
对于老旧的排水系统,应进行维修和更新,提升其排水能力。
在新建城市或改造工程中,要充分考虑排水因素,合理设计和建设排水设施。
此外,应加强城市的防洪措施。
在一些容易发生内涝的区域,可采取加装抽水设备、建设雨水花园等方式,提高城市的洪涝抗灾能力。
最后,应加强社会教育和宣传,提高居民的防灾意识和能力。
居民应该了解内涝的成因及其危害,了解如何避免内涝和如何应对内涝发生时的紧急措施。
综上所述,城市内涝问题是由多因素综合作用所致。
为了解决这一问题,我们需要从城市规划、建设和管理等多个层面入手,注重提升城市的排水系统和防洪能力,并加强居民的防灾意识和应对能力。
只有通过综合措施的采取,我们才能够有效应对城市内涝问题,提升城市的抗洪能力和居民的生活质量。
论城市积水原因及解决途径

论城市积水原因及解决途径摘要:近年城市内涝现象频繁发生,从设计角度分析城市积水的原因,并提出利用低冲击开发技术与加大雨水设施投入相结合的办法解决城市积水问题,以适应低碳生态城市的发展。
关键词:重现期;径流系数;低冲击开发1引言随着城市化进程的不断加快,城市的建设日新月异,但是城市化不仅在一定程度上改变了城市局部地区的降雨等气候条件,而且对城市水循环的影响也非常大,城市内涝现象频繁发生,因此分析城市积水的原因并找出适应城市发展的方法具有重要的现实意义。
2城市积水原因分析2.1雨水管渠设计重现期:重现期指在一定长的统计时间内,等于或大于某统计对象出现一次的平均间隔时间。
雨水管渠设计重现期是雨水管道水力计算中一项重要的参数。
2011年版《室外排水设计规范》规定一般地区重现期应采用1年~3年,重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区,应采用3年~5年,并应与道路设计协调,经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限。
特别重要地区可采用10年或以上。
实际上对于一般地区而言,现有雨水管道设计重现期大多在0.5年~3年。
然而,近年气候变化异常,几年甚至几十年一遇的暴雨频繁发生,这时雨水管道的排水能力严重不足,就会出现大面积的积水。
2.2径流系数:径流系数指一定汇水面积内地面径流量与降雨量的比值。
径流系数的值因汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况的不同而异。
但影响径流系数的主要因素则为地面覆盖种类的透水性,此外还与降雨历时、暴雨强度及暴雨雨型有关。
由于影响因素很多,要精确地求定其值是很困难的。
目前在雨水管渠设计中,径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值。
在设计中,也可采用区域综合径流系数。
汇水面积的综合径流系数应按地面种类加权平均计算。
2011年版《室外排水设计规范》规定城镇建筑密集区综合径流系数取0.60~0.70,城镇建筑较密集区取0.45~0.60,城镇建筑稀疏区取0.20~0.45,综合径流系数高于0.7的地区应采用渗透、调蓄措施。
广州市内涝成因分析及内涝深度模拟研究

广州市内涝成因分析及内涝深度模拟研究近年来,广州市频繁发生内涝事件,给市民的生活和城市运行带来了巨大困扰。
为了深入了解内涝的成因,并提出有效的解决办法,我们进行了一项内涝成因分析及内涝深度模拟研究。
首先,我们对广州市内涝的成因进行了分析。
通过研究发现,广州市内涝主要有以下几个因素:地势低洼、下水道排水不畅、城市建设无序以及气候变化等。
广州市地势较为平坦,部分地区低洼,雨水难以迅速排走,容易形成积水。
此外,部分下水道设计不合理,排水能力有限,导致雨水无法及时排出,进一步加剧了内涝问题。
城市建设无序也是内涝的重要原因,大量的水泥路面和建筑物使得雨水无法渗透,增加了城市排水负担。
而气候变化使得降雨量增加,雨水集中期间较短,给城市排水带来了更大的压力。
为了更好地解决内涝问题,我们进行了内涝深度模拟研究。
我们采用了数值模拟方法,根据广州市的地形、下水道网络以及降雨数据,建立了一个内涝深度模拟模型。
通过模拟不同降雨情况下的内涝深度,我们可以更好地了解内涝的分布情况,并为城市规划和排水系统的改进提供参考。
通过模拟研究,我们发现内涝深度与降雨强度、地势高低以及排水系统的状况有密切关系。
在大雨天气下,地势低洼的地区内涝深度更深,排水系统较差的地区内涝问题更为严重。
同时,我们还发现局部的城市绿地和雨水花园对于缓解内涝问题起到了一定的作用,可以起到雨水渗透和蓄水的功能。
综上所述,广州市内涝问题是由多个因素共同作用造成的。
通过对内涝成因的分析和内涝深度模拟的研究,我们可以更好地了解内涝问题,并提出相应的解决方案。
加强城市规划,改善排水系统,合理利用城市绿地和雨水花园等措施,可以有效减轻内涝的影响,提高城市的抗洪能力,为广州市民创造更好的居住环境。
暴雨城市内涝处置方案

暴雨城市内涝处置方案摘要:暴雨天气经常给城市带来内涝问题,给城市交通、生活等各个方面带来了巨大困扰。
本文就暴雨城市内涝问题展开讨论,提出了一系列解决方案,旨在改善城市内涝状况,保障城市的正常运行和居民的生活安全。
引言:近年来,随着城市化进程的加快,城市面临的暴雨天气频率和强度不断增加,城市内涝问题成为一个严重而常见的环境问题。
暴雨城市内涝给城市交通、生活和环境带来了巨大的影响,不仅给人民的生活带来不便,甚至给城市的发展和稳定带来了威胁。
一、内涝原因分析:1.降雨量过大:暴雨通常在短时间内集中降雨,给城市排水系统带来极大压力。
2.排水设施落后:一些城市的排水系统老化严重,无法满足暴雨排水需求。
3.城市化过程中的不合理规划:城市建设过程中,大量绿地被混凝土所取代,导致雨水无法渗入土壤。
4.垃圾堵塞:城市排水管道常常被垃圾、树叶等杂物堵塞,影响正常排水。
二、内涝处置方案:1.加强城市排水系统建设:- 更新和升级老化的排水设施,提高排水能力。
- 增加雨水花园、生态湿地等自然排水设施,提高城市的雨水渗透能力。
- 推广雨水收集利用系统,将雨水用于灌溉、冲洗等非饮用水领域,减轻城市排水压力。
2.优化城市规划设计:- 合理规划城市排水系统,确保排水设施的合理布局和容量设计。
- 保护和恢复城市绿地,提高城市的雨水渗透率。
- 鼓励绿色建筑和屋顶花园的建设,减少雨水的径流。
3.加强城市清理工作:- 加强市政部门对排水管道的定期清理,避免堵塞现象的发生。
- 强化对垃圾分类投放和垃圾桶设置的管理,减少垃圾进入排水系统。
- 对城市道路进行定期清扫,清除堵塞排水格栅的杂物。
4.加强预警和应急响应:- 建立完善的暴雨天气预警系统,及时发布预警信息,提醒市民注意防范。
- 加强应急抢险力量的建设,确保在内涝事件发生时能够迅速响应和处置。
结论:暴雨城市内涝是城市化进程中常见的环境问题,给城市发展和居民生活带来了严重影响。
通过加强城市排水系统建设、优化城市规划设计以及加强城市清理工作和预警应急响应,我们可以有效改善城市内涝状况,为城市的可持续发展提供支持。
《2024年城市内涝的成因及其对策》范文

《城市内涝的成因及其对策》篇一一、引言随着城市化进程的加快,城市内涝问题愈发凸显,给城市居民的生活带来极大的困扰和影响。
本文旨在深入探讨城市内涝的成因,并提出相应的对策,以期为解决城市内涝问题提供参考。
二、城市内涝的成因1. 自然因素(1)气候因素:受全球气候变化影响,极端天气事件频发,如暴雨、持续降雨等,导致短时间内大量降水,超出城市排水系统的承载能力。
(2)地形地貌:部分城市位于低洼地带,地势平坦,缺乏自然排水条件,容易形成积水。
2. 人文社会因素(1)城市规划不合理:部分城市在规划过程中未充分考虑排水系统的重要性,导致排水设施建设滞后,无法满足实际需求。
(2)建筑密度过高:城市建筑密度过高,阻碍了自然地表的渗水作用,增加了地表径流,加重了排水系统的负担。
(3)环境破坏:过度开发导致植被破坏,降低了地表的渗水能力,加剧了内涝风险。
三、对策与建议针对城市内涝问题,本文提出以下对策与建议:1. 完善城市规划与排水系统建设(1)科学规划:在制定城市规划时,应充分考虑地形地貌、气候特点等因素,合理布局排水系统,确保排水设施的承载能力与城市发展相适应。
(2)加强排水设施建设:加大投入力度,完善排水设施建设,提高排水系统的承载能力和排涝能力。
(3)推广海绵城市建设理念:通过建设雨水花园、透水铺装等措施,提高地表的渗水能力,减少地表径流。
2. 强化预警与应急响应机制(1)建立完善的预警系统:通过气象监测、水文监测等手段,实时掌握降雨情况,提前发布预警信息。
(2)加强应急响应:建立健全的应急响应机制,确保在发生内涝时能够迅速、有效地进行应急处理。
3. 倡导绿色出行与低碳生活(1)推广绿色出行:鼓励市民选择步行、骑行、公共交通等绿色出行方式,减少私家车出行,降低碳排放和空气污染。
(2)低碳生活:倡导节能减排、资源循环利用等低碳生活方式,降低环境污染和气候变化对城市内涝的影响。
四、结论城市内涝问题的解决需要多方面的努力和措施。
《2024年城市内涝的成因及其对策》范文

《城市内涝的成因及其对策》篇一一、引言近年来,随着城市化进程的加快,城市内涝问题愈发凸显,给人们的日常生活和城市发展带来了严重影响。
内涝不仅会造成交通拥堵、财产损失,甚至威胁到人们的生命安全。
因此,分析城市内涝的成因并寻找有效的解决对策,已成为当前城市规划与建设的重要课题。
二、城市内涝的成因1. 自然因素- 气候异常:极端天气频发,如强降雨、连续阴雨等,导致短时间内降水量过大,超出城市排水系统的处理能力。
- 地形地貌:部分地区地势低洼,容易积水,一旦遭遇强降雨,低洼地区更容易出现内涝。
2. 人文社会因素- 规划不足:部分城市在规划时未充分考虑排水系统的建设,导致排水设施滞后于城市发展。
- 设施老化:一些老旧小区和城市的排水设施陈旧、管网老化,排水效率低下。
- 城市硬化:城市硬化地面过多,自然地面的透水性降低,雨水无法迅速渗入地下,增加了排水压力。
- 人类活动:不合理的土地利用方式、过度开发等也加剧了内涝问题。
三、对策与建议针对城市内涝问题,应从以下几个方面着手解决:1. 科学规划与合理布局- 城市规划应充分考虑自然因素和人文社会因素,合理布局排水系统和其他基础设施。
- 注重保护自然水系,如河流、湖泊等,利用自然力量进行排水。
2. 加强基础设施建设与维护- 加大投入,对老旧排水设施进行改造升级,提高排水能力。
- 完善管网维护制度,定期对管网进行检查与维修,防止管道堵塞和泄漏。
- 增加透水性地面比例,如采用透水砖、下沉式绿地等措施,提高地面的透水性。
3. 强化预警与应急管理- 建立完善的雨水监测系统,及时掌握降雨情况,为防涝工作提供决策支持。
- 加强应急队伍建设,提高应急处置能力,确保在发生内涝时能够及时进行救援。
- 制定内涝应急预案,明确各部门职责和应对措施,确保在紧急情况下能够迅速响应。
4. 倡导绿色低碳理念- 推广绿色建筑和低碳出行方式,减少城市硬化面积,增加绿地和透水地面。
- 加强环保宣传教育,提高公众的环保意识,共同参与城市内涝防治工作。
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城市暴雨积水成因分析与模拟龚伟河海大学水文水资源学院,江苏南京(210098)E-mail:ecvita@摘要:随着城市化的发展,暴雨积水现象日益突出。
本文在深入分析积水成因的基础上,运用数值模拟技术,建立了城市产汇流、管网有压流和泵站控制等模型来模拟积水现象。
并用上海市徐汇区进行了验证,证明模拟结果是良好的。
关键词:城市暴雨;积水原因;城市排水;积水模拟1. 引言近20年来,随着我国城市化进程的迅猛发展,城市地区由于人口密集,物资和财产密度不断加大等特点,高强度暴雨积水形成的洪涝灾害对城市化地区产生的威胁和带来的损失愈来愈大。
灾害一旦发生,不仅给人们的日常生活带来不便,严重的话还可能危及人民和集体的生命和财产安全,破坏城市整体形象。
通过对暴雨积水形成原因的分析,可以找出防汛工作中的薄弱点与空白点,由此加以改进,减轻灾害带来的损失。
同时,如何对城市地区地面积水的发生区域及形成过程进行预测,以有效地分析涝情可能造成的后果,及时可靠地制定城市排涝减灾对策和措施是日前城市防汛研究和实践的重要课题。
2. 城市暴雨积水成因分析2.1 城市地区的流域特性相对于天然流域而言,城市地区的水文气象特性和产、汇流机制远较前者复杂。
首先,城市地区由于城市化影响产生的“热岛”、“尘罩”和“雨岛”效应,影响了区域的降雨特性。
主要表现为汛期大暴雨次数及在大暴雨中降水总量和平均雨强增大,使得城市地区暴雨出现的几率明显增加。
[1][2]其次,城市化的过程,显著改变了土地利用特性,致使城市地区与天然流域的产汇流特性大为不同。
土地利用特性的改变突出表现为建筑物密集、高楼林立、道路纵横交错,绿化率和水面率降低,增加了不透水面积,天然透水面积的比率却大幅下降。
由此直接改变了当地雨洪径流的形成条件,导致径流总量增加,流速加大;峰量增高,峰现提前,历时缩短。
再次,为了迅速排出城市地区产生的雨水径流,市政部门兴建了排水管网系统。
加上地面沉降等因素,低洼区不得不依靠泵站动力抽排的强排水模式。
这使汇流速度显著加快,而入河强度明显提高。
最后,我国城市在建设发展过程中,往往存在与水争地,侵占河道,破坏水系的现象,致使城市地区水面率大幅降低。
结果使得城市滞蓄雨洪的能力急剧减弱,影响城市的防洪安全。
2.2 城市地区暴雨积水的形成原因综合来说,城市暴雨积水的产生主要有以下三个方面的原因[3-5]:(1)自然原因:○1全球气候变化和城市化等原因,暴雨次数增多和强度加大。
○2沿海城市多属感潮河网地区,地势平坦,如暴雨时恰逢外河道发生高水(潮)位时,会影响到城市排水能力,内河水无法外排。
同时,为保护防汛墙设施安全,防止河水漫溢,防汛泵站停泵,从而造成暴雨积水。
特别是遭遇风、暴、潮“三碰头”时,情势更加严峻。
(2)排水设施抵御暴雨能力不足:○1较多老城区的设计暴雨重现期标准偏低,当遭遇超标准暴雨时,容易造成暴雨时积水。
○2一些系统泵站和主干管线虽已建成,但收集支管由于种种原因尚未完善,造成实际排水能力达不到系统标准。
系统中一些地区管道处排水系统的末梢,或下游管道管径偏小造成瓶颈导致积水。
○3排水系统的改造,使得原有系统的服务区域范围发生变更,存在泵站与管道系统排水能力不相配套的情况。
(3)人为因素:○1市区面积逐年扩大,且市区不透水面积比例迅速提高;下渗量减小,产流增大,汇流加快,形成暴雨洪水。
○2长期超采地下水引起地面沉降,形成一些排水不畅、地势低洼区,容易造成暴雨积水。
○3城市发展,施工建设管理不善造成建筑垃圾或居民生活垃圾堵塞或淤积管道,造成排水不畅,局部地面积水成灾。
○4突发因素的影响,如泵站故障停泵导致的积水。
3. 城市暴雨积水模拟降落在城市的雨水,除去各种损失后,沿地面、屋面及道路边沟流动,一般由雨水口进入排水管网。
雨水向管网出口流动的过程中,不断汇集地面及支管中的水流,直到出口。
[6]在实际处理中,根据管网的分布情况将整个汇水区域划分为若干单元区域,每个单元区域的地面径流通过雨水口集中进入排水管网。
经管网汇流后,通过泵站动力或自流排入受纳水体。
数值模拟的任务首先是计算各单元区域的产流和地面汇流,再将各单元区域地面径流作为管网入流,演算到管网出口。
3.1城市产流及地面汇流模型在进行城市地区产流分析与计算时,将城市地表划分为完全不透水A 1和透水A 2两类。
城市的铺砌面积(包含半透水砖石铺面、有裂隙铺面、由绿地包围的铺面等,这类铺面均存在不同程度的下渗)是这两类表面的组合[7]。
其计算方法如下:[8]对完全不透水面积A 1,其产流量可直接由降雨量P 扣除洼蓄量D 得出D P R −=1 (1)在透水面积A 2(包括铺砌面积上的透水面积)上降雨损失主要为下渗,当时段降雨强度大于下渗强度时透水面积产生径流t f i R ∆−=)(2 (2)其中假定透水面积下渗率满足霍顿公式t c c e f f f f α−−+=)(0 (3)可以推导出)1(0m m cW W f W W f f −+= (4) 式中W 和W m 分别为土壤含水量和土壤持水量。
土壤含水量采用递推公式推求)(21j j W R P W +−=+β (5) 式中 β为折减系数,主要与日蒸发能力和土壤含水量有关。
最后,单元区域平均径流深为 221)1()1(R b bR a abR R −+−+= (6) 式中 a 为单元区域内完全不透水面积与铺砌面积比;b 为铺砌面积与单元区域面积比。
3.2 管网有压流汇流模型城市地区的管网须作如下概化[8]:管网排水系统由管道、交叉建筑物及出水口组成。
管道兼有输水和调蓄的功能;管道的交叉衔接主要通过雨水井实现,同时雨水井还承担接收地面排水系统来水的功能;排水系统出流则通过出水口(排涝泵站,溢流井,自流涵管等)实现。
将管道的输水和调蓄功能进行分离,管道仅考虑输水功能;系统的调蓄功能及来水接收功能合并在蓄水节点考虑。
因此,管网系统可以看成是由输水的管道、具有蓄水和衔接功能的节点以及出口组成。
管道与节点可以是树枝状连接,也可以是网状连接。
管网排水系统的入流为雨水径流(包括污水基流),入口置于调蓄节点;系统的出流发生在出口。
排水系统可以存在有压流状态,管道输水模拟采用运动波方程表达022=∂∂+∂∂−∂∂−+∂∂x H gA x A V t A V gAJ t Q f (7)式中 H 为水头。
摩阻坡度J f 用曼宁公式近似估计:V Q AR n J f 3/42= (8) 将(7)、(8)两式联立,并写成差分格式⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆−−∆−+∆+∆+=∆+t L H H A g t L A A V A V Q V R t gn Q t t t 1212222)/(11 (9) 节点调蓄采用连续方程,其形式为t t S Q t h //Σ=∂∂ (10) 写成差分格式S t Q h h t t t /)(∆Σ+=∆+ (11) 式中 h 为节点水头,S 为节点水面积。
当h 低于与节点直接相连管道的顶部高程时,节点水面积S 等于管道水面积的1/2及节点本身所具有的水面积之和。
当节点水头h 超过管顶高程时,管道处于压力流状态,管道水面积为0;当h 超过地面高程时,雨水径流倒流出节点形成地面积水,节点水面积为地面积水面积。
[8]3.3 泵站调度控制模型出口为泵站时的运行方式为:当泵站调节池允许最大出流量Q m 小于泵站排涝能力时,泵站排水流量Q ≤ Q m 。
否则,按泵站最大排涝流量作为泵站排水流量控制上限Q ≤ q m 。
如果内河水位达到或超过危险水位时,应根据泵站调度方式控制运行,减少入内河流量或停止泵站运行。
用于积水模拟的参数通常具有较强的水文和物理意义,主要有节点汇水面积、不透水面积比例、下渗参数、地面高程、管道基本特性、管道水力糙率、管底高程、泵站排水流量等,其可靠性主要依赖于土地利用和排水管网系统的基本资料。
此外,为实际地反映地面积水的影响因素,增设了二个可调性经验参数:管道通畅度、最大节点地面积水面积比例。
分别用于表达管道淤积和堵塞的程度和控制积水节点的积水深度。
4. 城市暴雨积水模拟应用实例徐汇区位于上海市区的西南部,区域面积54.76km2。
区内地势平坦,地表自然坡度小。
由于历史上大量开采地下水,造成肇家浜路以北的部分地面海拔高程在2.5~3m之间,低洼处在2.5m以下。
区内排水系统受黄浦江潮位和内河河道水位影响显著,除植物园属自流排水系统外,其他地区主要依靠泵站动力排水。
根据资料条件,将整个徐汇区划分为1179个单元区域,概化管道1237条,出口泵站53座。
按照模拟精度的要求,单元区域一般控制在8ha以内,管道长度控制在300m以内。
管网排水系统为圆管及矩形管混凝土管道糙率n= 0. 014,管道及泵站参数按设计值推算。
对020704,020725,050807,050911,060901暴雨的模拟表明,计算得出的积水点基本包含了观测到的淹水节点。
总体来说,节点的淹水过程趋势是合理的,说明模型的计算结果是较可靠的。
各次暴雨事件的计算及观测到的淹水节点具体数目详见表1。
表1暴雨积水点模拟结果与观测结果对比Tab.1 Comparisons of storm water logging area between simulated and observed 雨次模拟淹水节点个数实际淹水节点个数符合实际情况的比例(%)020704 9 7 78 020725 40 37 78 050807 54 44 81 050911 52 44 83 060901 21 15 755. 总结本文通过对城市地区暴雨积水的成因分析,把握住城市地区暴雨径流产生、发展的特殊性,构建了适合城市化地区复杂排水管网的,能模拟城市地区地面积水的数学模型。
可为城市制定防汛减灾对策和措施,指导日常防汛工作提供依据。
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