武汉城市强降水内涝仿真模拟系统研制
城市暴雨内涝数学模型的研究与应用
武汉市暴雨内涝数学模型的研究与应用刘晓（湖北工业大学，湖北，武汉，120330270）摘要：暴雨内涝对城市的影响日益严重，为了城市能够更好的应对暴雨带来的冲击，本文以城市的街道路面与河道水流的运动为对象进行模拟，建立了武汉市暴雨内涝积水数学模型。
模型以平面二维非恒定流基本方程和不规则网格划分技术为框架，采用简化分类处理的方法，将通道分为路面型、河道型以及特殊通道型，根据不同类型简化动量方程，求任一网格各个通道上的单宽流量。
根据不规则网格的方法，按照武汉市的地形进行多边形计算网格的设计。
介绍了数学模型在武汉市的应用和误差分析以及城市路面降雨量的计算。
关键词：城市暴雨内涝灾害数学模型误差分析武汉市Research and Application of Wuhan Waterlogging Mathematical ModelLiu Xiao(,Hubei University of Technology, Hubei,Wuhan,120330270)Abstract:W aterlogging increasingly serious impact on the city, in order to respond to storm the city the impact of urban road surface better and the main river flow motion simulation object, the mathematical model of urban storm water waterlogging.The basic equation model for unsteady flow and irregular unstructured meshing technology as the backbone, the use of simplified classification method,the channel into the river type, road type,special channel type, depending on the type of simplified momentum equation,seeking grid unit discharge any individual channel.According unstructured irregular grid design ideas, according to the terrain features are designed in Wuhan polygon computational grid.Describes analysis methods and mathematical models to calculate surface rainfall in the city of Wuhan and application errors.Keywords: urban storm; waterlogging disasters; mathematical model;model error analysis;Wuhan1 引言城市内涝是由于强降雨超过城市排水能力而产生的城市内积水的灾害。
室内人工模拟降雨控制系统(降雨积水模拟实验系统)
降雨积水模拟实验系统(室内人工降雨模拟系统)设计方案概述: 包括北京在内的一些大城市几乎是逢雨必涝，深层次的原因是什么？到底要几年一遇的降雨才能不内涝？气象部门之前已有预报，排水、公交、地铁、道路等部门也都启动了防汛应急预案，排水的车辆设备早早就在莲花桥等重点路段待命抢险。
在大雨中，公安、交通、排水等部门的可以说是全员上岗，坚守岗位，公安民警以身体站在积水里，以身体为标杆指引车辆，工作不能说不尽力，但为什么还会出现这么多的积水点段？根本原因，一方面是目前城市中的排水设施标准普遍偏低。
据了解，目前北京仅有天安门广场和奥林匹克公共区的排水管线达到5年一遇，即满足每小时56毫米的降雨量；中心城区普遍为1年一遇，个别区域按照3年一遇的标准建设。
另一方面是城市的空间扩张、硬覆盖加剧、人口膨胀等通病加剧了突发天气灾害的可能性。
综述:北京知控高科技术有限公司的降雨积水模拟实验系统(室内人工降雨模拟系统)有三大部分组成，分别为人工降雨管路、人工降雨自控系统，实验平台三大部分组成，建成后不但能完成模拟不同参数的降雨、不同地表覆盖、不同地下管网分布等条件下降雨积水模拟的实验，也可做渗透、土壤水分运移、植物生态、土木工程等领域相关科研实验工作一.降雨积水模拟实验系统(室内人工降雨模拟系统)技术指标如下：1）、有效降雨面积：4×9m（36）平米2）、降雨高度：2.1m（降雨喷嘴至实验平台高度）3）、雨强连续变化范围：20-150mm/h4）、降雨均匀度系数：大于0.865）、雨滴大小调控范围：1.7～2.8mm6）、降雨调节精度：7mm/h7）、柜式控制台，液晶显示数据及雨强值和雨强曲线，可以实现手动、自动等控制模式。
二.系统组成: 控制台面板, 控制台面板, 降雨阀控制箱, 泵房, 实验槽泵房内设备组成：1、上水阀，上水有两部分组成，手动开关及电磁阀。
2、水箱，水箱由箱体、人孔、进水口、溢流口、出水口、排水口等部分组成。
城市内涝洪水数值模拟及三维场景构建研究
城市内涝洪水数值模拟及三维场景构建研究目录一、内容综述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 研究内容与方法 (4)二、理论基础与文献综述 (5)2.1 城市内涝洪水形成机理 (8)2.2 数值模拟技术及其应用 (9)2.3 三维场景构建技术及其在防洪中的应用 (10)2.4 国内外研究现状及发展趋势 (11)三、城市内涝洪水数值模拟 (12)3.1 模拟方法选择 (13)3.2 模拟算子与离散化方法 (14)3.3 模拟过程与参数设置 (16)3.4 模拟结果分析与验证 (17)四、城市内涝洪水三维场景构建 (18)4.1 三维场景建模方法 (20)4.2 地形地貌建模 (20)4.3 水文气象要素建模 (22)4.4 模拟场景生成与可视化 (23)五、城市内涝洪水风险评估与管理 (24)5.1 风险评估指标体系构建 (25)5.2 风险评估模型建立与求解 (26)5.3 防洪措施与应急预案制定 (27)六、案例分析 (28)6.1 实际城市案例选择 (29)6.2 模拟结果分析与对比 (30)6.3 防洪措施实施效果评估 (32)七、结论与展望 (33)7.1 主要研究成果总结 (34)7.2 存在问题与改进方向 (35)7.3 未来研究与发展趋势 (36)一、内容综述随着城市化进程的加快，城市内涝问题日益严重，对城市基础设施和人民生活造成了极大的影响。
为了更好地了解城市内涝洪水的特点及其对城市的影响，本文对城市内涝洪水数值模拟及三维场景构建进行了研究。
本文对城市内涝的概念进行了界定，分析了城市内涝的形成机制和发展过程。
本文介绍了城市内涝洪水数值模拟的方法和技术，包括水文模型、降水模型、径流模型等，并结合实际案例对这些方法和技术进行了详细的阐述。
本文探讨了基于三维场景构建的城市内涝洪水仿真系统的设计和实现，包括数据采集、模型建立、可视化展示等方面的内容。
通过对城市内涝洪水数值模拟及三维场景构建的研究，本文旨在为城市规划和管理提供科学依据，以期减轻城市内涝带来的负面影响，提高城市的可持续发展能力。
城市内涝实验设计方案
城市内涝实验设计方案城市内涝是指城市在强降雨等极端天气条件下，由于雨水不能迅速排除而导致的城市积水现象。
为了研究城市内涝问题，设计了以下实验方案。
实验目的：探究城市内涝形成的原因、城市排水系统的存在问题、以及改进城市排水系统的方法。
实验材料与设备：1. 模拟城市区域：在室内建立一个小型的模拟城市区域，包括街道、房屋等模型。
2. 雨水模拟设备：使用可调控的喷水装置模拟不同降雨强度和持续时间。
3. 水位测量仪：用于测量积水区域的水位高度。
4. 监控设备：用于记录积水区域的变化和排水系统的运行情况，如摄像机、水位传感器等。
实验步骤：1. 搭建模拟城市区域：在实验室内搭建一片小型的城市区域，包括街道、房屋、人行道等，并按比例模拟城市排水系统。
2. 设定实验条件：调整雨水模拟设备，设定不同降雨强度和持续时间的模拟雨水。
3. 开始实验：打开雨水模拟设备，开始模拟降雨，并记录每个时间段内的积水情况和水位高度。
4. 观察排水系统运行状况：利用监控设备对排水系统进行实时监测，并记录排水系统的运行情况和存在的问题。
5. 数据处理与分析：根据实验数据，分析城市内涝的形成原因，排水系统存在的问题，并提出改进措施。
6. 改进措施：根据分析结果，提出改进城市排水系统的措施，如增加排水设施、加强排水管道的维护等。
7. 验证改进效果：在搭建好的城市模型上进行改进措施的验证实验，并记录改进效果。
安全注意事项：1. 操作时应注意水源和电源的安全，避免电气设备与水源接触。
2. 在模拟降雨过程中，要注意控制水位，避免积水过深导致溢出和损坏设备。
3. 实验过程中要注意观察排水系统是否正常工作，及时发现问题并采取措施。
预期结果：通过模拟实验，可以探究城市内涝形成的原因，了解城市排水系统存在的问题，并提出相应的改进措施。
通过验证改进效果，可以为城市内涝防治提供科学依据。
限制和改进：1. 由于是小型模拟实验，与真实城市情况可能存在一定差距，需结合实际情况进行综合分析。
最全的城市洪涝、河道、水质模型模拟软件介绍
最全的城市洪涝、河道、水质模型模拟软件介绍一、相关模型简介清单序号名称模型介绍公司1 MIKEURBAN城市排水与防洪、分流制管网的入流或渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面的城市排水模拟系统DHI丹华水利2MIKEFLOOD从河流洪水到平原洪泛，从城市雨洪到污水管流，从海洋风暴潮到堤坝决口，能够模拟所有实际的洪水问题DHI丹华水利3 InfoWorksICM实现了城市排水管网系统模型与河道模型的整合华霖富4 SWMM 是一个动态的降水-径流模拟模型，主要用于模拟城市某一单一降水事件或长期的水量和水质模拟。
EPA美国环境保护署5 XPSWMM 雨水、污水和河流系统动态模拟宜水环境6 XP2D 集成的一维和二维动态水力模拟，更为精确地分析洪水淹没模型宜水环境7 MIKEHYDRORiver涉及洪水、航运、水质、预报、泥沙，含有漫堤分析和流域水文学河流模拟软件DHI丹华水利8 ECOLab 水质和水生态模拟DHI丹华水利9 MIKE21 模拟河口、海岸或海洋区域的物理、化学或生物学过程DHI丹华水利10 InfoWorksRS用于水资源优化调度，防洪管理、规划，实时调度和决策分析，水污染防治与评价，河网整治，冲淤分析的模拟华霖富11 WARMF 以水环境为中心的流域管理决策支持系统,用于水质管理、总量负荷计算、分配及其成本／效益分析.美国EPRI12 QUAL2E 应用于河流水环境规划、水质评价、水质预测等方面的综合性、多样化的河流水质模型美国环境保护局（USEPA）13 MIKESHE 模拟陆相水循环中所有主要的水文过程，综合考虑了地下水、地表水、补给以及蒸散发等水量交换过程。
涉及湿地管理修复，环境影响评价。
DHI丹华水利14 BioWin 模拟污水处理厂的所有处理单元，即全污水处理厂的模型华霖富15 WASP 是为分析池塘、湖泊、水库、河流、河口和沿海水域等一系列水质问题而设计的动态多箱模型美国国家环保局16 QUASAR 在河流水环境规划、治理的一维动态水质模型英国Whitehead17 EFDC 能用于模拟点源和面源的污染、有机物迁移及归趋的模型美国弗吉尼亚州海洋研究所(VIMS)二、城市内涝模型1)MIKE URBAN城市排水模拟软件MIKE URBAN 城市排水软件是顶级的排水管网模拟软件。
武汉市城市积涝预警系统及其仿真模拟效果
积 涝 灾害 。因此 ， 立武汉 市 城市 积涝 预警 系统 、 建 实现
武 汉 市积涝 动 态监 测 和预报 迫 在眉 睫 。为 了掌握 武汉
市 积 涝 变 化 特 征 和 规 律 、 轻 城 市 洪 涝灾 害 ． 汉 中 减 武 心 气 象 台在 湖 北省 科 技 厅 “ 城市 防灾 减灾 应 急 气象 服 务 系统 开 发 研 究 ” 目的 资 助 下 ． 项 开发 了武 汉 市 城 市 积 涝 预警 系 统ｆ 以下 简 称 系统 １在 ２ ０ － ２ ０ ． ０ ７ ０ ８年汛 期 将 其投 入业 务试 运行 ， 取得 良好 效果 。 并
武汉市城市 积涝预警 系统及其仿真模 拟效果
张萍 萍 ， 王 丽 ， 张 宁
（ 汉 中心 气 象 台 ， 汉 ４ ０ ７ ） 武 武 ３ ０ ４
摘 要 ： 建立 武 汉 市 城 市 排 水 管 网地 理 信 息 系 统 的 基 础 上 ， 在 以城 市 地 表 与 明渠 、 道 的水 流运 动 为 主 要 模 拟 对 象 ， 河 以二 维
少 ， 市雨 水 调 蓄功 能 下 降 ， 城 城市 人 口增 加 ， 民经 济 国
持续发展 ， 水量和排水量不断增加 ， 用 现有 排 水 系统
建设 相对 滞 后 ， 旦 发 生 强 降 水 过 程 ， 一 武汉 市 就会 出 现 大 面积 积 涝 现象 。如 ２ ０ ０ ４年 ７月 １ — １ 日、０ ８ ７ ９ ２０
非恒 定 流 基 本 方 程 和 无 结 构 不 规 则 网格 划 分 技 术 为 骨 架 ， 计 了适 合 武 汉 市 的 城 市 积 涝 仿 真 模 型 ， 结 合 精 细 化 降 水 预 设 并
武汉城区短历时暴雨内涝数值模拟研究
Rainstorm waterlogging research on numerical simulation for short-duration in the urban area of Wuhan
HONG Guoping, WAN Jun, LIU Jinghui, YE Limei, XIANG Hua
收稿日期：2017-05-14；定稿日期：2017-08-29 资助项目：湖北省气象局科技发展基金重点项目(2012Z06) 第一作者：洪国平，主要从事专业气象和气候应用技术研究。E-mail:287204515@
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引言
近年来，在我国城镇化快速发展及全球气候变化 背景下，由极端强降水引发的城市内涝时常发生，暴雨 内涝成为我国许多城市的主要气象灾害之一，严重影 响城市运行及市民生活。城市内涝是由于强降雨或连 续性降雨形成的地表径流超过城市管网排水能力而致 城市产生积水灾害的现象。由于城市单位面积人员、 交通、财产的密集性，与野外相比，城市对暴雨内涝表 现出高脆弱性。多年来国内外许多学者开展了城市暴 雨内涝仿真模拟，归纳为 2 类典型模拟模型。
武汉城区短历时暴雨内涝数值模拟研究
洪国平,万君,柳晶辉,叶丽梅,向华
(武汉区域气候中心，武汉 430074)
摘 要：利用基于 GIS 的二维水动力暴雨淹没模型，在考虑排水管网抽排的基础上，模拟了武汉城区短历时 6 个重现期暴
雨内涝过程，基于 MapGIS 绘制了重现期暴雨内涝图，分析了内涝特征，并用近年实际暴雨内涝点对模拟内涝区进行了验
证，结果表明模拟效果较好。在此基础上，对业务中常用短时预报暴雨量进行了内涝模拟。结果可用于武汉城区暴雨内
科技成果——城市暴雨内涝监测预警系统
科技成果——城市暴雨内涝监测预警系统
对应需求
雷达降雨内涝预测技术
成果简介
该成果以城市雨量水位监测站网为基础、通讯系统为保障、城市降雨分析为依托、内涝数值模拟为核心、快速预警为目标，建立城市暴雨内涝监测预警系统。
通过实现对城市暴雨积水以及应对措施的客观、定量数值模拟和预测，可为防汛调度决策提供技术支持和科学决策依据，解决传统内涝管理中因不能实时预测导致应急处置不及时的问题。
适用于城市内涝预报和实时积水信息监测。
技术特点
该成果监测站为雨量站和水位站一体化集成，实现了对监测数据的实时预测。
1、云端部署，无需软硬件配置。
2、全天无人值守的自动化、智能化监测，能够实时传输测站雨量水位数据，实时筛选分析数据。
3、对各类人机交互操作均能够实时响应。
4、系统具有7×24小时的运行能力。
5、内涝模拟情景方案的制定时间在3分钟以内完成。
方案结果查询可在10秒钟以内完成。
6、模型设定参数后，运行一次至多在30分钟以内完成计算。
技术水平
实用新型专利1项，软件著作权2项。
应用情况
该成果在天津市空港经济区西南排水区暴雨内涝监测预警系统应用，实现了空港经济区西南排水区的降雨监测、内涝模拟与快速预警发布，为该区域内涝应急管理提供技术支持。
自正式运行以来，减少内涝经济损失7亿元；在老挝南俄5水电站水情水调自动化系统修复改造项目应用，将洪涝预报模型集成于老挝南俄5水电站水情水调自动化系统平台中，实现流域内入库洪水的监测与预报，为防洪决策提供有力支撑。
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摘 要:通过采集武汉市城市地理、河道地形、工程设施、气象监测、防洪调度等基础空间信息，构建完整的武汉市暴雨内
涝数学模型，反映了降雨量分布、产汇流原理、地面流、河道明渠流、堰流等多种工程情况及其相互连接问题。此外，选择典
型的暴雨个例作为降雨边界条件，代入模型中进行计算，将模型的计算结果和实测结果进行比较，分析两者的绝对误差及
第4期
陈 波等：武汉城市强降水内涝仿真模拟系统研制
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主要由管道坡度决定,管道的间距主要由市区道路的分 布决定,因此管道的分布间距远远小于网格的尺度。 由 于仿真模型中每个网格都包含几条支管或几条支管 与干管,管道参数就成为概化值,从而影响计算的精度。
(4)积水观测误差。 实测积水时一些人为因素会造 成误差,如实测水深值的精度只达到分米,积水的来退 水时间主要由人估计得到。
我国虽然起步较晚，但发展迅速，天津气象科研
所与中国水利水电科学研究院减灾中心、天津大学建 工 学 院 合 作 ， 研 制 了 天 津 市 城 区 沥 涝 仿 真 模 型 [3]， 该 模 型具备了一定的沥涝动态监测预报能力，在国内处于 领先地位，部分成果达到国际先进水平。 本文通过构 建完整的武汉市暴雨内涝数学模型、概化城市地理信 息，从而建立武汉城市强降水内涝仿真模拟系统。 并 通过与实际情况的对比分析，验证仿真模型的模拟效 果。
2 城市暴雨内涝仿真模型的基本原理
模型以城市地表与明渠河道水流运动为主要模 拟对象，基本控制方程以平面二维非恒定流的基本方 程为骨架[4-6]。 同时，针对小于离散网格尺度的排水渠 涌或河道，在二维模型中结合采用了一维明渠非恒定 流 方 程 的 算 法[7-12]。
城市局部地区地形复杂，各种建筑物，特别是各 种防洪工程设施对暴雨径流影响较大。 为了更好地反 映城市暴雨径流的特点，该模型应用有限体积 法[13]的 思想，采用无结构不规则网格设计计算区 域[14]。 网 格 可以设计成三边形、四边形或五边形。 网格各边定义 成通道，其法线方向可为任意方向。 如图 1 所示。 按照 有限体积法，取单元网格为控制体，在网格中心处计 算水位 H，在网格周边通道的中点处计算流量 Q。 其 中，水位采用的是网格平均值，流量则为通道平均值。 另外， 水位和流量在时间上采取时间交错计算方式 （图 1）。
图 5 和图 6 分别为本次暴雨过程的计算结果和 暴雨积水实况。 对比两图可以看出，计算积水区的分 布与实况比较接近。
对各网格单元的计算水深和实际水深的误差进 行统计。 在参与计算的 2336 个网格单元中，河道、湖 泊共占有 218 个。 河道、湖泊为储水载体。 本次验证将 这些网格除外， 只对其余的 2118 个网格单元的验证 结果进行统计。 实测水深值与计算水深值比较的误差 绝对值如表 1 所示。
国外在城市降水径流模型及城市排水系统的数值 计算模型的开发上，最有代表性的是美国城市暴雨雨 水 管 理 模 型 （SWMM）[2]，对 城 市 排 水 系 统 有 很 强 的 模 拟计算功能。 模型为动态降雨径流模拟模型，对径流 水量水质进行单一事件模拟或者连续模拟。 模型将排 水流域划分为若干子流域，通过计算子流域中产生的 径流，以及在管道和明渠中的流速、水深和水质等来 估价整个流域径流情况。 SWMM 曾在美国二十多个城 市使用，解决当地排水流域的水量水质问题，并且在 加拿大、欧洲和澳大利亚也有广泛应用。
河而流以及河道与两侧陆地之间水量交换的现象。 特
殊通道与两侧网格之间的流量，采用宽顶堰流公式计
算； 沿河道的单宽流量采用河道型通道计算公式计
算，计算特殊单元的水深公式如下：
N
2N
Σ Σ T+2dt
Hdi
T
=Hdi
+
2dt Adi
T+dt
T+dt
T+dt
( Qik bik + Qij Lij /2)+2dtqdi
河道型通道的动量方程，可以忽略对流项，离散
为：
TT
2 T-dt T-dt
T+dt T-dt
Qj =Qj -2dtgHj
Zj2 -Zj1 dLj
-2dtg n
Qj |Qj
73
Hj
|
（2）
TT
式中，Zj1 ，Zj2 为通道两侧单元的水深；g 为重力加
速度；Hj 为通道上的平均水深，dLj 取通道两侧单元中
取与之最近的 n（n≤N）个观测点，由这 n 个观测点的
实测降雨量 q1，q2，…，qn，用最小二乘法拟合一个二次 曲面，（x，y）点的降雨量可以由这个二次曲面来确定。
仿真模型的地表径流量由下式计算：
q=Rf/AXY
（6）
式(6)中 q 为地表径流量，AXY 为面积修正值，R 为
网格面雨量， f 为径流系数。仿真模型以地表径流量为
第 27 卷 第 4 期 2008 年 12 月
暴雨灾害 TORRENTIAL RAIN AND DISASTERS
文 章 编 号 :1004-9045(2008)04-0330-04
Vol．27 No．4 Dec． 2008
武汉城市强降水内涝仿真模拟系统研制
陈 波，冯光柳
（中国气象局武汉暴雨研究所，武汉 430074）
由表 1 可见，模拟的积水误差主要分布在 20 cm 以 内，大约占 80%。 但也不应忽视还有 16%的网格模拟的 积水误差>30 cm。 在这些>30 cm 的误差中，85%为计 算积水偏小。
分析产生误差的原因，主要有以下几点: (1)城区雨量信息时间、空间密度不够。 城市短历 时暴雨往往在空间分布上存在较大变化。 本次降雨过 程,降雨历时 48 h。 而同期武汉市仅有一个气象站可以 提供准确的雨量资料，因此由插值法求得的雨量空间 场强化了降雨观测“点”的作用,未必能完全反映降雨 的空间分布特征,也是形成计算误差的原因之一。 (2) 模 型 网 格 化 下 垫 面 地 理 信 息 引 起 的 概 化 误 差 。 模型网格大小的设计主要考虑市区街道、建筑物和地 形分布,模型在武汉市中心城区加密网格,而在内环以 外放大了网格。 考虑到模拟计算稳定性和计算时间的 要求,网格尺度不能过小。 因此如果积水片面积较小, 则包含此区域的网格高程就会坦化该处地势, 使计算 水深值不能反映出局部低洼点的实际积水深度。 (3)排水管网参数化误差。 城市排水管网是由支、干 管网组成的非常复杂的树枝状系统, 管道间水体流动
源信息。
3 武汉市城市地理信息概化
武汉市暴雨内涝模型以武汉市中环线以内为计 算范围。 根据武汉市的地形、地貌特点，将长江、汉江 划分为若干河道型网格，城区的一些湖泊、水体划分 成湖泊型网格，其余划分成面积不等的不规则陆地型 网格。 对城市中心地区以及容易积水地区采用较密的 网格，其他地区采用较稀疏的网格。 共划分 2336 个不 规则网格，计算通道 6031 个，节点 3209 个，网格单元 分布见图 2。
5 结论
该文给出了城市暴雨内涝仿真模拟系统的建设 思路并应用该模型对武汉市的暴雨过程进行了验证。 结果表明：城市暴雨内涝仿真模拟系统的模拟结果基 本可信，模型具有良好的适用性。 尤其是仿真系统较 好地再现了历史罕见的特大暴雨。 主要结论如下。
(1)以城市 地 表 与 明 渠 河 道 水 流 运 动 为 主 要 模 拟 对象,以平面二维非恒定流的基本方程为骨架,针对小 于离散网格尺度的排水渠涌或河道, 结合一维明渠非 恒定流方程的算法,设计城市暴雨内涝仿真模型系统。
k=1
2N
Σ T+dt
网格之间的单宽流量， Qij Lij /2 为通道与网格之间
j=1
交换的流量之和。
雨量站观测的或预报的降雨量，必须采用有效的
插值方法，得到面雨量，作为降雨边界条件。 因此，提
出了适用的二次曲面面雨量计算方法。 设雨量观测站
的个数为 N。 对计算区域内任意一位置（x，y），可以选
道，可以采用不同的方法对其控制方程进行简化和离
散[15-16]。
连续方程根据高斯定理对任意多边形网格的显
式离散格式为：
K
Σ T+2dt
Hi
T
=Hi
+
2dt Ai
T+dt
Qik Lik +2dtqi
k=1
（1）
式中，Ai 为网格面积；Lik 为通道长度，即多边形网
格的边长；Qik 为通道上的流量；qi 为源汇项。
误差分布特征。 结果表明：城市暴雨内涝仿真模拟系统的模拟结果基本可信，模型具有良好的适用性。
关键词：暴雨内涝；仿真系统；武汉市
中 图 分 类 号 ：P412.2
文 献 标 识 码 ：A
1 引言
暴雨内涝灾害是由于雨量过多，地势低洼，积水 不能及时排除而形成的自然灾害。 城市是暴雨内涝灾 害风险变化最迅速、最显著的区域[1]。 近年来，高速发展 的城市化进程引起城市水文特性的显著变化：市区房 屋建筑密集，混凝土覆盖面积增大，雨水渗透减少，雨 水滞留与调蓄功能下降，而“城市热岛效应”又造成市 区降水频率增大，雨时延长。 使以往设计的排水系统 排涝标准降低，雨水更易积漫，排涝历时加长。 城市经 济类型的多元化及资产的高密集性使城市的综合承 灾能力脆弱，即使在同等致灾条件下其损失总量必然 增大。 因此，采用科学方法建立城市暴雨洪涝监测、预 报、灾害风险评估一体化的防汛风险信息系统是十分 必要的。
收 稿 日 期 ：2008-04-17 ；定 稿 日 期 ：2008-06-15 基 金 项 目 ：中 央 级 公 益 类 科 研 院 所 基 本 科 研 业 务 专 项 中 国 气 象 局 武 汉 暴 雨 研 究 所 （0607）、 湖 北 省 科 技 攻 关 计 划 （2007AA301B57）、 中 小 流 域 洪 水 预 警 预 报 方 法 研 究 及 中 国 气 象 局 武 汉 暴 雨 研 究 所 暴 雨 研 究 开 放 基 金 （IHR2005K05）共 同 资 助 作者简介：陈波，男，1976 年生，高级工程师，主要从事暴雨应用研究。 E-mail:chenbo@