哈尔滨市暴雨内涝数学模型的研究与应用
城市雨洪管理模型与应用
城市雨洪管理模型与应用作为一名物理专家，我熟知物理学中的各种定律，并且经常进行各种实验。
在城市雨洪管理方面，我们可以应用许多物理定律来解决这一问题。
本文将从物理定律到实验准备和过程进行详细解读，并探讨城市雨洪管理模型的应用和其他专业性角度。
在城市雨洪管理中，我们首先需要了解物理学中的一些定律。
其中，流体力学定律对于研究城市雨洪管理至关重要。
流体力学是研究流体（无论是液体还是气体）在静态和动态条件下行为的科学。
在城市雨洪管理中，我们主要关注液体，即雨水的流动行为。
流体力学定律之一是贝努利定律。
贝努利定律描述了流体在速度改变的情况下，压力也会随之改变，从而使得流体沿着压力梯度的方向移动。
在城市雨洪管理中，我们可以利用贝努利定律来设计合适的水流路径和通道，以降低雨水对城市地区造成的影响。
基于贝努利定律，我设计了一项实验来模拟城市雨洪管理模型。
首先，我们选取一个小型的城市区域，以模拟真实的城市环境。
然后，我们在该区域设置不同高度的障碍物，以模拟建筑物和道路。
接下来，我们使用水泵将一定量的液体（代表雨水）注入这个区域。
在实验过程中，我们控制注入液体的速度和压力，并观察液体在不同障碍物下的流动情况。
通过测量液体的流速和压力，我们可以进一步理解在不同情况下液体的流动行为。
这能够帮助我们更好地优化城市雨洪管理的设计和规划。
利用实验结果，我们可以建立城市雨洪管理模型。
这一模型可以帮助我们预测不同条件下的雨洪情况，并为城市规划者提供合理的参考。
例如，我们可以通过对液体流速的测量，确定雨水在不同地区的集中程度，从而设计出更合理的排水系统。
除了流体力学定律，热力学定律也在城市雨洪管理中起到重要作用。
热力学定律研究物质的能量转化和热力学过程。
在城市雨洪管理中，我们经常需要考虑雨水的蒸发和蓄热过程。
我们可以利用热力学定律设计实验来研究雨水蒸发和蓄热的影响。
例如，我们可以使用热量传感器测量不同地表材料（如沥青、草地等）在雨水注入后的温度变化。
哈尔滨城市雨洪资源特征及利用探讨
作者简介 ：徐文彬 （ １ ９ ７ ７一 ），男 ，工程 师 ，主要从事水利工程设计 、施 工工作。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ：１ ０ ３ ４ ２ ７ ３ ４ ２ ９ ＠ｑ ｑ ． ｔ ｏ ｍ
・
１ ７・
了雨水 资源 利用 的可行 性 。
表 １ 哈尔滨 多年 降水特征表
表 ２ 哈尔滨 多年降水量变化趋势
哈尔滨城 市雨洪 资源特征及 利用探讨
徐 文彬 ， 向 丽
（ 黑龙 江省 江川 农 场水务 局 ，黑龙 江 桦 川 １ ５ ４ ３ ０ ２）
摘 要 ：利 用哈尔滨 市 １ ９ ５ １— ２ ０ １ ３年常年 降水 资料 ，分析 了不 同时 间降水 量特征和变化 规律 。结果表 明 ：
平 水 年 、 丰水 年 、枯 水 年 的 雨 水 利 用 状 况 ，并 分 析城 市生 态雨 水 利用 的潜 力 和综合 效 益 。
性 季 风 气 候 ，多年 平 均 降水 量 ５ ６ ９ ｍ ｍ，且 主要 集 中在 ６ — ９月 ， 占全 年 降 水 总 量 的 ６ ０ ％～ ７ ０ ％。 哈 尔 滨境 内有松 花 江 、 牡 丹 江两 大水 系 ， 过境 水 丰富 ，
但自 产水较少 ，时空分布不均匀。随着东北亚区域 经济发展 ，水资源缺乏制约经济发展的问题 日益突 出。哈尔滨全市人均水资源 占有量为 ｌ ６ ３ ０ ｍ ３ ，约 为 全 国人 均 水 平 的一 半 。２ ０ １ ２年 市 区人 口近 ５ ０ ０ 万 ，而人 均水 资 源 占有量 更少 ，不足 ２ ５ ０ ｍ ３ 。
关键词 ：哈尔滨 ；城 市雨洪 ；利用
中图分类号 ：１ 、 ， ２ １ ３ ． ９
文献标识码 ：Ａ
城 市 雨 洪 资 源 的开 发 和 利 用 逐 渐 成 为 一 个 新 兴 且 重要 的方 式 ，引 起全 球 范 围 内的广泛 重视 ｆ １ ］ 。 其 中 ，雨 水 利 用 在 提 供 人 畜 饮 水 、农 业 用 水 、生
城市洪涝模型价值和意义
城市洪涝模型价值和意义
城市洪涝模型是一种基于数学模型和计算机仿真的方法，用于分析城市内涝的发生机理和预测城市内涝程度，具有以下几个方面的价值和意义：
1. 提供决策支持：城市洪涝模型可以帮助决策者更加准确地了解城市内涝的情况，预测未来内涝趋势，并制定相应的防汛抗涝措施，从而减少洪涝灾害对城市的影响。
2. 降低风险：通过建立城市洪涝模型，可以更加精确地掌握城市内涝的规律，从而提前采取有效的措施来降低内涝带来的风险。
3. 优化城市规划：城市洪涝模型可以用于评估城市各个区域内涝的可能性，以及不同排水设施的效率，进而在城市规划和建设中增加合理的排水系统。
4. 提高抢险救灾能力：通过城市洪涝模型的分析和预测，可以提高抢险救灾能力，及时制定应对措施，有效避免洪涝灾害的发生和扩大。
排水管网模型在城市内涝风险分析中的应用
排水管网模型在城市内涝风险分析中的应用排水管网模型技术作为新兴技术手段，具有效率高、耗时少、通用、直观等优点，可以科学、合理地模拟排水系统运行状态，为城市内涝积水的风险分析提供多方面依据，对于确保人民生命财产安全、维持城市安全运行具有重要意义。
本文以Infoworks CS排水模型为例，对其在城市内涝风险分析中的应用进行深入探究。
标签：Infoworks CS；排水模型；排水防涝规划1 研究背景及意义近年来，城市内涝频发，暴露出城市雨洪系统存在的诸多风险和问题；同时，传统研究方法相对落后，庞大的地下排水管网数据缺少智能化信息平台进行整合、分析[1]，需要應用数字化模型对排水防涝系统进行全面评估和校核，对城市排水系统的近远期规划设计进行有针对性的分析和指导。
2 排水模型在城市排水防涝规划中的应用以沈阳市排水系统为例，在现状数据普查的基础上，应用Infoworks CS排水软件建立城市排水管网水力模型，对现状排水管网、泵站、河道等设施进行模拟与评估，为规划改造方案的制定提供科学依据。
2.1 城市排水系统模型的建立准确、详细的数据资料是模型建立的前提和重要基础，对于排水模型，所需数据主要包括：2.1.1 降雨数据。
对研究区域内1951～2012年61年5000场次降雨数据（含小时降雨量）、2005～2012年8年降雨数据（含10分钟间隔降雨量）进行收集整理，确定不同降雨历时下沈阳市降雨雨型。
2.1.2 排水系统及水系数据。
收集完善研究范围内DN500以上共1035公里排水管网，现状50座区域排水泵站、10处地道桥泵站的相关数据，对城市范围内主要水系的断面、水深、坡度、流量等资料进行收集整理。
2.1.3 历史积水数据。
对研究范围积水片区、街路、节点共300余处进行整理，作为模型校核修正的参考依据。
在以上各类数据的基础上，应用Infoworks排水软件建立了沈阳市城市雨水管网水力模型。
模型中检查井8455个，管道8752根，长度约1035公里，流域面积共220平方公里。
RAGA的PPC模型在黑龙江省洪水灾害综合评价中的应用
� 嫩江和绥芬河五大水系，现有湖泊 , 水库 6000 余 1 PPC 模型[6 8 ]
个，水面达 8 0 多万公顷 .及时有效地对黑龙江省 � � 投影 寻踪分 类模型 （Pr ojec tion P rs it Cl a s s i进行洪水灾害损失评价工作，对洪水灾害管理工作 ca tion M odel，简 称 PPC ） 的 建模 过 程包 括 如下 和灾害的救济具有重要的指导意义. 几步： 洪水灾情涉及自然环境与社会经 济等许多因 步骤 1：样 本评价指 标集的归 一化处 理 . 设 素，目前国内外尚无统一的洪水灾情评估指标体系 各指标值的样本集为， 和对各指标的灾情等级标准，洪水灾害损失灾情评 � � � � 其中 为第 个样本第 个指标值， , 分别 价至今仍是洪灾研究的难点和热点之一 . 我国在洪 为样本的个数 （ 样本容量 ） 和指标的数目 .为消除 水灾害损失评价方面相继提出了灾度判别法, 模糊 各指标值的量纲和统 一各指标值的变 化范围，可 � 1 4] 综合评判 , 物元分析 ,神经网络等灾情等级模型[ ， 采用下式进行极值 归一化处理例如对于越小越优 但上述方法需要灾情评价的标准 .黑龙江省正是没 的指标： 用洪水灾害损失的评价标准或标准已经不适用，因 而一直无法对其进行洪灾损失的评价分析 .本文将 改进的 G A 方法 � 基于实数 编码的加速 遗传算法 ( Rea lc od ing b a s ed A c c e l era ting G ene tic A l g or ith m，简 对于越大越优的指标： 对于越小越优的指标： （ 1 ） （ 2 ）
收稿日期：2 009-1 201 作者简介：王宝华，男，硕士研究生，主要从事水利水电工程规划及设计工作.
王宝华，等：RA G A 的 PPC 模型在黑龙江省洪水灾害综合评价中的应用 � 步 骤 2： 构 造 投 影 指 标 函 数 方法 的最佳投影方向
城市暴雨模型发展现状与趋势
谢莹莹， 城市暴雨模型发展现状与趋势 等：
１７ ３
水的程度， 调整管道的流量和充满度等问题， 模型中主 要以管网汇流计算为主， 即管道中水流运动的演算， 由 上游逐渐向下游演算， 确定系统的流量过程线， 分析系 统工作状态。 １３ 水质模拟 ． 主要预测各种污染物组分从分散的地方集结、 冲 洗到排水管道、 污水处理厂和受纳水体的迁移过程中 的浓度变化， 模拟排水系统特定位置处污染物浓度随 时间的变化， 进而用以改善系统性能， 优化系统中污染 物的滞留情况。
３２ 地表径流 ． 对于地表径流过程， 水文学常用的数学方法有瞬 时单位线法、 等流时线法和运动波法等。瞬时单位线 法， 即在一个特定流域上， 单位时间段内均匀分布的单 位净雨量所形成流域出口的地面径流过程线叫做单位 线， 当净雨历时趋向无限小时所求得的单位线叫瞬时
单位 ’等 时 法是把汇 域划分成有限 线〔； 流 线 １ 水流 个等
水质模拟模型中一般都含有水文水力学模块， 因 为污染物的迁移过程和水流运动密切相关， 所以流量 模拟是水质模拟的基础， 它的精确程度直接影响水质 模拟的准确性。目 我国城市暴雨模型研究以流量 前， 动态模拟为主， 以下将主要介绍城市暴雨模型的水量
模拟部分。
程「」 运动 方程〔。 散波 够模拟水流 １和 波 ‘ 扩 解能 〕 在管
万方数据
１８ ３
重 庆 建 筑 大 学 学报
ｊ ８ 第２ 卷
ＳＯ Ｍ是一个准动态模型， ＴＲ 应用修正推理公式法 进行水文计算， 提供三种径流计算方法： 系数方法、 土 壤综合覆盖法和单位过程线法。该模型有三个主要功 能： 计算污染负荷和污染浓度； 模拟地表腐蚀； 辅助设 计蓄水和处理设施， 但是其参数与观测水文过程线校 准很困难， 往往不容易收集模拟所需要大量基础资料。 该模型被大量应用在 ２ 世纪 ７ ０ ０年代和 ８ 年代 ０ 初期， 曾用于旧金山市主排水系统消除合流系统溢流
城市暴雨洪涝灾害特征与风险评估研究进展
城市暴雨洪涝灾害特征与风险评估研究进展1. 内容描述城市暴雨洪涝灾害的特征分析：通过对国内外大量文献的梳理，总结城市暴雨洪涝灾害的主要特征，包括降雨强度、降水时间分布、径流过程、洪峰流量、洪水过程等。
城市暴雨洪涝灾害的风险评估方法：介绍目前常用的城市暴雨洪涝灾害风险评估方法，包括基于气象数据的定量风险评估方法、基于地理信息系统的空间风险分析方法、基于模型的风险评估方法等。
城市暴雨洪涝灾害风险评估的应用：结合国内外实际案例，探讨城市暴雨洪涝灾害风险评估在城市规划、建设、管理等方面的应用，以期为我国城市暴雨洪涝灾害的防治提供科学依据。
未来研究方向：针对当前城市暴雨洪涝灾害特征与风险评估研究中存在的问题和不足，提出未来研究的方向和重点，包括提高风险评估方法的准确性和可靠性、加强多源数据融合、发展智能预警技术等。
1.1 研究背景随着城市化进程的加快，城市面临着越来越多的自然灾害风险。
暴雨洪涝灾害是城市最为常见的自然灾害之一，其发生频率和灾害损失呈现逐年上升的趋势。
城市暴雨洪涝灾害不仅给人们的生命财产安全带来严重威胁，还会影响城市的正常运行和社会稳定。
对城市暴雨洪涝灾害特征和风险评估进行研究，对于提高城市防灾减灾能力、保障城市可持续发展具有重要意义。
随着全球气候变化和城市化进程的推进，城市暴雨洪涝灾害呈现出新的特征。
极端气候事件频发，暴雨强度、频率和持续时间都有所增加；另一方面，城市化导致的地表覆盖变化、不透水地面增加等问题加剧了城市洪涝灾害的发生和严重程度。
对城市暴雨洪涝灾害特征和风险评估的研究已经成为当前城市安全领域的重要课题。
通过对城市暴雨洪涝灾害特征的分析和研究，可以更好地了解灾害的发生机制和影响因素，为制定有效的防灾减灾措施提供科学依据。
风险评估作为灾害管理的重要组成部分，可以帮助决策者更加全面、准确地评估城市暴雨洪涝灾害的风险程度，为制定针对性的防灾减灾策略和措施提供重要参考。
国内外学者已经开展了大量的城市暴雨洪涝灾害特征和风险评估研究，并取得了一系列重要成果。
降雨数学模型研究与趋势
降雨数学模型研究与趋势作者：杨永凡来源：《企业导报》2016年第06期摘要：近年来我国各地城市中心的内涝灾害频发，凸显城市排水能力不足。
资料表明雨型对雨水径流产生较大的影响。
本文介绍了芝加哥雨型、Huff雨型、P&C雨型和不对称三角雨型的建立过程，探讨了上述4种数学模型在国内的一些应用实例。
各地应根据当地气候和地形特点研究出符合当地降雨特征的雨型，在应用设计雨型时应考虑雨型在空间分布的不均匀性。
关键词：降雨雨型；排水系统；数学模型引言：《GB50016-2014室外排水设计规范》（以下简称“规范”）3.2.1条规定了雨水设计流量的计算采用推理公式。
推理公式表达式如下：Q=iψ■dF=iψF其中i设计暴雨强度；ψ为径流系数；F为汇水面积使用推理公式时需假设3个条件：（1）降雨强度在流域面上的分布是均匀的；（2）、降雨强度在雨峰时段内是均匀分布的；（3）汇水面积随集流时间增长的速度是常数。
很明显，降雨强度在时间和空间上的均匀分布与实际降雨过程不相符的。
在实际暴雨过程中，暴雨中心的强度最大，并向四周递减，而且暴雨中心会随气流方向移动，而雨量站的位置是固定的，从而导致雨量站所记录的雨量并不能精确反应暴雨过程，只能依靠它对当次暴雨做出近似的假设，这种假设对小流域的影响远远小于大流域。
推理公式的应用只适用于小流域排水系统的设计。
“规范”3.2.1条的条文说明中明确提出：当汇水面积超过2km2，宜考虑降雨在时空分布的不均匀性和管网汇流过程，宜采用数学模型法计算雨水设计流量。
数学模型中关于降雨的因素主要包括降雨强度、降雨历时和时空变化。
国内外对降雨历时和降雨强度研究较多，而对降雨在时空变化的研究则较少。
因此，同时研究降雨过程中的降雨强度和空间分布对描述暴雨过程有重要意义。
一、降雨类型：40年代苏联包高马佐娃和彼得罗娃在研究降雨突出的区域时，将降雨进程的特点按照其最大强度出现的时间位置分成六种类型，第一种，出现在降雨开始；第二种，出现在前1/3内；第三种，出现在中间；第四种，出现在后1/3内；第五种，强度大致均匀；第六种，有两个最大强度，其中一种类型是分别在降雨开始和中央；第二种类型是在降雨开始和降雨末时。