客水汇入对城区内涝风险的影响及优化方案

为评估建成区外客水汇入对山东省某市城区管网排水压力的影响,基于InfoWorks ICM构建一维、二维耦合雨洪模型,在不同模拟条件下分析城区管网排水能力及内涝积水情况,并基于模型结果提出优化方案。结果表明：建成区外客水汇入是导致该市主城区管网超负荷、节点溢流及内涝积水的主要原因;在2 a、3 a一遇2 h设计降雨下,客水汇入时超过1/2管道超负荷运行,溢流节点分别占1.38%和3.1%;在20 a、30 a一遇24 h设计降雨下,淹水面积占城区研究区域面积的35.9%及38.7%,其中9.60%及9.94%为高风险积水区;综合考虑经济性及有效性,采用建设地表方涵、排洪沟的方式截流地表径流客水的方式以缓解城区管网排水压力。经验证,优化方案能有效削减客水汇入对城区内涝积水的影响,对高风险积水区面积削减最明显。在20 a、30 a一遇24 h设计降雨下,研究区域高风险积水区面积优化后比优化前削减了75%、71%,最大积水深度下降至1 m以下。     

基于SWMM模型的城市已建区排水防涝提标改造途径探讨

随着城镇化建设高质量发展,城市排水防涝标准也在逐渐提高,因此,如何实施已建区排水系统的提标改造,是城市有机更新重要建设内容之一。以北京某已建区域为研究对象,提出了针对排水系统的排水能力和内涝防治标准GB 50014—2021《室外排水设计标准》统筹提标改造的方案,并借助于SWMM模型进行了方案优化评估。结果表明:通过海绵城市建设,在80%年径流总量控制率条件下,现状管网的排水能力可由1年一遇提标至2年一遇。在上述方案基础上,通过模拟评估内涝防治重现期(P=20 a)条件下雨水管网的过载情况,进一步提出并比较了调蓄池集中布置和分散布置2种方案,模拟结果表明:调蓄池末端集中布置无法解决上游区域管网的冒溢问题,而调蓄池分散式布置,可有效消除现状冒溢点,实现现状区域的内涝防治标准提高至20年一遇目标。因此,在已建区排水防涝提标改造过程中,根据场地空间条件,可优先考虑采用海绵城市建设与调蓄池分散式布置相结合的方式实现排水防涝提标改造目标。     

全过程内涝防治体系对缓解城市内涝的效果分析

基于综合流域排水系统模型（Infoworks ICM）,将海绵城市、排水管网系统及城市河网、排涝泵站系统相互耦合,形成了全过程内涝防治系统模型。此耦合模型将内涝产生的源头、过程、末端三个阶段进行耦合评估,弥补了传统内涝防治措施中单一模拟管网或雨水控制系统的不足之处。分别通过模拟现状、完善管网系统、增加雨水控制设施、完善排涝泵站系统4种情景,分析了建立全过程内涝防治系统的优势。模拟结果表明,3种耦合措施在现状系统基础上对城市内涝均有不同程度的缓解,管道排水能力逐步增强,内涝风险区面积分别降低了13.5%、39.4%和86.9%。研究结果表明,单一内涝防治措施不能从根本上解决内涝风险,建立完整的全过程内涝防治体系在实践层面至关重要。     

常州市排水基础设施安全运行监测平台建设与研究

排水系统是城市重要的基础设施之一，监测其运行状态意义重大。为解决排水系统数据管理、在线监测、业务管理、内涝预警等方面的问题，以常州市为研究对象，深入分析了排水系统现状及问题，并给出了解决方案。基于GIS、物联网、人工智能、数字孪生等技术，提出了排水基础设施安全运行监测技术架构，研发并建成排水基础设施安全运行监测平台。系统上线后，管网养护成本平均降低12%,污水全年低水位运行时间提升10%,一体化调度效率提升50%,实现了设施全生命周期管理、管网全方位监测、内涝高效预警与处置、厂网一体化调度，并有效提高了常州市排水基础设施数字化、智能化监管水平，可为同类城市相关工作提供参考。     

北京城区典型内涝积水原因诊断研究——以上清桥区域为例

近年来城市暴雨频发导致内涝灾害广受关注,系统分析城市内涝原因是当前城市水文研究的热点和难点。论文以北京市典型积水点上清桥易积水区为例,基于排水管网、地形、下垫面、河道边界等数据构建研究区精细化洪涝模型,并以2012年"7·21"和2016年"7·20"两场典型暴雨的实测积水深度验证模型的适用性。结果表明,上清桥区域管网现状排水能力小于1a一遇,当发生1 a一遇及以上设计降雨时上清桥有发生积水的风险。引起研究区积水频发主要有四方面因素,按主次关系排列:局部地势因素管网因素下垫面因素河道顶托,最后基于分析结果系统提出解决上清桥区域积水的改造方案。     

水务物联监测技术在排水管网问题诊断中的应用

运用水务物联监测技术对典型区域进行分析，以在线监测数据为基础，构建以数据统计分析为核心的物联监测与管网问题诊断系统，智能诊断评估管网运行状态，分析排水管网入流入渗、淤积、漫溢等问题，掌握整个排水系统在不同工况下的运行状态。结果表明，物联监测技术有助于识别排水管网问题，有效减少排水系统问题排查的成本投入。通过开展入流入渗风险评估、淤积风险评估及漫溢风险评估等工作﹐识别可能存在问题的管段，为后续开展管网改造工作提供数据支撑。该项目可为其他城市推广物联监测技术提供参考。     

南宁城市内涝分布特征及其监测预警系统应用分析

利用南宁市2009—2017年城市内涝资料及其自动气象站逐小时降雨资料,对城内104例内涝过程进行了时空特征分析,并对39个内涝点进行内涝等级划分;基于多普勒雷达产品、数值预报产品及城市密集自动雨量观测站数据,采用内涝积水模型及内涝风险等级划分资料,研发出精细化到街区的市内涝监测预警和风险评估系统,实现了城市内涝的实时监测、预警及风险预估。该系统运用于2015年5月4日短时强降雨造成的城市内涝过程,验证结果表明:(1)模拟结果与历史描述基本相符,最大积水深度和位置基本一致,表明该系统具备一定的暴雨内涝动态监测预报能力,对提高城市暴雨内涝灾害的监测预警和风险评估起到了一定作用;(2)由于标本数量过少以及缺乏城市最新实际管网数据等信息,对于个别点预警值与实测值存在偏差,在系统运行过程中,部分参数和致灾阀值需进一步调整,比如可以不断增加标本以及更新城市最新实际管网数据等信息;(3)文中使用的是自动气象观测点实况雨量模拟积水状况,积水过程存在一定滞后性,下一步考虑结合雷达估测降水QPE资料,预警时间将大大提前。     

气候变化背景下城市应对极端降水的适应性方案研究——以西宁海绵城市试点区为例

气候变化将导致极端天气事件频率与强度的增加,城市迫切需要对未来的极端天气做出适应性反应.因此,为了找到应对未来暴雨极端天气的最佳适应性方案,明确不同方案对暴雨极端天气的缓解程度,本研究基于西宁市海绵城市试点区50年(1966—2015)的气象资料,利用Pearson-III概率分布和线性趋势估计法预测了该区未来50年的极端降水量,进而利用SWMM模型模拟未来50年极端降水条件下的城市内涝情况,并根据模拟结果提出基于低影响开发(LID)配置和管网改造的城市内涝适应方案.这些方案包括:局部布设LID措施、局部布设LID措施结合局部管网改造、全局布设LID措施、全局布设LID措施结合满流管网改造.再次利用SWMM模型对这些方案进行模拟,并评价它们应对未来极端降水的能力.结果表明,全局布设LID措施和满流管网改造的效果最好,全局布设LID措施的效果和局部布设LID措施结合局部管网改造的效果相近.然而,管网改造无法有效储存和利用雨水资源,因此,全局布设LID措施将成为城市应对极端降雨的重要适应性方案.     

老(旧)城区海绵城市改造探索与实践

以老(旧)城市水问题为导向,结合城市未来发展建设更新需求,坚持"系统构建、分区治理"的建设思路,通过优化调整现有排水分区,布置源头减排工程(建筑与小区、公园广场及道路LID改造项目)、过程转输控制工程(排水管网、调蓄池)和末端调蓄治理(泵站)等系统工程设施来构建海绵城市,综合实现工程总体治理目标。利用MIKE FLOOD分析模型和海绵城市监测系统评估工程建设成效,为海绵城市建设提供了可借鉴的建设经验。     

北京城区典型内涝积水原因诊断研究——以上清桥区域为例

近年来城市暴雨频发导致内涝灾害广受关注,系统分析城市内涝原因是当前城市水文研究的热点和难点。论文以北京市典型积水点上清桥易积水区为例,基于排水管网、地形、下垫面、河道边界等数据构建研究区精细化洪涝模型,并以2012年“7·21”和2016年“7·20”两场典型暴雨的实测积水深度验证模型的适用性。结果表明,上清桥区域管网现状排水能力小于1 a一遇,当发生1 a一遇及以上设计降雨时上清桥有发生积水的风险。引起研究区积水频发主要有四方面因素,按主次关系排列：局部地势因素>管网因素>下垫面因素>河道顶托,最后基于分析结果系统提出解决上清桥区域积水的改造方案。     

湖滨城市供排水平衡分析及对策——以昆明市为例

供排水平衡分析是探究城市供水排水系统运行问题的基础和有效手段。城市供排水平衡受供水管网漏失情况、排水管网收集效率以及排水系统雨污分流情况等因素的影响。湖滨城市由于其特殊的水文地质条件,地下水资源丰富,地下水位较高,地下水渗入排水系统成为城市供排水平衡的重要影响因素。综合考虑各影响因素,提出了适用于湖滨城市的供排水平衡计算公式,并利用该公式以及昆明市主城区2012年的供排水相关数据对昆明市主城区供排水平衡性能进行了评估,计算结果表明,在考虑了各影响因素后,2012年昆明主城区供水-排水-处理量之间基本达到平衡。     

安全，往地下看20米

改革开放30多年来,我国城市变化翻天覆地,许多城市地上建筑搞得热火朝天,到处高楼林立,广场纵横,但下水道系统,尤其是雨水收集系统,还是20年乃至30年前的样子。有的地方老城区七成管网是设计保守的前苏联模式,有一些城区甚至“民国年代的排水管还在发挥作用”……每当洪涝肆虐时,造成排水不畅,内涝渍水的严重灾情,给人们的生命财产造成巨大威胁。     

基于SWMM与ArcGIS的城市内涝灾害风险评估研究 ——以南浦岛为例

城市内涝对城市基础设施造成极大损害且危及市民人身财产安全,需要通过科学评估手段对城市内涝进行风险评估,是防灾减灾工作中的重要一环.以SWMM模拟四种不同设计雨情下广州市南浦岛内的积水状况,利用ArcGIS进行数据分析、功能优化及专题图制作,分析致灾因子和受灾区域性质,结合相关规范建立风险评估体系,通过分析危险性和敏感性对南浦岛主排水管网设计工程的风险评估.利用插值分析得到与实际地形地貌相吻合的灾害风险等级分布图,为防灾减灾提供了决策依据.     

基于动态规划理论的MIKE21河网排水方案优化研究

针对南方平原河网面对汛期暴雨时段排水能力差而导致内涝的问题,选取太湖流域南浔区沈庄漾圩田河网作为研究对象,选取城市排涝相应防洪标准的暴雨强度,应用多目标动态规划理论,以河网水位与排涝时间为限制目标,结合圩区现有水利工程条件参数和调度规则,设定了3个水闸排水方案和5个水泵排水方案;基于河网地形、水文数据,构建MIKE21河网水动力模型,定量化模拟分析了闸泵联调联控工况下河网排水效果。结果表明：面临10年一遇及以下暴雨时,河网可采用水闸排水方案,且3个方案均能在24 h内将水位降至排涝下限水位;当面临20年以上及百年一遇暴雨时,河网需采用内外网联动的水泵排水方案,西部闸门至少开启2台水泵,才能保证在24 h内将水位下降至下限水位,其排水效果与水泵开启数量呈正相关。该研究成果可为南方平原河网的汛期排水调度与河网工程改造提供理论依据。     

基于元胞自动机的低影响开发对城市内涝削减效果模拟

低影响开发措施是解决城市内涝问题的重要途径。为评估其对城市内涝的防控效果,论文以福建省长汀县县城为研究案例,提出适宜在研究区开展的透水铺装、下凹式绿地、雨水罐等低影响开发措施方案,利用基于元胞自动机模型的城市内涝模型进行模拟,并通过验证发现元胞自动机模型可有效模拟城市内涝过程。对比低影响开发改造前后的内涝情况,结果显示：1）低影响开发措施能使内涝积水总量削减超过50%,暴雨重现期越长对内涝现象的削弱效果越低;2）通过分析改造前后内涝积水区的空间格局及变化特征,可见大部分内涝积水区在改造后积水削减幅度较大,卧龙山北部及汀江干流左岸的积水区内涝情况改善幅度较小;3）低影响开发改造削减效果最好的为积水深度低于0.2 m的区域,其次为积水深度高于0.5 m的区域,对积水深度处于0.2~0.5 m的区域削减效果并不明显。研究表明低影响开发措施可有效控制城市的内涝灾害。     

下牙谷地岩溶内涝成因分析与治理工程方案设计

广西凤山县金牙乡下牙谷地内涝是当地危害最严重的岩溶内涝灾害之一,连续高强度降雨、封闭的地形地貌条件以及地下河管道排水不畅等是该地区岩溶内涝形成的主要原因。在综合考虑该地区具体的地形地貌和岩溶水文地质条件的基础上,提出了利用排水明涵及隧洞工程对地下河进行疏导并与上游地表水分流隧洞工程相结合的岩溶内涝灾害综合治理工程方案,其中排水明涵及隧洞工程长约500m,分流隧洞工程长约8.5km,并采用相关规范标准对排水明涵及隧洞的排水量和断面进行了初步设计,可为该地区岩溶内涝灾害治理提供依据。     

2007—2016年上海市暴雨特征及其与内涝灾情关系分析

利用上海市30个自动气象站2007—2016年逐小时降水数据和上海市应急联动平台110接报内涝灾情数据,分析了近10 a上海市暴雨和内涝灾情特征,并进一步研究致灾暴雨过程与内涝灾情的关系。结果表明：1）上海市暴雨空间分布反映了明显的城市雨岛特征,在水汽充沛的东部沿海和城市化水平较高的中心城区相对容易出现极端雨强;2）暴雨内涝灾情年变化较大,月分布呈单峰型,日分布呈双峰型,且内涝灾情数在中心城区及各区中心较为密集,反映了承灾体的空间分布特征;3）暴雨过程对内涝灾情的贡献作用明显,内涝灾情数与暴雨过程雨量、逐小时最大雨量和最大雨强显著相关,与持续时间和影响站次低度相关;4）逐小时最大雨量等于过程雨量且<60 mm时,内涝灾情数基本在20次以下,随着过程雨量增加,特别是过程雨量>100 mm时,灾情数急剧增加。暴雨特征与内涝灾情关系研究对于暴雨内涝的预报、预警和服务具有重要意义。     

城市内涝实时监测系统初探

目前城市内涝已成为困扰城市健康发展的难题,本文对内涝的成因和现状进行了总结,提出建立城市内涝实时监测系统的必要性和紧迫性.系统利用布置在道路雨水管道检查井内的终端监测器,获得各监测点在暴雨发生时的实际水深值,并结合当地GIS系统,使各路段的淹没情况实现在计算机上的动态可视.文章重点介绍了该系统在具体建设过程中监测区域的划分和监测点的布置原则,增强了可操作性.系统一方面实时监测城市各点水情,是暴雨时合理调度可用资源,采取有效防内涝措施的重要依据;另外收集各雨水管道负荷现状,为管线改造、损失评估提供参考资料.本系统经济和社会效益显著,应用前景广阔.     

坡心地下河流域岩溶内涝成因分析与防治对策

广西凤山县坡心地下河流域岩溶内涝问题突出,内涝具有分布面广、周期性、群发性、治理难度大等特点。本文在分析坡心地下河流域岩溶内涝现状及其特征的基础上,对该流域岩溶内涝的成因进行了分析,结果表明连续高强度降雨、封闭的地形地貌条件、包容式岩溶结构及地下河管道排水不畅等是该流域岩溶内涝形成的主要原因,并针对该流域岩溶内涝的特点,提出了有针对性的防治对策和措施,对指导当地岩溶内涝的综合治理具有重要借鉴作用。     

海绵城市监测和效果评估中存在的问题与对策建议

海绵城市监测与评估涉及科学、技术、工程、设备及管理等多个方面,现阶段监测评估工作面临一定的困惑和挑战。根据我国海绵城市建设效果监测评估实践,分析海绵城市监测评估中在监测目的、监测方案、评估分析方法、模型率定和验证等方面存在的误区及若干问题,并提出相应的对策建议。针对建设,片区、项目、设施等不同尺度,从效果评估、科学研究、模型率定、运行维护等方面对监测目的和内容进行分析。海绵城市建设效果评估的核心指标应包括年径流总量控制率、黑臭水体消除比例、内涝积水点消除比例、内涝防治标准达标情况、天然水域面积变化率等,鼓励采用"监测+模型"的评估方式。