低影响开发措施(LID)对天津市暴雨径流影响模拟研究

在城市化的大背景下,针对天津市暴雨洪水的特性,通过建立天津市中心城区及环城四区的SWMM模型并对其进行了率定验证,计算了不同重现期设计暴雨下的降雨径流,对比了城市实际排水管网能力。结果表明,城市现状排水管网排水能力不足,大部分地区遭遇强降雨时形成的径流过程超出了控制泵站的排水能力。针对这一情况,设计利用低影响开发措施(LID)中的生物滞留区与透水铺装措施来控制洪峰及径流总量。结果表明,LID控制措施能有效削减洪峰及径流总量达40%,但随着所遭遇设计暴雨重现期的增大,削减效果有所下降。     

暴雨内涝对城市社区居民出行影响的初步分析——以上海市普陀区金沙居委地区为例

开展城市社区暴雨内涝模拟,初步分析受影响的居民数量.以上海市普陀区金沙居委地区为案例,利用上海市暴雨经验公式计算重现期为50年、100年、500年三种不同情景下的1h降水量,以修正的SCS模型计算径流量.结合上海市排水管网系统的运行状况和实测的研究区相对高程,模拟9种不同情景下暴雨积水的淹没深度,分析不同情景下受影响的房屋分布和对居民出行的影响.随着暴雨强度的增强,排水管网系统功能的失效,积水区域由研究区中部不断扩大.在重现期为500年的情景下,在排水系统完全失效的情况下,最大淹没深度可达0.405 m,道路积水影响出行的人数达到5 970人,占研究区总人口数的87％,已经严重影响到当地居民的日常生活和出行.     

基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值可视化研究

研究基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值的可视化技术,为城市内涝灾害预防和控制提供可靠分析依据。通过GIS技术采集海绵城市河道、排水口、管网等建模数据后,采用基于GIS技术的海绵城市内涝灾害分析模型对某场暴雨进行实测,通过同频率放大方法,获取不同重现期暴雨的设计降雨过程线,依据过程线以及SWAT模型获取不同重现期的洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域),并通过GIS可视化显示洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域)。可视化模拟结果显示,以安徽六安市为例,采用GIS技术对单个栅格的高程值与建筑物在地面以上的高度相加值进行DEM修正后,六安市内涝积水深度更清晰、准确度;随着重现期的延长,暴雨强度、淹没水位高度、淹没面积、最大积水深度也逐渐增加;从六安市暴雨内涝不同重现期淹没场景中可以看出,随着重现期的延长,淹没区域在六安市3D图中的范围越来越大;5年和25年一遇的洪水淹没区范围很小,但60年一遇的洪水淹没区在六安市北面范围很广,且在西南临界区域分布也较广。     

圩区排涝模数计算方法研究

合理确定圩区排涝模数对于降低涝灾损失有重要意义。圩区内土地利用性质的不同,会导致产汇流机制和排涝标准的不同,但排涝模数的计算方法基本一致。充分考虑圩内河道的调蓄作用,根据圩区下垫面条件进行产汇流计算,入河流量扣除滞蓄量得到排涝模数。以江苏省常熟市为例,对城镇圩区、农业圩区排涝模数进行计算,并分析了两种圩区不同的排涝要求对排涝模数计算方法的影响。     

基于SWMM模型的城市洪涝过程模拟及风险评估

以SWMM模型作为研究基础,建立了西安市沣西新城区洪涝过程模型,对由暴雨强度公式和芝加哥降雨过程线合成的不同重现期、历时120 min、雨峰系数为0.4的降雨情景开展洪涝过程及其风险评估研究。计算结果表明:该区域设计的排水管网可抵御3年一遇暴雨,但高于此重现期的暴雨会出现不同程度的内涝;溢流最严重的节点在重现期为T=10年暴雨中最大积水深约0.20 m,对城市影响程度不大,但在T=20年暴雨中最大积水深可达0.56 m,可引起严重灾情。根据积水深度模拟结果,可初步判断出在T=20年暴雨过程的特定时段(75~105 min)内,积水会导致以溢流节点为中心10 m范围内的行人和车辆失稳。     

涝灾风险及排涝设计标准风险分析优选方法

由于自然灾害的随机性,任何排涝工程都是存在风险的。将风险分析方法引入排涝损失计算,以治涝费用与超标准涝灾损失之和最小为目标函数,提出了地区排涝设计标准的优选方法。在该优化方法中,以排涝设计标准P作为决策变量,建立了治涝费用、涝灾风险及超标准涝灾风险损失与决策变量之间的函数关系,为地区排涝标准的优化奠定了基础。实例应用表明,该方法使优选结果更加符合地区特性,改变了人为选定标准的随意性。     

城镇圩区排涝模数计算方法及其与河道调蓄库容关系研究

农业圩区原有的排涝模数计算方法已不适用于城镇圩区.针对城镇圩区的排涝特殊性,通过分析排涝计算的原理,充分考虑圩区内河道的调蓄能力,得到适应城镇圩区排涝计算的方法.以南京市江宁区为例,对城镇圩区的排涝模数进行计算,得到排涝模数与调蓄库容之间的定量关系.     

山西临汾市城区暴雨强度公式修订分析研究

本文利用临汾国家基本气象站1981-2013年的雨量资料,采用年最大值法进行雨样取样选取处理,通过对皮尔逊Ⅲ型和耿贝尔型分布函数曲线进行拟合试验,根据绝对误差和适线图结果,优选出误差最小的皮尔逊-Ⅲ型理论分布并推求出其雨强-历时-重现期(i~t~P)关系表。根据i~t~P表,由最小平方法得到暴雨强度公式中参数值,从而得到暴雨强度公式。暴雨强度公式拟合精度检验表明,重现期在2~100年间,绝对误差为0.026 mm/min,重现期在2~20年间绝对误差为0.024mm/min,其结果小于现行规范所规定的0.05 mm/min的绝对误差要求。新旧暴雨强度公式对比表明,除了低重现期短历时外,新暴雨强度公式雨强值比旧暴雨强度公式得到的雨强值大,且随着重现期增大,雨强值增加的幅度也增大。新暴雨强度公式可作为临汾市城区计算雨水排水设计流量、城市排水管网设计和城市规划设计重要依据。     

济南市城市扩展与城市暴雨洪灾

阐述了济南市城市扩展历程和城市暴雨洪灾概况,分析了济南市城市暴雨洪灾的成因.研究结果表明,浅盆地形和多暴雨的气候条件是济南市城市暴雨洪灾的自然致灾因素,而城市扩展后,城市雨岛效应增加了市区暴雨出现的频率与强度,城市外部排水变为内部排水,对下垫面性质及自然沟道、洼地的改造使城市洪量增大,滞时减小等,加剧了济南市城市暴雨洪灾的量级和频度.为应对严峻的城市暴雨洪灾,提出了排蓄结合的应对措施.即从源头上减少流经城区的洪水量,加强排水系统的整治,建立健全雨情、水情遥测网和城市防洪调度决策支持系统.     

西安市老城区暴雨内涝模拟及其灾害风险评估

城市内涝灾害严重影响城市可持续发展,其灾害风险不仅受内涝积水影响,更与城市地形、人口分布和建成环境紧密相关。通过SWMM模型与GIS工具对西安市老城区10、20、50、100 a这4个重现期下2 h降雨进行暴雨内涝模拟,同时从危险性、暴露性和脆弱性出发构建内涝灾害风险评价体系,叠加运用传统数据与新兴多源数据计算内涝灾害指数。研究表明：西安市老城区在4个重现期下都出现较为严重的积水,排水管网系统尚不足以抵御10 a一遇的暴雨。积水严重区域主要集中在道路交叉口和城墙下穿区域、大面积城市广场和停车场、地势低洼处三类区域,主要原因是这些区域管线交汇且地势低洼,或存在大面积铺装且缺乏快速排水系统,或场地低洼且管网设计标准较低。西安市老城区内涝中、高风险区域主要集中在积水严重的道路交叉口、城墙下穿区域、城市广场和地势低洼处,主要原因是这些区域本身易积水,再加上周边的城市道路、人流车流、敏感设施相对密集,暴雨内涝影响严重。研究结果有助于深入认知城市内涝灾害风险,也有助于政府和相关人员准确绘制内涝风险地图。     

碎石土边坡破坏机理的敏感性分析

在碎石土类边坡中常常发育稳定的地下水管网排泄系统,它们对控制地下水水位上升,保持边坡稳定十分重要。以官家滑坡为例,通过对滑坡稳定性系数有关的各因素敏感性分析,发现地下水是影响边坡变形破坏以及复发破坏的最主要因素。当坡脚开挖或坡体堆载时,会破坏管道状地下水排泄系统,降雨入渗导致地下水水位升高,从而引起坡体内孔隙压力比、水头高度和水力坡度增大,使潜在滑面上的孔隙水压升高,影响碎石土边坡的稳定性;同时,地下水位的升高降低了土体的内摩擦角,而因素敏感性分析发现,内摩擦角对边坡失稳具有极其重要的影响。在官家滑坡的后期治理中,治水作为主要工程措施的理念已经得到很好的贯彻,效果十分明显。     

交错齿槛型泥石流排导槽研究初探

排导槽是一种常见的泥石流防治措施,提出了交错齿槛槽定义,即该类槽是指由两束流侧墙及置于其间交错排列的梯级齿槛群构成的一种新型泥石流排导槽,根据流域面积与沟床纵比降可分为3种类型;详细分析了交错槽的结构特征,并根据泥石流的不同阶段阐述了泥石流在交错槽中的流态形式;最后从消能机制、冲刷磨蚀、生态效益等方面将交错槽与东川槽等常规阶梯深潭系统做了比较,指出交错齿槛槽具有明显的优势,为进一步研究泥石流与交错齿槛的作用机制、泥石流在其中的排导特征等打下基础。     

泥石流V型排导槽防淤设计方法及其应用研究

排导槽是泥石流治理常用的工程措施,泥石流若在槽内淤积,将极大影响排导槽防治效果。目前国内现行规范中没有关于排导槽淤积情况计算的相关条款,导致排导槽被泥石流淤埋的工程事故时有发生。鉴于此,分析了排导槽淤堵的常见原因,对现有的一些排导槽淤积验算公式进行了分析和整理,提出了一套基于槽宽验算、槽内泥深及流速验算等公式的排导槽防淤设计验算方法。该方法在雅(安)泸(沽)高速公路沿线某泥石流沟V型排导槽淤埋事故的处理中进行了应用,重建的排导槽经受了2011年6月17日特大暴雨形成的泥石流的考验,说明该方法实施效果良好,可供相关研究与设计参考。     

基于最小二乘法的高抽巷CO浓度变化规律分析

我国许多煤矿的煤层同时具有高瓦斯和严重自燃倾向,在抽放瓦斯的同时,容易造成采空区遗煤自燃。因此,监测采空区指标气体的浓度变化对预防采空区自燃非常重要。本文采用最小二乘法对山西阳煤五矿8403工作面高抽巷CO浓度进行分析,拟合得出了高抽巷CO浓度变化曲线,并对拟合方法、拟合效果进行了分析。结果表明,用最小二乘法进行拟合是可行、有效的。结合现场实际条件,分析了高抽巷CO浓度偏高的原因和之所以选取分析高抽巷CO浓度来预测采空区自燃的原因。结果显示,分析高抽巷CO浓度变化可以较早地发现采空区自燃。最后,分析了CO浓度与CO2、O2浓度的相关性,验证了用CO浓度预测采空区自燃的准确性。     

复合加筋排水褥垫软土路堤排水设计方法

复合加筋排水褥垫是针对沿海缺砂地区开发的一项可取代水平排水砂垫层、具有水平排水与加筋作用的新型专利技术。本文介绍了复合加筋排水褥垫的性能指标,给出了复合加筋排水褥垫软土路堤排水设计方法,并将复合加筋排水褥垫与水平排水砂垫层的排水性能进行了对比分析。算例结果表明,复合加筋排水褥垫能满足软土路堤排水要求,其排水性能要明显优越于水平排水砂垫层。     

GIS支持下的河网密度提取及其在洪水危险性分析中的应用

流域结构特征包含着丰富的洪水危险性信息。本文主要分析流域结构特征的一个重要指标－河网密度与洪水危险性之间的关系,并重点探讨了GIS支持下的河网密度自动提取方法,最后给出了辽河流域的实例分析。     

浙江省数字流域规划灾害治理技术研究

介绍了系统模块的基本功能、系统属性和空间数据库设计 ,以及自主开发的空间数据库引擎(SpatialDatabaseGuide)的基本概念。对系统中的几个关键技术的实现方法进行了详细讨论。系统已在浙江省数几十个市县的水利部门得到推广应用 ,为该省“数字流域”规划和灾害治理发挥了积极作用。     

地震堰塞湖人工排泄断面优化初探

汶川8.0级特大地震诱发了以唐家山堰塞湖为典型的大量堰塞湖,对上下游人民生命财产安全造成了严重的威胁和危害。对震后堰塞湖的处置成为今后次生山地灾害减灾的一大关键性课题。在回顾和总结唐家山堰塞湖的应急排险经验的基础上,对泄流槽纵、横断面的优化进行了初步的探讨。同时在开挖过程中,也应考虑堰塞体组成物质、抗冲稳定性、施工设备等因素选择泄流槽体型。震后5～10年是泥石流、滑坡灾害的活跃期,发生大规模泥石流、滑坡堵江事件的可能性也随之增加,期望研究能够为堰塞湖的排险处理提供一定的技术参考。     

基于GIS的滑坡空间特征分析

基于GIS技术对滑坡及其渗水盲洞疏干土体的空间特征进行了分析。首先讨论了基于三棱柱模型的滑坡体体积计算，然后提出确定渗水盲洞疏干土体边界与地面交线的方法，以此确定疏干土体的空间形态和体积计算方法，并以西昌一攀枝花高速公路沿线米易滑坡为例，对该滑坡的体积特征和渗水盲洞疏干土体的空间形态进行了分析和计算。