城市暴雨積水及街道洪水模擬模型研究.pdf

1、在我國城市化的進(jìn)程中，伴隨著人口和財富的集中，城市洪水災(zāi)害的損失逐漸加大，在洪水災(zāi)害損失中占有非常大的比例，在防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)偏低的情況下，我國城市發(fā)生洪澇災(zāi)害的頻率也在逐年增加。山前平原型城市的洪水來源主要分為山洪災(zāi)害與城區(qū)降雨兩部分，在發(fā)生高強度的降雨條件下，無論是山洪對城區(qū)的淹沒還是內(nèi)澇積水，都將對城市造成非常大的災(zāi)害損失。因此通過構(gòu)建城市雨洪模型對城市暴雨積水情況下的淹沒范圍與水深開展模擬計算，可以為防汛抗旱部門提供技術(shù)支撐。

2、>　　論文在已有研究的基礎(chǔ)上，分別對水文學(xué)模型和水力學(xué)模型兩類城市雨洪模型的研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納整理，在此基礎(chǔ)上闡述了論文主要的研究內(nèi)容。
　　首先，對洪水開展數(shù)值模擬的理論與方法進(jìn)行介紹。對于山洪災(zāi)害造成的城區(qū)淹沒，采用基于圣維南方程組的一維水動力學(xué)模型對河道進(jìn)行數(shù)值模擬，采用基于Navier-Stokes方程的二維水動力學(xué)模型對城區(qū)進(jìn)行數(shù)值模擬。利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與特殊邊界的耦聯(lián)的方式還原計算區(qū)域內(nèi)的道路、灌渠等阻水建筑，利用自然鄰

3、點插值計算的方式還原計算區(qū)域內(nèi)退水溝渠等建筑。
　　其次，闡述了城市地表的產(chǎn)流計算、匯流計算及管道排水計算的理論與方法。采用綜合徑流系數(shù)法計算地表產(chǎn)流量，優(yōu)選非線性水庫法作為地表匯流的計算方法。對于管道匯流計算，采用非線性運動波方程求解計算。將地面徑流模型與地下管流模型進(jìn)行耦合連接，可實現(xiàn)地上與地下的流量交換，模擬水流從地上至地下或由地下反涌的現(xiàn)象。
　　第三，將模型應(yīng)用于銀川城區(qū)，分別對強降雨情況下山洪對城區(qū)造成的淹沒以及

4、城區(qū)地面積水兩種情況進(jìn)行了模擬計算。在山洪淹沒的計算方案中，對洪水在城區(qū)內(nèi)的演進(jìn)過程進(jìn)行了模擬，統(tǒng)計了淹沒面積與最終積水量等風(fēng)險要素;在降雨內(nèi)澇的計算方案中，得到最終的地面積水情況，并統(tǒng)計了最大積水深度和積水面積等風(fēng)險要素。最后，對洪水在街道中的演進(jìn)開展模擬計算，并對洪水演進(jìn)的特點進(jìn)行了詳細(xì)的分析，分別對洪水在街道以及路口的流態(tài)進(jìn)行分析，提取水位和流速的過程進(jìn)行詳細(xì)分析研究，對洪水在街道遭遇對其水位與流速的影響進(jìn)行分析，對街道寬度、流速