基于Mike Flood模型的杭州市典型城区城市内涝管理模拟研究

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近些年,随着极端天气事件日渐增多,城市内涝问题也越来越凸显,城市内涝管理研究已经成为社会各界关注的焦点,也是学者们研究的热点。我国在城市内涝管理上存在着缺乏系统的防治措施体系、缺乏完善的防灾应急响应机制等诸多问题,应急管理能力不强、应急响应滞后,城市遇涝便成灾,采取的应急管理措施过于笼统,不具有针对性,造成资源极大的浪费。如何有效的开展城市内涝应急管理工作,精细化内涝管理措施,已成为城市内涝管理的重要方向之一。本研究以杭州市钱塘区为研究对象,应用Mike Flood耦合Mike Urban、Mike 21、Mike 11构建城市雨洪模型。基于研究区的降雨特性与内涝现状,设定七种不同重现期的设计降雨内涝情景和添加绿色屋顶、采取增大管径的两种内涝管理措施情景,从内涝的潜在风险性与内涝淹没风险等级分区多角度分析研究区的内涝特征,对比探究设定的内涝管理措施的防治效果。结果表明:(1)随着重现期的增加,区域的径流系数、溢流节点、承压运行管道、最大淹没水深等城市内涝潜在风险与内涝风险等级均呈现增加趋势,但增加幅度逐渐下降。内涝点多发生在道路及其沿线、地势低洼处、多路段十字交叉路口、排水口附近的区域,区域的易涝点为新加坡杭州科技园、29号大街等区域。现阶段,研究区在应对城市内涝时,管网排水标准偏低,但地形地面和河道的蓄水排水起到了较好的抵御作用。(2)采取增大管径的管理措施,能够削弱溢流水深峰值、减少溢流节点与承压运行管道的数量。该管理措施对于由排水管网标准偏低造成的城市内涝的治理效果明显。对于低重现期降雨所造成的城市内涝的治理,可以优先考虑该管理措施。(3)添加绿色屋顶的管理措施,能够有效降低地表径流,能够从时间上延缓最大淹没水深的出现,从空间上减小实际淹没范围,添加绿色屋顶是一种治理效果较好的城市内涝管理措施。对于发生时间短、径流系数增长快的极端事件的治理,可以优先考虑该管理措施。绿色屋顶的成本投入效益用于抵御降雨重现期为50 a的效果更好。本研究的相关结论能够为城市内涝管理措施的制定提供有力依据,进而有利于推动城市内涝管理措施精细化,对城市内涝防治管理具有借鉴意义。
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