基于MIKE模型的城市典型区内涝模拟及排水除涝方案效果研究

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近年来,随着城市进程的不断加快,以及全球变暖为主趋势而引发频发的频繁极端降雨事件,导致了我国很多地区和城市遭遇受严重洪涝灾害,给广大人民群众和我国经济家带来了巨大的损失。如何更好地预测和缓解我国城市水文内涝灾害问题已发展成为目前亟待解决的重要大问题,而有效地防止城市内涝灾害发生的关键在于是要对我国城市水文灾害过程进行准确、全面的模拟分析和预测。基于此,本文以西安理工大学金花校区为主要研究对象构建MIKE Urban模型、MIKE21模型及其MIKE Flood耦合模型实现了对研究区地区现状管网能力及地表积水状况的综合评估,依据评估结果对管网和地表类型分别进行两种短期应急方案及长期可持续方案设计,重点分析各方案在不同重现期降雨条件下的管网能力提升水平和内涝削减效果。主要研究结论如下:(1)对研究区域的子汇水区和排水管网进行概化,基于研究区基础资料构建MIKE系列模型,以实测的管道流量资料与地表积水资料为基准对参数不断调整,结果表明,流量过程线与积水模拟值与实测值均满足±15%、20min和20%的误差要求,模型具有良好的预测精度。(2)根据该模型,对管网的排水能力和地表积水进行模拟,根据分析结果,随着重现期的增加,排水管网的溢流节点个数增加,管道充满度长度也随之增大。研究地区管网排水能力较小,重现期低于1年一遇的管网长度为的91.66%。研究区地表积水无高风险水平,大部分区域处于低风险水平,西南区域处于中风险等级。(3)根据现状评估结果,分别制定两种管网改造方案和两种LID“绿色”方案,根据模拟结果,在管网改造方案中,两种方案均能不同程度地提高管网系统的排水能力,节点溢流削减分别高达33.33%和17.91以上,充满管道长度削减分别高达64.93%和80.93%以上;在LID“绿色”方案中,两种方案在积水面积上削减达66.63%以上,积水深度上削减达96.67%以上。得到排水除涝方案均能够解决研究区内涝积水问题,对城市解决内涝问题有良好的实践意义和借鉴意义。
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