基于MIKE的极端降雨条件下城市洪水模拟研究

摘要

改革开放以来，我国城市化进程不断加快，加之全球气候变化，极端降雨事件频发，导致近年来我国城市洪涝灾害不断加剧，给人民群众生命安全和国家财产造成的损失与日俱增。极端降雨条件下城市洪水的形成，一方面是由于城市化的加快使得城市地表硬化面积不断增大，下渗量减少，径流量增加；另一方面是城市排水管网设计标准较低，造成管网排水能力较小，不能及时排除超标降雨。当前对于如何应对城市内涝灾害已成为社会各界所关注的热点问题之一，所以面对日益严峻的城市内涝灾害,对城市洪水致灾机理的研究具有重要的现实意义和实际应用价值。 本论文的主要研究方法是利用DHI的Mike Flood洪水模拟软件来构建城市雨洪模型，其特点是可以将一维排水管网模块Mike Urban CS与二维地表径流模块Mike 21动态耦合，将管网的水流与地表的水流耦合起来，而不是对单纯的一维管网或者二维地表模拟，这样可以更加全面直观的反应研究区域的内涝情况。 本论文的主要研究内容如下： （1）分析了我国城市内涝的现状，从人为因素与自然因素两方面分析了诱发城市内涝产生的原因，之后回顾了国内外城市雨洪模型的研究进展，阐明了本论文的研究目的与主要内容。 （2）介绍了Mike Flood软件及其组成，对Mike Flood的连接方式及主要应用，一维排水管网模块Mike Urban CS及其子模块，二维地表径流模块Mike 21及其子模块，均都进行了详细说明。对于一维排水管网模块Mike Urban CS和二维地表径流模块Mike 21的基本原理也做了简要介绍。 （3）研究学习了Mike Flood城市雨洪模型构建的基本步骤，对二维地表径流模型，一维排水管网模型及一、二维耦合模型的具体构建过程分别作了说明，涵盖了从原始基础数据的处理到最终模型文件的创建过程。 （4）以L市为例，构建L市城市雨洪模型，首先运用一维排水管网模型Mike Urban CS对L市现状排水管网的排水能力进行了评估，了解现状排水管网的排水能力。然后利用耦合模型模拟了20年一遇暴雨时下游河道顶托与不顶托的两种工况，再现了L市城区的在两种工况下整个积水过程及其分布，对易涝区域的风险等级进行了划分。对易涝区域的原因进行了分析并提出了应对措施，包括工程性措施和非工程性措施。

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