基于潮、雨遭遇情景的城市防潮排涝数值模拟及风险评估研究

摘要

沿海城市区域由于独特的地理位置，同时遭受水、陆两大单元的共同作用。潮、雨碰头情况时有发生，而我国乃至全球经济大部分集中在沿海地区，单位区域内经济价值承载高，一旦发生严重的潮、雨遭遇致涝情景，城市损失将十分惨重，研究沿海城市防潮排涝问题具有十分重要的现实防灾减灾意义。本文以海南省海口市海甸岛为研究背景，对城市防潮排涝问题进行了数值模拟研究。
　　首先，对近年来的城市洪涝灾害情况以及影响进行综合系统的介绍，并对国内外的城市雨洪及内涝模型研究进展进行回顾与总结，重点介绍了国内外关于城市水流数值模拟的理论及模型的研究。
　　其次，分别论述了暴雨和海潮在城市地表的产流计算、汇流计算及管网排水计算的理论与研究方法。利用水文方法分别推求出设计降雨过程、设计潮位过程。基于地表属性信息的高精度 DEM地形网格，依据城市分区精细产流方法计算产流；以分段线性化方式拟合实际雨水管网排水能力曲线，建立了排水能力与潮位函数关系式；将水陆边界条件处理为可双向过水的模型边界，设定合理的模型参数及条件，最终将地表产汇流模块、地下管网水动力模块和潮（洪）水漫滩淹没模块三者耦合，构建沿海城市潮、雨遭遇致涝模型，并对模型进行率定，验证模型的合理性。
　　再次，借助构建的潮、雨遭遇致涝模型，本文设定了4类（仅潮位过程、仅降雨过程、多年平均高潮位+雨过程、极端潮位+雨过程）共11种情景的城市内涝模拟方案，将各情景进行对比分析，分别得出城市内涝水情分布图、积水水深、典型位置积水历时曲线等内涝水情指标，在此基础上对城市潮、雨内涝进行了对比性研究，重点分析潮、雨不同遭遇情景之间海甸岛内涝具体变化情况，从多个角度揭示城市防潮排涝情况及其之间的差别。
　　最后，根据本文潮、雨致涝模拟结果，并结合受灾体特征判别，构建了基于情景模拟结果的风险动态评估体系，最终制定出海甸岛风险区划图。结合上述研究结果，本文针对性的提出综合指导性对策。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状及进展

1.3 数据来源及技术支持

第二章 城市内涝理论与模型计算原理

2.1 暴雨型城市内涝理论

2.2 管网排水计算理论

2.3 防潮排涝模型计算原理

第三章 沿海城市潮、雨致涝模型构建

3.1 研究区域概况

3.2 模型基础数据处理

第四章 沿海城市潮、雨致涝模型计算与结果分析

4.1 计算方案及参数率定

4.2 动态模拟结果及对比分析

第五章 基于情景模拟结果的风险评估及对策

5.1 内涝风险分析与评估理论

5.2 内涝风险评估分析结果

5.3 防潮排涝思路与对策

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

6.3 主要创新点

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢