基于FLO-2D模型的流域雨洪安全格局构建方法

摘要

在过去的城市化进程中，由于不当的城市开发建设使城市水文格局遭到破坏，主要表现为城市雨洪调蓄用地总量减少、泄洪网络被建设用地割裂、汇流用地与建设用地重叠；加上全球气候变暖导致极端降雨事件频发，日益频繁的洪涝灾害成为影响城市发展的重要问题，并严重威胁到人民的生命和财产安全。现有的海绵城市规划实践，在局域小尺度上起到了一定的作用，但缺乏宏观层面的定量分析研究。而城市并不是孤立存在的，其处于流域环境的大背景之中，因此要根本解决流域暴雨事件下的城市洪涝灾害问题，提高城市抵御洪涝灾害的韧性，就需要构建有机、整体、联系的流域雨洪安全格局。　　本文以“发现问题-分析问题-方法构建-实证分析”的研究思路展开。首先，通过分析城市洪涝灾害的成因以及海绵城市现有研究的局限，聚焦于所要研究的问题。继而，通过文献整理进一步分析问题，总结已有的雨洪安全格局构建思路和方法，并分析其借鉴价值以及需要改善之处。然后，探讨了一种基于二维洪水模拟软件FLO-2D、流域分区的雨洪安全格局构建方法。最后以江西省万载县龙河流域为例，用FLO-2D模型模拟百年一遇24小时降雨下的雨洪淹没区，将雨洪淹没区与建设用地、非建设用地进行GIS空间叠加分析，其中非建设用地与雨洪淹没的叠置区，即雨洪调蓄用地；建设用地与雨洪淹没的叠置区，即易涝区。针对每个汇水区，计算现状雨洪调蓄用地容积和目标调蓄容积。在经过上述准备后，分三个部分构建雨洪安全格局：第一、第二部分为全流域尺度内规划布局雨洪廊道及斑块，具体方法为：将现状雨洪调蓄用地叠加GIS水文分析得出的雨洪径流廊道，进行雨洪斑块、廊道的布局；第三部分为雨洪调蓄容积增补规模和空间布局的规划，具体方法为：将现状雨洪调蓄用地的体积与容积法计算得出的设计目标调蓄容积进行对比，并结合易涝区的分布，来指导每个汇水区内雨洪调蓄容积的增补和预留量的测算，并给出增补调蓄用地的规划策略。　　本文所探索的流域雨洪安全格局构建方法，将有利于城市雨洪源头管控和末端控制的结合，为城市洪涝灾害的防控提供新的思路，对于未来城市综合防灾规划中的防洪规划也有一定的实践意义。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1研究背景

1.1.1城市洪涝灾害频发及其成因

1.1.2城市规划在雨洪管理方面的探索

1.1.3水文水力学模型提供规划新思路

1.2研究的目的与意义

1.2.1研究目的

1.2.2研究意义

1.3研究内容与方法

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法

1.4研究框架

第 2 章 国内外研究综述

2.1流域及流域管理

2.1.1流域

2.1.2流域管理

2.2海绵城市

2.2.1内涵解析

2.2.2海绵城市研究综述

2.3低影响开发模式

2.3.1内涵解析

2.3.2低影响开发研究综述

2.4雨洪安全格局

2.4.1概念解析与界定

2.4.2低影响开发模式与雨洪安全格局

2.4.3雨洪安全格局构建方法

2.4.4雨洪安全格局研究进展综述

2.5水文模型

2.5.1水文模型分类

2.5.2研究发展历程

2.5.3城市规划中的水文模型

2.6国内外相关研究述评

第 3 章 流域雨洪安全格局构建方法

3.1流域雨洪安全格局构建思路

3.2 FLO-2D 雨洪淹没模拟

3.2.1 FLO-2D 模型简介

3.2.2 FLO-2D 模型原理

3.2.3 FLO-2D 模型输入数据准备及处理

3.2.4 GIS 空间叠加分析

3.3增补雨洪调蓄容积测算

3.3.1流域分区

3.3.2现状雨洪调蓄用地容积统计

3.3.3设计目标调蓄容积统计

3.3.4雨洪调蓄容积增补规模

3.4流域雨洪安全格局构建

3.4.1雨洪斑块布局

3.4.2雨洪廊道布局

3.4.3雨洪调蓄增补用地选取

第 4 章 万载县龙河流域雨洪安全格局构建

4.1研究区概况及数据准备

4.1.1区位条件

4.1.2地形条件

4.1.3气象条件

4.1.4现状雨洪调蓄资源分析

4.1.5防洪现状问题

4.1.6数据准备与处理

4.2 FLO-2D 雨洪淹没模拟

4.3增补雨洪调蓄容积测算

4.3.1流域分区

4.3.2增补雨洪调蓄容积测算

4.4流域雨洪安全格局构建

4.4.1雨洪斑块布局

4.4.2雨洪廊道布局

4.4.3雨洪调蓄增补用地选取

结论

参考文献

附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录

附录 B 攻读学位期间参与的实际项目目录

致 谢