雨水口堵塞程度对其泄流能力影响的试验研究

雨水口是下泄地表径流的关键设施,一旦堵塞将导致市政排水系统的泄流能力无法充分发挥,这是引发城市洪涝灾害的主要原因之一。为定量分析雨水口堵塞对其泄流能力的影响,本研究分别考虑进水篦及连接管不同堵塞程度的情况,开展了较大来流水深下的概化水槽试验,共计进行了608组试验。试验结果表明:①进水篦及连接管堵塞均会显著影响雨水口的泄流能力,且后者对雨水口泄流能力的影响更大。②利用试验数据率定了各堵塞情况下水流以堰流或管嘴流形式从雨水口下泄时的流量系数;基于量纲分析及回归分析,给出了各堵塞情况下雨水口泄流能力的幂函数表达式,并利用试验数据对参数进行了率定,率定效果优于堰流或管嘴流公式。③通过与未堵塞情况进行比较,基于幂指数均值假定及非线性拟合方法,建立堵塞系数与堵塞程度之间的经验关系,并最终提出了一个可以分别考虑进水篦与连接管堵塞影响的雨水口泄流能力公式;该公式可以考虑雨水口堰流及管嘴流等不同泄流形式,能够反映进水篦、连接管不同堵塞程度的影响,适用于来流水深较大的情况。     

北京城市洪涝问题与成因分析

利用社会经济统计数据和水文气象资料,探讨城市化背景下北京城市洪涝特征、形成机制及影响因素。近50年来城市内涝逐渐成为北京洪涝灾害的主要类型,随着城市化迅猛发展,城市内涝积水点数量在时间上表现为显著增加趋势,在空间上呈现出由内环逐步向外环扩张趋势,与城市化发展空间格局关系密切。从水循环的角度分析城市洪涝形成机制,指出区域气候变化和城市化发展改变了城市降水格局,汛期降水量和极端降水事件呈现下降趋势,但城区短历时强降水事件呈现增加态势;城市化发展改变了区域下垫面条件、城市流域产汇流特性和城市排水格局,进而影响了区域水循环过程和水量分配,在一定程度上增加了城市洪涝灾害风险;同时城市基础设施建设水平不足、排水排涝标准偏低、应急管理能力不足等因素,导致城市洪涝发生风险增加,降低了城市洪涝综合应对能力。     

城市洪涝中人体失稳机理与判别标准研究进展

受全球气候变化和人类活动影响,近年来极端降水事件增多,由此引发的城市洪涝灾害频发。行人在洪水作用下易失去稳定,威胁生命安全,研究洪水中人体的失稳机理与判别标准,能为城市洪涝灾害的风险评估与管理提供科学依据。本文首先总结了国内外城市洪涝中人体失稳机理研究的相关成果,评估了现有人体失稳判别标准的适用范围及优缺点。基于力学分析和实测数据率定的计算公式虽然在推导过程中有一定的简化,但能较好地反映洪水中人体失稳的动力学机理,可以评估不同人群与不同洪水条件下的人体稳定性。针对当前城市洪涝中人体稳定性研究存在的不足,需要开展真实洪水中行人逃生以及沿漫水楼梯行走时的失稳机理与判别标准研究,并深入研究行人站立姿势调整对洪水中人体稳定性的影响;还需基于大数据等手段获取互联网上洪水中人体失稳的影像资料,构建洪水中人体失稳的实测数据库;同时还需推动人体失稳判别标准在洪水风险管理中的具体应用,最大程度地降低城市洪涝灾害带来的不利影响。     

高坝泄流雾化环境污染原体观测研究

高水头大流量的泄水建筑物泄流时产生严重泄流雾化对工程和环境造成污染,是必须考虑的重要问题。介绍了泄流雾化观测的新技术及其原理,包括:用立体摄影测量方法观测雾化流运动扩散的形态范围;用放射性同位素测量典型区域内泄流雾化浓度,并配合以雨量简测量典型范围内泄流雾化降雨强度等。并以漫湾水电站原体观测为实例,介绍了实施方法和效果。     

中国城市洪涝问题及成因分析

随着经济社会的发展,中国步入城镇化快速发展的阶段,城镇化率已由2000年的36.22%增加到2014年的54.77%。在全球气候变化与快速城镇化背景下,中国城市洪涝灾害日益严重。阐述了全球气候变化及城镇化对城市降水和极端暴雨的影响机制,并从流域产汇流角度分析了城镇化对洪水过程的影响,系统剖析了中国城市洪涝频发的主要原因。在成因分析的基础上,进一步提出了中国城市洪涝防治的应对策略,主要包括:①以低影响开发理念为指导,加强城市基础设施建设,建设海绵城市;②建立城市洪涝立体监测、预报预警和实时调度系统,强化城市洪涝科学决策能力;③健全和完善城市洪涝应急预案,强化应急管理能力,完善灾害救助和恢复机制。     

超大型城市洪涝演变规律与调度模式分析

随着极端性强降雨的持续高发,超大型城市洪涝灾害防御难度不断增大,给流域防汛调度带来极大考验。以北京北运河流域为例,选取近10年中4场典型暴雨水文监测数据,应用数理统计、知识图谱方法,通过分析降雨移动路径,统计积水致灾阈值,核算降雨产流系数,演算洪水传播时间,对比分析洪涝演变规律与调度模式。分析结果表明,在北京城区各水文站控制流域内不透水比例～径流系数～洪峰模数、最大1 h雨强～洪峰呈现明显正相关关系,洪水速度～涨洪时间成反比例关系;当局地雨强超过30 mm/h,该区域将出现严重内涝。城区分洪和北运河干流洪峰错峰是北京防汛指挥调度的关键。研究成果可为超大型城市洪涝灾害系统化防御提供重要参考。     

基于汇水区分级划分的城市洪涝模拟

为了有效提高城市暴雨洪涝模拟的精度, 针对城区复杂下垫面和雨水井数据缺失情况, 分别提出雨水井节点数据的确定方法和基于空间信息的汇水区分级划分方法。以武汉市青山区为研究区域, 选取2场典型降水过程, 开展SWMM模型的参数率定和验证工作, 并将基于不同方法划分的汇水区模拟结果与实际渍水数据进行对比。结果表明: ①提出的雨水井节点数据确定方法, 在雨水井实测数据缺失的城市洪涝模拟中具有一定的可靠性和适用性。②基于空间信息分级划分法、水文分析结合泰森多边形法和泰森多边形法所划分的汇水区, 模拟的最大积水深度中分别有100%、63%和75%的典型验证点与实际渍水程度相符, 模拟的溢流点中分别有80.0%、76.4%和77.4%的溢流点位置与5年一遇降雨渍水风险图相符。基于空间信息分级划分法所得的汇水区比较符合真实汇水情况, 且模拟结果比其他2种方法更加准确。③ 5年一遇降雨重现期下, 3种方法划分的汇水区所模拟的积水对研究区域影响程度相对较小, 但遇到高于此重现期的暴雨会出现不同程度的内涝。本研究可为城市暴雨洪涝模拟中雨水井节点数据确定与地表空间离散化提供新方法, 模拟结果可为城市防洪减灾提供参考。     

中国城市洪涝致灾机理与风险评估研究进展

近年来，在全球气候变化和城市化快速发展的共同影响下，中国城市洪涝灾害日益严重，已经成为影响中国城市公共安全的突出问题，严重制约经济社会的持续健康发展。变化环境下城市洪涝致灾机理与风险评估研究是完善城市防洪除涝减灾体系、提升城市防洪除涝能力的重要依据。本文阐述了气候变化和城市化发展对城市洪涝灾害的影响机制，系统分析了城市洪涝灾害的驱动要素和致灾机理，梳理了城市洪涝灾害的风险评估和分区方法，并以济南市海绵城市示范区为例，对城市洪涝灾害风险分区方法进行了分析和对比。     

中国城市洪涝致灾机理与风险评估研究进展

近年来，在全球气候变化和城市化快速发展的共同影响下，中国城市洪涝灾害日益严重，已经成为影响中国城市公共安全的突出问题，严重制约经济社会的持续健康发展。变化环境下城市洪涝致灾机理与风险评估研究是完善城市防洪除涝减灾体系、提升城市防洪除涝能力的重要依据。本文阐述了气候变化和城市化发展对城市洪涝灾害的影响机制，系统分析了城市洪涝灾害的驱动要素和致灾机理，梳理了城市洪涝灾害的风险评估和分区方法，并以济南市海绵城市示范区为例，对城市洪涝灾害风险分区方法进行了分析和对比。     

区域气候模式水平分辨率对黄淮海流域当代气候模拟的影响

区域气候模式是进行流域尺度气候变化研究的重要工具,其中水平分辨率对流域模拟结果的影响亟待评估。本文使用区域气候模式RegCM4,在ERA-Interim再分析资料驱动下,进行2种水平分辨率（50 km和25 km）1990-2010年东亚区域的长时间连续积分模拟。通过与观测资料的对比,评估RegCM4对黄淮海流域的模拟性能,同时分析水平分辨率对模拟结果的影响。结果表明:① 2组模拟均可以较好地再现黄淮海流域冬季、夏季平均气温和降水的空间分布,以及气温和降水的年循环变化;对极端气候事件指数的分布模拟效果也较好,且对与气温有关的极端气候事件指数模拟效果优于与降水有关的极端气候事件指数。②与观测相比,也存在一定的偏差,如模拟的冬季气温存在冷偏差,夏季气温存在暖偏差,冬季、夏季降水在大部分地区偏多等。③ 2组模拟对比来看,对冬季、夏季平均气温的量级和空间分布,25 km模拟与观测更加接近;对冬季、夏季平均降水,50 km模拟与观测的空间相关系数分别为0.86和0.44,较25 km模拟有较大提高;对极端事件,2组模拟差别不大。模拟结果可为后续此版本模式在黄淮海流域气候变化研究中的应用提供参考。     

雨水滞蓄措施在城区减洪之水文机制及容量研究

针对雨水滞蓄设施在城区减洪之设置方式及容量计算,以就地消减雨洪(On-site Control)及分散配置原则提出设置规划流程与容量计算方式。对于雨水滞蓄措施之减洪机制进行水文分析,并选择台湾台北县汐止地区为算例进行规划。与目前以减少开发增加洪峰量为目的之滞洪设施规划方式相比,本研究提出之规划方式可同时减少开发增加径流峰值与体积,且所需设计容量较少。     

城市水环境承载能力研究

针对人类高强度活动区——城市水资源系统特点和存在的水环境问题,探讨城市水环境承载能力和水资源承载能力的概念及内涵;提出了计算城市水环境承载能力的"控制目标反推模型"(COIM模型),该模型主要包括:城市污染物排放量计算、控制断面径流量计算、控制断面水质指标计算、控制目标方程和城市水环境承载能力计算;以郑州市为应用范例,介绍城市水环境承载能力计算模型应用及水环境调控对策制定.     

黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

河道过流能力与主槽形态有关,而主槽形态又取决于上游水沙条件,分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度,定量分析了黄河下游游荡段1986-2015年平滩流量与水沙条件(来沙系数和水流冲刷强度)及汛前主槽形态(河相系数)之间的响应关系。结果表明:①1986年至小浪底水库运行前,游荡段淤积严重,主槽萎缩,河道过流能力急剧下降,自小浪底水库运行后,游荡段发生强烈冲刷,其断面持续趋向窄深,过流能力逐年恢复;②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系,二者相关系数均在0.5以上,但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%;③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94,相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程,为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。     

固结排水中排水带通水量的影响及选择

井阻作用影响地基的固结速率,排水带的通水量与井阻作用有直接关系,过小通水量的排水带在地基中产生较大的井阻,通水量较大的排水带又使生产成本提高。笔者分析了通水量对地基固结的影响,并提出根据被加固地基的性状来选择通水量的方法。建议用公式 来确定所使用排水带的容许通水量下限值。     

黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

河道过流能力与主槽形态有关，而主槽形态又取决于上游水沙条件，分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度，定量分析了黄河下游游荡段1986—2015年平滩流量与水沙条件（来沙系数和水流冲刷强度）及汛前主槽形态（河相系数）之间的响应关系。结果表明：① 1986年至小浪底水库运行前，游荡段淤积严重，主槽萎缩，河道过流能力急剧下降，自小浪底水库运行后，游荡段发生强烈冲刷，其断面持续趋向窄深，过流能力逐年恢复；②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系，二者相关系数均在0.5以上，但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%；③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94，相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程，为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。     

安徽省大型水库泄洪对下游城镇防洪影响分析

介绍了水库在城市防洪中的作用,分析了安徽省12座大型水库泄洪对下游城镇防洪安全的影响,以及城市防洪能力偏低的原因,提出了提高城市防洪能力的工程与非工程措施途径。该研究对城市水利规划和城镇防洪,具有一定的借鉴意义。     

多尺度岩石渗透特性的试验研究

岩体赋存于一定地质环境中,经过漫长的地质构造作用,形成由连续性状的岩石材料和非连续性状的各种地质结构面组成的复杂地质体。渗透率是影响这种复杂岩体渗透特性的重要参数之一,渗透率选择的正确与否直接关系到裂隙岩体渗流分析结果的可靠性与工程稳定性。采用室内试验的方法,结合达西定律确定裂隙岩体的渗透率。通过自行研发的5种尺寸压力室测定不同尺寸岩石试样的渗透率,得到由不同裂隙、孔洞组合的岩石试样在稳定流、非稳定流下的渗透率,并由此分析得到多尺度岩石的渗透特性。从多组试验结果中分析可得,随着岩石试样的尺寸增加,岩石的渗流通道增多,从而渗透率增大,但增大到一定程度后会趋于稳定,这一渗透规律对实际工程有指导意义。     

分离式与整体式塑料排水板性能比较试验研究

塑料排水板是软土地基加固排水材料,根据芯板与滤膜的复合方式不同,可分为分离式和整体式两种。分别对分离式和整体式两种塑料排水板的物理性能、力学性能和水力学性能开展了一系列的试验,研究探讨了这两种排水板的性能差异。结果表明：整体式排水板与分离式排水板相比,具有整体抗拉强度高、延性好,在复杂条件下施工,滤膜与芯板不易剥离脱开、刚度大、抗侧向压曲能力强、通水能力强等特点。