当今城市内涝频发 未来防涝设计先行——城市大雨“沦陷”拷问排水规划设计——市政排水设施失灵的思考

今年,我国许多城市大雨成灾,据悉,接连而至的大雨已带来全国超过百亿元人民币的直接经济损失。法国作家雨果曾说下水道是“城市的良心”。前不久的强降雨使武汉、长沙、北京等多个城市出现了严重积水,交通几近瘫痪。“城市的良心”一阵阵绞痛,搅乱了人们的生活。城市到底怎么了？我们将把脉城市排水设施,问诊城市病。     

基于矿井排水的水文地质参数识别

由于强烈的非均质性,如何识别岩溶裂隙含水层水文地质参数是一个由来已久的难题。本文利用焦作矿区、荥巩矿区及永夏矿区生产矿井大流量、长时间的排水资料进行识别岩溶裂隙水含水层的水文地质参数,计算结果发现：K值均在100m/d量级上,μ＊值均在10^-3量级上,与孔隙含水层的值相当;用识别的参数预算矿井涌水量与区域降雨补给量接近,回报水位及给定条件下排水量误差均不超过2%。结果表明,可以用渗流理论模型对管道流、裂隙流进行概化处理。研究成果提出矿区岩溶裂隙地下水参数计算的新方法,为防控矿坑突水、安全生产提供了新思路。     

基于WCA2D与SWMM模型的城市暴雨洪涝快速模拟

为探讨计算高效的元胞自动机模型(WCA2D)与传统一维管网模型耦合的机制以及计算效果,尝试将WCA2D与SWMM模型耦合(SWMM/WCA2D),以广州市长湴片区为例探究一种暴雨洪涝快速二维模拟技术,对比实测积水数据以及SWMM/LISFLOOD-FP模拟,结果表明:SWMM/WCA2D模拟结果与"20180607"实测积水数据相近,表明模型精度良好;根据多指标评估结果,综合考虑主干渠道淤积以及建筑物阻挡情景的R_TPR、R_PPV、F₁值分别达到0.8、0.6、0.7,模拟精度最高,最能反映区域实际情况;通过与SWMM耦合,WCA2D和LISFLOOD-FP的模拟结果差异小(最大水深差值基本低于0.1 m)、相关性强(相关系数基本超过0.7),但前者计算效率是后者的3～5倍,表明WCA2D能够耦合SWMM且计算效率更高,为复杂城市化地区暴雨洪涝快速模拟提供了一种新方法。     

基于高效随机有限元法的边坡风险评估

提出了基于子集模拟的边坡风险评估的高效随机有限元法（RFEM）,推导了基于子集模拟的边坡失效概率和失效风险的计算公式,并给出了基于高效RFEM的边坡可靠度分析和风险评估流程图。采用一个边坡算例验证了所提方法的有效性。结果表明,基于子集模拟的高效RFEM可以视为是对基于蒙特卡洛模拟的传统RFEM的改进,显著地提高了失效概率和失效风险的计算效率以及失效样本的产生能力,非常适用于分析小失效概率的可靠度问题,极大地增强了RFEM在边坡可靠度分析和风险评估中的实用性。高效RFEM将边坡的整体失效风险分解为对应不同概率水平的边坡失效风险,并量化了它们对整体风险的相对贡献度。在该方法中,边坡可靠度分析和风险评估与确定性边坡有限元分析互不耦合,极大地简化了它们的计算过程。此外,土体不排水抗剪强度的竖向空间变异性对边坡失效风险具有显著的影响。     

基于风险度的青海省暴雨洪涝灾害风险评估

基于自然灾害风险原理,结合青海省气象数据、地理信息数据、社会经济数据,并利用主成分分析法、GIS自然断点法对青海省暴雨洪涝灾害致灾因子危险度、承载体易损度评估模型以及暴雨洪涝灾害风险度进行评估,结果表明：青海省不同强度降水日数均呈增多趋势,新世纪以来中雨日数及强降水日数增加趋势尤为明显;暴雨洪涝灾害致灾因子危险度呈由东南向西北降低的趋势,承载体易损度为东北部地区最高,南部以及西部地区最低;暴雨洪涝风险较高的地区主要集中在东部地区,互助、湟中、大通、西宁为高风险区,东部大部地区、环青海湖地区为较高风险区,西部地区为低风险区。该评估结果可以在气象灾害风险管理业务中进行应用,可以加强对暴雨洪涝灾害风险的影响程度及影响区域的判定,为地方防灾减灾救灾工作提供科学依据。     

基于层次分析法的清原县水利工程风险评估研究

以辽宁省清原县为例,基于层次分析法建立农业水利工程风险评价模型,以ManteCarlo进行模拟,对清原县农业水利工程风险进行评价。结果表明:清原县农业水利工程建设风险评估中,风险因素最大的分别为坝体强度、坝体变形、地质缺陷及坝基沉降,需采取相应措施予以防范。旨在为合理开展农业水利工程建设提供有力参考。     

基于Godunov格式的排水管网水流数值模拟

为克服基于"LINK-NODE"计算模式的排水管网模型不能细致模拟管道内部水流运动过程的缺陷,采用Preissmann窄缝理论开发完成了一套新的基于Godunov有限体积格式的一维排水管网水动力模型。模型采用HLL近似Riemann解计算单元界面处的数值通量,细致区分了管网节点水位对与其相连接管道的不同影响,并采用严格的质量守恒方程和特征线理论来更新管网节点水位。通过3个经典算例验证了模型能够很好地模拟有压瞬变流和瞬变混合流等复杂管网流态,具有良好的精度和稳定性。将模型应用于陕西省西咸新区天福和园小区实测场次降雨排水过程模拟,取得了理想的计算结果。新研发模型可提供所有计算单元中心和管网节点处的水力要素变化过程,为精细化城市洪涝过程模拟奠定基础。     

基于RHRS系统的景区落石风险评估与决策

近年国内山地景区落石掉块现象常有发生,游客的生命安全受到严重威胁,因此对落石风险研究具有科学价值和重要社会效益。通过引入RHRS风险评估系统,针对两座样本景区,对可能导致落石灾害的各项影响因子(包括斜坡高度、地质特征、落石体积/块体大小、降雨量和历史落石频率等)进行较为深入的分析,根据原始评分公式进行风险评分,以综合分值来反映落石风险程度并结合风险允许标准划分高、中、低风险区域进行决策,将抽象的定性评价转为具体的定量评价,得到衢州药王山与江郎山两座样本景区的自然落石风险评分分别为142、117.2。采用FN曲线与ALARP原则相结合的方法来确定风险允许标准,计算我国可接受风险平均值为1.62×10-5/a,得到我们国家地质灾害可接受的风险水平FN曲线的上下限依次为10×10-4/a和10×10-5/a,为景区落石风险评估与决策提供借鉴。     

国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知

国办发〔2013〕23号各省、自治区、直辖市人民政府,国务院各部委、各直属机构:近年来,受全球气候变化影响,暴雨等极端天气对社会管理、城市运行和人民群众生产生活造成了巨大影响,加之部分城市排水防涝等基础设施建设滞后、调蓄雨洪和应急管理能力不足,出现了严重的暴雨内涝灾害。为保障人民群众的生命财产安全,提高城市防灾减     

基于层次分析法的咸阳市多灾种自然灾害综合风险评价

当今世界地质灾害、洪水灾害和地震灾害等多种自然灾害频发,灾害群聚与群发现象导致灾情加重,人们越来越关注如何降低多灾种自然灾害的风险。以陕西省咸阳市为例,将咸阳市地质灾害、洪水灾害和地震灾害结合起来,开展多灾种自然灾害风险综合评价。研究结果表明,咸阳市多灾种自然灾害风险分区呈现出明显的空间差异性,整体上渭河河谷沿线地段和西北侧的中低山丘陵区风险程度以中风险和高风险为主,主要集中在秦都区城区东南侧、武功县西北侧、乾县县城区、三原县城区东侧、淳化县城区、彬州市城区以及旬邑县县城区,其他区域自然灾害风险程度以低风险和极低风险为主。研究成果可为咸阳市应急管理和国土空间规划带来一定的借鉴意义和指导作用。     

基于AHP-信息量法的珠海市地质灾害风险评价

在充分分析珠海市地质灾害发育特征及分布规律的基础上,采用AHP-信息量结合的方法对珠海市地质灾害进行风险评价。首先选取7 类崩塌、滑坡评价因子和2 类地面沉降评价因子,利用ArcGIS 软件进行叠加运算形成易发性评价图,其次叠加降雨量、沉降速率形成危险性评价图,最后在危险性评价图的基础上叠加承灾体易损性形成地质灾害风险分区。结果表明,地质灾害风险评价过程中针对不同地质灾害类型采用不同评价模型和方法行之有效,且评价结果与实际相符。该成果可提高珠海市地质灾害群测群防效率。     

基于GLUE方法的城市雨洪模型参数不确定性分析

以北京市大红门排水片为例,构建基于SWMM(Storm Water Management Model)的城市雨洪模型,并基于GLUE方法(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation)对模型参数的不确定性进行了分析。结果表明,所建城市雨洪模型能够较好的模拟区域的雨洪过程。在模型参数中,管道曼宁系数、不透水区洼蓄量以及河道曼宁系数的不确定性对模型结果的影响较为显著。GLUE方法能够在分析模型结果不确定性的同时给出敏感性参数,为城市雨洪模型的参数率定和进一步研制提供了有效工具。     

基于拓广韦伯定律的唐山市地下水水质分析评价

将拓广的Weber-Fechner定律用于唐山市地下水水质评价,运用全市25处地下水水质代表站的19项指标,计算其1991～2010年地下水水质W-F综合评价指数。通过对各站综合评价指数现状年和多年变化情况分析,发现全市地下水水质现状整体表现良好,1999年地下水水质出现一次明显好转以来,尚未发现恶化趋势。仅发现个别区域浅层地下水存在工农业污染和海水入侵问题,个别年份亦存在水质状况不良的现象。     

基于GIS技术的六盘水市矿山地质环境评价

六盘水市是贵州省最为重要的矿产资源开发利用地区之一,经过多年的大规模开采,引发了一系列采矿引起的地质环境问题。采用模糊层次综合评价的方法,在调查统计分析研究区地质环境基础及矿山地质环境问题的基础上,选取8个评价因子开展了基于GIS技术的矿山地质环境评价。根据评价结果,研究区地质环境指数介于1.00 2.83之间,采用自然间断点划分方法将评价结果划分为三个等级,相应的将研究区地质环境划分为严重区、较严重区和较轻微区三个区域。评价结果与实际调查结果吻合较好,可为该区域矿山地质环境治理工作提供借鉴。     

GRA——FAHP模型的煤层底板突水危险性评价

矿井水害一直是制约我国煤炭安全生产的重要隐患之一,对其进行准确的预测评价具有十分重要的理论意义和实用价值。本文根据煤层底板突水各影响因素之间的关系是灰色关系并且具有非线性特征的特点,建立了定量与定性指标为一体的煤层底板突水评价指标体系及等级划分标准。同时将灰色关联分析法(GRA)和模糊层次分析法(FAHP)相结合。构建了能真实反映影响因素与底板突水之间灰色关系和非线性关系的底板突水危险性评价模型,并应用模型对某典型工作面突水危险性等级进行了评价,可为今后煤层底板突水预测评价的研究提供一定的借鉴和依据。     

基于灾损评估的青海省牧草干旱风险区划研究

在全球气候变暖的大背景下, 表现出温度升高、 降水变率加大的区域响应, 造成极端天气气候事件、 气象灾害加剧. 基于青海省1961-2010年47个气象站和20个农气站的气象资料、 牧草的实际产量以及牧草的理论产量等资料, 采用相关分析、 线性回归等方法, 在分析致灾因子危险性、 牧草相对产量的基础上, 确定了青海省牧区牧草干旱风险评估的实际阈值.通过海拔、 经度、 纬度、 牧草旱灾发生频次的拟合方程, 结合GIS平台对青海省牧草干旱进行风险区划.结果表明: 青南牧区西部、 环青海湖地区、 柴达木盆地东部边缘地区、 祁连山地区为易受旱灾影响的特高风险或高风险区域;青南牧区西南部为中风险区域;低风险区域主要在青南牧区东南部, 区划结果基本上于历史旱灾的实际情况相吻合, 区划结果旨在为青海省牧区牧业良性发展提供科学依据.     

基于改进型拉开档次法的泥石流危险度评价实例

泥石流危险度评价是泥石流研究的热点和难点问题。运用极大不相关法剔除泥石流危险度评价中提供信息重叠过多的因子,并应用主观赋权的序关系分析法（G1法）对客观赋权的拉开档次法进行改进,从而获得了一种新的泥石流危险度评价方法。以吉林省和龙市地质灾害调查与区划中的10条泥石流危险度评价实例进行验证并与传统方法对比,结果表明：该方法操作简便,其中4条处于分级点附近的泥石流危险度比传统方法高出一个等级,改进型拉开档次法能体现出传统评价方法中同级别泥石流危险度的差异性,评价结果与实际情况吻合得更好。结论虽然偏于安全,但能为有针对地开展泥石流灾害防治工作提供更科学的指导,可为泥石流危险度评价提供一种新的评价方法。     

基于地下水模型的岩溶塌陷风险性评价方法在临沂市城区的应用

岩溶塌陷是山东省临沂市区最重要的地质灾害类型,一旦发生,会带来较大的经济和财产损失,因此对岩溶塌陷的风险评价十分必要。风险评价包括现状评价和预测评价,主要分3个步骤来完成：危险性评价,易损性评价和期望损失评价。利用地下水流模型确定调采方案下的相关评价因子,预测了岩溶塌陷的风险性。通过比较发现,经过地下水调采后,原岩溶塌陷高风险区范围大为缩小。地下水流数值模型和风险评价方法结合,可以确定合理的岩溶水规划开采方案,对于指导和防治岩溶塌陷具有重要意义。     

基于层次分析和信息量法的地裂缝危险性评价

华北平原是遭受地裂缝较严重的地区,尤其是对于重大的线性工程,地裂缝的影响更为敏感。对于山前平原地带,地裂缝的形成是多要素成因的综合结果。利用ArcGIS平台,选择活动构造、地貌岩性和地下水位、第四系厚度、地裂缝现状分布五大类影响因子,采用层次分析-信息量模型对京石高铁和南水北调京石段进行了地裂缝危险性评价,结果表明这种方法能够较为合理的评价地裂缝危险性,并且对类似区域的危险性评价具有借鉴意义。