第1章 绪论 1
1.1 研究的目的意义 1
1.2 暴雨内涝成因研究进展 4
1.3 城市雨洪模拟技术研究进展 5
1.3.1 城市雨洪产汇流计算方法 5
1.3.2 城市雨洪模型建模方法 7
1.3.3 代表性城市雨洪模型评述 9
1.3.4 城市雨洪模拟基础数据收集与管理 11
1.4 研究展望 12
第2章 济南城市暴雨洪水形成影响因子分析 13
2.1 济南市概况 13
2.1.1 自然地理 13
2.1.2 暴雨洪水特性 13
2.1.3 河流水系 15
2.2 济南城市暴雨洪涝灾害成因 17
2.2.1 城市发展概况 17
2.2.2 特殊的地形条件 18
2.2.3 暴雨时空变化规律 18
2.2.4 城区河道特征 18
2.2.5 马路行洪 19
2.3 济南城市化对汛期降雨特征的影响 19
2.3.1 基本资料 20
2.3.2 济南城区汛期降雨量特征分析 20
2.3.3 济南城、郊同期汛期降雨特征分析 22
2.3.4 城市化对汛期不同降雨强度等级的影响 25
2.4 济南城市化对洪水的影响 26
2.4.1 城市化对洪水影响的影响因子 26
2.4.2 济南市城市化对洪水影响特征分析 27
2.4.3 年最大1d降雨量和年最大洪峰流量 28
2.4.4 多场次暴雨洪水比较 29
2.5 小结 30
第3章 珠三角地区城市暴雨内涝成因 31
3.1 自然因素 31
3.1.1 强降雨 31
3.1.2 外江洪水及潮水顶托 32
3.2 人为因素 32
3.2.1 热岛效应对城区气候的影响 32
3.2.2 城市扩张改变水文产汇流规律 33
3.2.3 排水排涝标准不衔接 33
3.2.4 排水系统维护不到位 34
3.3 珠三角地区短历时强降雨序列特征分析 34
3.3.1 研究区域内涝概况 35
3.3.2 短历时暴雨特征分析 36
3.4 珠三角地区短历时降雨与潮位组合的内涝风险分析 48
3.4.1 雨潮联合分布函数构建 49
3.4.2 雨潮组合风险概率模型 57
3.5 小结 64
第4章 SWMM模型 65
4.1 SWMM模型概述 65
4.1.1 模型结构 65
4.1.2 模型功能 65
4.2 SWMM模型构建原理 66
4.2.1 地表产汇流计算 67
4.2.2 流量传输计算 69
4.2.3 地表积水模拟 71
4.3 SWMM模型模拟能力及精度验证 72
4.3.1 降雨产汇流模拟 72
4.3.2 明满过渡流模拟 75
4.3.3 大坡度情况下管道水力模拟 75
4.3.4 有回水情况下管网水力模拟 77
4.3.5 双层排水系统模拟 78
4.4 下垫面离散程度及模型参数对模拟结果的影响 82
4.4.1 子汇水区划分对模型模拟结果的影响 82
4.4.2 模型参数对模拟结果的影响 83
4.5 地理空间数据库与地图建立 86
4.5.1 地理空间数据库组成 86
4.5.2 地理空间数据库设计原则 87
4.5.3 系统数据库设计方案 88
4.5.4 地图设计 92
4.6 SWMM模型与ArcGIS平台集成 92
4.6.1 SWMM模型与ArcGIS的集成方式 92
4.6.2 SWMM模型与ArcGIS平台的集成框架 93
4.7 基于SWMM的济南城市雨洪模型构建 95
4.7.1 流域下垫面信息提取及概化 96
4.7.2 流域降雨径流资料选取及预处理 102
4.7.3 模型参数取值预估 102
4.7.4 基于GIS的济南市SWMM雨洪模型建立 104
4.7.5 SWMM模型参数率定及校核 106
4.8 SWMM模型在济南城区防洪减灾中的应用 115
4.8.1 济南市城市雨水排水系统排水盲点标识 115
4.8.2 济南市应对突发性暴雨防灾减灾规划合理性分析 120
4.9 小结 121
第5章 基于Boltzmann的城市雨洪模型 123
5.1 Boltzmann方法 123
5.1.1 粒子速度分布函数 123
5.1.2 Boltzmann方程 124
5.1.3 Lattice BGK方程及Chapman-Enskog展开 125
5.1.4 Lattice Boltzmann方法的离散速度模型 127
5.1.5 修正的Burgers方程的还原 128
5.1.6 Lattice Boltzmann方法的边界条件 131
5.1.7 含有源项的LatticeBoltzmann方法 133
5.2 坡面流的Lattice Boltzmann解 135
5.2.1 坡面流运动波方程 135
5.2.2 坡面流问题的Lattice Boltzmann解 136
5.2.3 坡面流问题的其他解法 138
5.2.4 算例及结果分析 140
5.3 扩散波洪水演算问题的Lattice Boltzmann解 146
5.3.1 扩散波方程 146
5.3.2 扩散波方程的Lattice Boltzmann解 146
5.3.3 扩散波方程的其他解法 148
5.3.4 算例及结果分析 150
5.4 济南市城市雨洪模型构建 154
5.4.1 济南市地形特点 154
5.4.2 济南市雨洪模型结构 155
5.4.3 流域水文模型 157
5.4.4 街巷洪水汇流 159
5.4.5 洼地调蓄模型 160
5.4.6 河道洪水演算模型 161
5.5 城市雨洪模型计算流程设计 162
5.6 模型参数率定及验证 168
5.6.1 模型A结果 168
5.6.2 模型B结果 170
5.6.3 模型C 172
5.7 基于GIS平台的济南城市雨洪模型 176
5.8 小结 179
第6章 MIKE 21模型 181
6.1 MIKE21模型简介 181
6.2 二维水动力学基本原理 182
6.2.1 模型控制方程 182
6.2.2 MIKE 21模型数值解法 183
6.2.3 MIKE 21模型基本参数 186
6.3 基于MIKE 21的济南城市雨洪模型构建 187
6.3.1 模型构建的基本步骤 187
6.3.2 计算网格生成 187
6.3.3 定解条件构成 193
6.3.4 建立城市雨洪模型 194
6.4 MIKE21模型计算结果分析 195
6.4.1 济南城区淹没情况 195
6.4.2 模拟结果误差分析 199
6.5 济南城市防洪预案构建 199
6.5.1 防洪预案类型设计 199
6.5.2 防洪预案降雨过程 200
6.5.3 防洪预案洪水模拟 203
6.6 小结 208
第7章 济南城市暴雨洪水预警预报系统 209
7.1 系统功能设计 209
7.1.1 系统结构设计 209
7.1.2 系统数据库设计 210
7.2 背景与地理信息 211
7.3 雨水情工情查询 213
7.4 基于SWMM模型的城市雨洪预警预报 215
7.4.1 SWMM模型构建 215
7.4.2 计算结果表达 217
7.4.3 计算结果统计分析 218
7.5 基于济南市城市雨洪模型的预警预报 219
7.5.1 计算模块 219
7.5.2 计算结果显示模块 219
7.6 基于MIKE 21模型的防洪预案 224
7.6.1 降雨过程 224
7.6.2 预警结果 224
7.6.3 预警显示 225
7.7 小结 226
第8章 基于InfoWorks CS的雨洪模型及雨洪利用 227
8.1 城市雨洪模型InfoWorks CS 227
8.1.1 InfoWorks CS概述 227
8.1.2 InfoWorks CS主要计算模块 227
8.1.3 InfoWorks CS建模所需的基础数据 230
8.1.4 集水区参数 230
8.2 广州市新河浦社区雨洪模型构建 232
8.2.1 资料收集及处理 232
8.2.2 InfoWorks CS建模过程 233
8.2.3 InfoWorks模型运行设置 238
8.2.4 模型主要影响参数 239
8.2.5 InfoWorks模型模拟结果 240
8.3 基于InfoWorks CS的雨洪利用效应评估 244
8.3.1 雨洪利用技术 244
8.3.2 新河浦社区雨水水量平衡分析 245
8.3.3 新河浦社区雨洪利用方案 246
8.3.4 雨洪利用技术效应评估 250
8.4 小结 251
参考文献 252