城市雨洪模拟技术研究进展讲述.pdf

第 2 1卷 第 1期 水 科 学 进 展 Vo l2 1,No1 20 10年 1月 　　 ADVANCES IN WA TER SC IENCE 　 J an. , 2010　 城市雨洪模拟技术研究进展 1 1 1 2 胡伟贤 , 何文华 , 黄国如 , 冯 　杰 ( 1华南理工大学土木与交通学院 , 广东 广州 　510640; 2 中国水利水电科学研究院水资源研究所 , 北京 　100038) 摘要 : 从对水文过程描述的角度对城市雨洪模拟技术进行了回顾 , 认为管网汇流阶段算法较为成熟 , 而产流和坡面 汇流阶段还有待深入研究 。从模型构建思想的角度回顾其发展历程 , 阐明了经验性模型和分布式概念性模型的局 限性以及分布式物理模型的良好发展前景 。通过总结国内外几个具代表性城市雨洪模型的特点 , 从特定模型的角 度进一步分析城市雨洪模型的现状 , 并指出中国与国外模型研究的差距 。对与城市雨洪模拟精度密切相关的基础 数据收集与管理技术进行了讨论 , 并提出了城市雨洪模拟技术的发展方向。 关键词 : 城市雨洪 ; 地表汇流 ; 管网汇流 ; R S; GIS 中图分类号 : TV 124　　　文献标志码 : A 　　　文章编号 : 100 16791 (20 10) 0 1013708 城市化是人类社会发展的重要过程 , 主要表现在城区人口迅速集中 , 工业化规模不断扩大 , 城市面积急 剧膨胀 , 使城区及其附近区域的自然 、文化和生态系统都发生了显著的改变 , 这其中也包括对水文过程所产 生的影响 。城市化发展改变了城市局部的自然地貌 , 使原先相当部分的自然流域被不透水表面所覆盖 , 造成 雨水汇流速度加大 , 从而导致一系列相异于天然流域的城市水文问题 。近年来 , 城市化的快速发展与全球气 候变化导致城市地区遭受突发性强暴雨洪水的几率加大 , 给人民群众生命财产造成的损失与日俱增 , 已成为 社会各界关注的问题之一 。城市暴雨洪水模拟是城市防洪减灾的关键技术之一 , 其模拟的精度 、广度及深度 关系到城市防灾减灾的有效性 。本文对近年来城市暴雨洪水模拟技术研究所取得的新进展以及相关问题进行 介绍与评述 。 1　城市雨洪产汇流计算方法 城市雨洪的产汇流计算是建立城市雨洪模型的基础 , 城市地区的产汇流特性有别于天然流域 。国内外学 者根据长期的观察和研究 , 把城市雨洪的产汇流计算归纳为城市雨洪产流计算 、城市雨洪地面汇流计算以及 城市雨洪地下管流计算等 3方面内容 [ 15 ] 。 1 1　城市雨洪产流计算方法 城市是受人类活动影响最大的区域 , 城市地表覆盖物种类多且分布复杂 , 产流很不均匀 , 给城市雨洪产 流计算带来很大麻烦 。城市地表复杂的下垫面可分为不透水地面及透水地面两部分 。E lliott等 [ 6 ] 通过总结现 今流行的 10个城市雨洪模型对产流部分的处理 , 发现对不透水部分均采用相同的处理方法 , 即产流量为降 雨量扣除填洼 、截留、蒸发等损失量 ; 而对透水部分则出现了多种计算方法 , 如径流系数法 、概念性降雨径 流法 、SCS法以及 GreenAmp t法等 。虽然这些方法广泛应用于建模实践 , 如 STORM 模型中的径流系数法 、 MOU SE模型中的概念性降雨径流法以及 SWMM 模型中的 SCS法 、GreenAmp t法等 , 但由于缺乏对城市地区 复杂下垫面产流规律的系统认识 ,