论文部分内容阅读
城市内涝频发导致社会经济和人民的生命财产安全受到严重威胁,融合多源降雨数据以及构建精细化城市暴雨洪涝模拟模型可以提高城市暴雨内涝模拟的预见期和精度,进行城市内涝预报预警,降低城市暴雨内涝带来的损失。介绍了郑州市概况、研究区概况及主要积水原因;探讨多源降雨数据融合的方法以提高城市暴雨洪涝模拟模型的预见期;分析研究区特点,探索城市地区水文响应单元的划分原则和方法,结合自然属性与社会属性进行水文响应单元分类,通过统计分析方法计算模型不确定性参数在不同类别上的取值,基于SWMM模型构建精细化城市暴雨洪涝模拟模型。主要研究内容与成果如下:(1)探索降雨预报在城市洪涝模拟中的应用,提高模型的预见期。对24h降雨预报在郑州市的应用进行了检验分析,得出预报结果的精度和发生频率,总结不同预报量级对城市洪涝模拟预警预报的指导作用;以地面观测资料为依据校正雷达测雨数据,以动态正弦权重法融合雷达外推预报和降雨预报,可以进行0-3h短期预报;在获取的雷达观测数据有限的情况下,通过24h天气预报降雨量与3h设计降雨量及其重现期的相关关系,得到3h预报降雨过程线,以雷达数据的空间分布为基本单元,经过地面站校准,融合出3h预报降雨时空分布数据。(2)分析研究区特点,结合由高清遥感影像提取的土地利用分类图和城市用地规划图,将研究区下垫面自然属性与社会属性进行叠加并分类,最后把城市水文响应单元分类为工商业区、居民区与公共用地区,对大量研究的参数取值进行统计分析,采用K均值聚类方法对这些参数值进行聚类,结果显示在工商业区、居民区与公共用地区中,不透水区洼蓄量取值分别为0.27mm、1.98mm和3.36mm,曼宁系数取值为0.013、0.023和0.050,透水区洼蓄量取值为2.50mm、6.50mm和12.50mm,曼宁系数取值为0.044、0.205和0.477。(3)基于SWMM构建了郑州市金水区精细化城市洪涝模拟模型,提出了精细化模型中水文响应单元的划分原则与方法,分析了模型的参数取值,利用郑州市的实际暴雨洪涝过程和综合径流系数对精细化模型模拟结果进行检验,结果表明模型模拟的综合径流系数符合经验条件,总体上模型模拟积水点与实际积水点相吻合,特别是在降雨的空间分布基本均匀时,模型参数会影响积水点的分布,在不同城市水文响应单元对模型参数进行差异化取值可以反映城市地表特性。利用多源降雨数据融合出的3h预报降雨时空分布数据预报积水点,比较融合预报降雨数据的模拟结果与实测降雨的模拟结果,发现综合径流系数基本相同;积水点数量有一定差异;积水分布情况大略相似,具体分布有所不同。