摘要
洪涝灾害是影响城市日常生活和发展的主要自然灾害，在全球气候变化和城市建设速度不断加快背景下，洪涝灾害对群众生命财产安全和社会发展造成的损失不断增大。在对于洪涝灾害的众多研究方案中，情景模拟法基于水文-水动力模型对研究区域的水文要素进行演绎模拟，可以直观、精确、灵活的反映区域洪涝灾害情况，为洪涝灾害预警和治理提供依据。本文以广州市沙河涌排涝片为研究区域，构建水文-水动力模型，基于区域调研和洪涝模拟进行工程调度应用，论文主要内容包括： （1）以广州市自然条件、社会经济和历史洪涝灾害资料为基础，对广州市水文特性和洪涝灾害成因进行研究梳理，分析表明广州市北高南低的地势以及北多南少的降雨分布加重南部河涌下游的洪水风险；此外，广州市日益扩张的人口、经济密度和频繁遭受台风等极端天气使得该区域面临的洪涝灾害损失更加严峻。 （2）在收集整理研究区域排水系统资料、土地高程和下垫面资料基础上，使用InfoWorksICM为广州市沙河涌排涝片构建精细化一、二维水动力模型，耦合水文模块进行产汇流计算以及实时控制模块进行闸泵调度控制。利用沙河涌排涝片在2021年遭受的两场较大降雨对模型进行验证，结果显示模拟积水深度最大值和实测积水深度最大值相对误差在20%以内，模型具有良好的可靠性。 （3）将降雨、上游入流、下游潮位作为模型输入条件，使用芝加哥雨型法计算设计降雨过程，建立上游集水区SWMM模型推算设计入流。按照最可能与最不利原则将沙河涌排涝片输入条件组合4组共16中情景模拟方案，利用建设好的精细化模型进行洪涝过程模拟，分析模拟过程中河道行洪、管网排水、闸泵工作状态以及积水深度、范围等洪涝信息。对比不同情景下河道洪水和城市内涝积水情况，结果表明沙河涌河道行洪受外江潮位顶托，涌口闸门不能有效发挥挡潮作用；城市排水管网在河道高水位时受到顶托影响，管网充满时间延长、排水口流速显著降低。 （4）针对研究区域出现的河道和管网排水顶托问题，根据研究区域调研情况在涌口预设河道泵站，进行河道闸泵调度；并使用最大削峰泄洪对上游耙齿沥水库进行水库泄洪调度。更新工程调度后的情景模拟结果显示，各方案组洪涝积水面积均有所减小，D1（20a入流、2a降雨、5a潮位）情景下积水面积缩小至原来的37.6%；涌口闸门可以在外江高潮位时及时关闭，有效削减河道行洪受到的潮位顶托影响，使得各特征断面水位均有所下降；管网排水得到有效改善，东风东路和内环路以南城市密集区域积水明显减少。
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