摘要
在全球气候变化和快速城镇化大背景下，极端灾害天气易发频发。对沿海城市而言，台风带来的暴雨天气导致洪水、城市交通严重拥堵，给城市的正常工作、生产和生活造成巨大的经济损失。为此，如何科学有效应对城市内涝问题，从而避免或减少内涝灾害引起的生命财产损失，一直是城市发展的研究热点。 本文以福州市凤坂河流域为例，构建了基于InfoworksICM的精细化城市暴雨内涝模型，并由实测历史降雨事件率定模型参数、验证模型精度和有效性。研究对不同重现期设计降雨下的地表积水过程进行模拟，分析其内涝成因，并探究城市内涝减控改造措施对研究区暴雨内涝的缓解效果，取得主要研究成果如下： （1）通过收集研究区基础资料、概化排水管网及河流水系、划分一级子汇水区，基于InfoworksICM构建了一维排水管网模型、河道模型与二维地表漫流耦合模型，实现了城市暴雨内涝模拟。利用2021年“卢碧”台风两场实测暴雨条件下的井下液位数据、地表积水测站的积水深度数据和积水范围数据，对模型进行了参数率定和精度验证。结果表明，排水管网井下液位峰现时间、峰值相对误差、纳什效率系数以及积水深度各自满足30min，25%，0.5和20%的误差要求，模型模拟精度较高，模型有效可行。 （2）基于所构建的内涝模型，设计了7种不同重现期降雨情景，模拟分析各重现期情景下的节点溢流、管网承载能力和地表淹没情况。结果表明，在5年一遇及5年一遇设计降雨以下，研究区溢流节点数和满流且水力坡度小于管道坡降的管道数均随着重现期增大而增加，当超过5年一遇设计降雨时，溢流节点数增加速度逐渐变缓，满流且水力坡度小于管道坡度的管道数随着重现期增大而减少。原因是，当设计降雨重现期超过5年一遇后，研究区排水管网承载能力已达到最大限度，无法容纳更多雨水。通过情景分析可知，该区域雨水管网设计标准低，局部地势低洼、不透水面扩张和下游河道高水位顶托是其内涝灾害严重的主要原因。 （3）根据内涝成因结果，研究从管网布设、竖向调整和LID建设方面提出内涝减控改造措施，以节点溢流、管网承载能力和地表淹没为指标比较改造后的城市内涝减控效果。结果表明，研究所提出的改造措施能有效缓解研究区内涝灾害，尤其是对重现期相对较低的降雨事件，溢流节点数和内涝风险的减控效果达到60%-100%。
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