摘要
在全球气候变化和城市化进程加快的背景下，我国众多城市洪涝灾害频发，已严重威胁到居民生命财产安全。定量分析降雨时空变异性特征，研究暴雨对城市地区洪涝演进过程的影响，探讨暴雨情景下的海绵化改造方案，对洪涝灾害的预警和减灾工作具有重要意义。基于此，本文利用广东省1967-2012年间逐小时降雨资料，分析了广东省暴雨时空变化特征；根据暴雨特征构建暴雨随机生成模型，并与SWMM/LISFLOOD-FP城市雨洪模型耦合探究了广州长湴地区暴雨特征对城市洪涝的影响，最后评估了不同暴雨特征下的海绵化改造方案。得到主要结论如下： （1）利用MK趋势分析法、模糊识别和随机森林等方法分析了广东省暴雨事件时空变化特征及其潜在影响因子。结果表明，广东省主要雨型为单峰型（占比超过70%），其中雨型Ⅰ（单峰、雨峰靠前）占比最高；以雨型Ⅰ为主要雨型的站点数量随时间增长而减少，以雨型Ⅲ（单峰、雨峰居中）为主要雨型的站点数量反而增加。以暴雨集中度指标（PCI）衡量暴雨过程的集中程度，研究发现广东省西部地区的集中度普遍高于东部地区；在影响集中度变化的潜在因子中，经度和PCI呈现较强负相关性，太阳黑子和ENSO对集中度变化影响较大。 （2）建立暴雨事件降雨量和历时的Copula联合分布，模拟不同雨型下的降雨随机过程，构建基于暴雨事件特征的随机生成模型。根据赤池信息量准则（AIC），结合广州站的纳什系数（NSE），并对比模拟结果和实测数据验证该模型能够实现暴雨事件的随机模拟，且所生成暴雨过程可以较好反映当地暴雨的特征。 （3）以广州市长湴街区为例，耦合暴雨随机生成模型和SWMM/LISFLOOD-FP城市雨洪模型，利用该模型模拟不同暴雨特征下的城市洪涝过程并评估不同方案（渗透铺装（PP）、绿色屋顶（GR）、LIDs（同时布设PP和GR）和多功能调蓄空间（MFS））的径流削减效果。结果表明，雨型Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ所诱发的淹没总面积相对较大，且高集中度会导致淹没加剧。在4种方案中，MFS削减效果最好，在大重现期或高集中度时可以降低淹没水深，在小重现期或低集中度时能有效减少淹没面积；LIDs和PP削减效果相近，其中LIDs仅在雨型II、V和VII中有一定的削减效果；GR的效果最差。
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