基于GIS台州临海暴雨内涝模型探究.docVIP

基于GIS台州临海暴雨内涝模型探究 　　摘要：该文基于笔者参与的国网浙江省电力公司科技项目，以基于GIS的台州临海暴雨内涝模型为研究对象，论文首先分析了暴雨内涝成因，进而基于GIS构建了内涝仿真模型和内涝模型，以供相关人士参考与借鉴 关键词：暴雨 内涝模型 仿真模型 1世纪被称为城市的世纪，联合国前任秘书长加利在谈到城市的地位时曾说：“在未来社会里，城市特别占主导地位，城市的未来不仅决定了各国的前途，而且将决定整个地球的命运”。城市作为人类文明的标志和社会经济发展的载体，是人口、经济和社会发展的重要区域和集聚中心，同时也是自然灾害易发和频发区域，特别是随着气候变暖和城市化进程的加快，洪涝灾害已成为影响世界各国城市安全和经济社会发展的主要自然灾害，且频度和强度不断加强。从2000年至今，日本首都东京、捷克首都布拉格、美国新奥尔良市、澳大利亚罗克汉普顿市、泰国首都曼谷、越南岘港市、印度首都新德里等城市均发生了严重的洪涝灾害，损失巨大。中国城市虽然与洪涝灾害有4 000多年的斗争史，但在洪涝灾害面前，人类依然显得渺小，仅1998年洪涝灾害就造成3 000人丧生，1 500万人无家可归，并造成了200亿美元的经济损失。近几年，洪涝灾害极大地束缚了我国城市的正常运转，并有愈演愈烈之势，特别是2011―2016年，北京、上海、武汉、成都、杭州、南京、重庆、大连等大城市轮番上演暴雨淹城的景象，给居民的生活及城市形象带来严重的影响，“逢暴雨必涝”已成为中国城市的真实写照。因此，城市洪涝灾害已成为各国媒体与公众关注的热点，而预防与减少洪涝灾害则成为各国政府与学者研究的重点课题。本文选择浙江台州临海市，应用GIS技术，开展了暴雨内涝模型构建研究 1 研究区域概况 试点区域选择在台州临海市，为浙江省台州市代管县级市（如图1） 2 城市暴雨内涝成因分析 城市暴雨内涝其实质是由于暴雨径流不能及时排走而引起城市局部地面受淹，是由多种自然因素和人为因素共同作用而形成的，兼有自然灾害与人文灾害的双重性质。一般来说，主要有以下几方面的因素 2.1 气候变暖对降雨的影响 气候变暖对生态系统的影响是多方面的，其中最重要的一条就是加速水循环过程，而水循环速度加快将导致暴雨增多。2007年由包括英国气象局哈德利中心在内的多个国家气候研究部门共同完成，并在《since》杂志上发表的一篇文章指出，人为因素造成的全球变暖是导致2007年夏季北半球部分地区暴雨成灾的罪魁祸首，这项研究首次证实了降雨量增加与全球气候变暖有关。由于人类活动导致大气中温室气体含量增加，产生了温室效应，同时，大气中含水量增加，雨强增大，大雨、暴雨的发生概率呈抬头之势。另外，城市热岛效应也有利于增强城市空气的对流，增加空气中水汽含量，水汽含量增加、足够的凝结核、空气对流强度增大这三大要素导致城市暴雨强度加大 2.2 城市不透水面积对雨洪径流的影响 目前，我国正处于一个经济快速发展的时期，到处可见拔地而起、鳞次栉比的高楼大厦，城市道路也在不断地延长、拓宽，而作为城市主要透水区域的绿地面积则被逐步蚕食，从而使城市下垫面不透水面积比例不断增加，而不透水面积增加的直接水文效应表现为径流系数的增大和水文过程的尖瘦化。据统计，上海市1948―2002年新增城市建设用地4万hm2，随着建成区面积的增加，上海城区地面综合径流系数由1950年的0.53变为2001年的0.71，径流系数增加了34%，即在相同的汇水区域内，相同降雨场次的雨水径流总量将提高34%，大大加重了城市雨水排放系统的流量负荷 同时，城市不透水面积比例的增加也提高了雨水汇流的水力效率，再加上原有的天然河道也往往被裁弯取直，其总长度及河网密度均有明显下降，堤岸也大都被人为硬化，使雨水径流在排放过程中流速增大，暴雨峰值提前，从而增加了城市暴雨内涝形成的概率 2.3 城市雨水管网排水标准低 目前，我??城市采用的市政排水系统标准偏低，GB 50014-2006《室外排水设计规范》规定“一般地区，重现期一般采用0.5～3年；重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般采用3～5年”。但在实际设计中，大多数城市的排水标准重现期多选取下限，如，北京、上海、广州大部分地区的排水标准为1年一遇，重点地区或特别重要地区为3～5年一遇，与国外城市普遍采用的2～5年一遇的排水标准相比，我国城市的排水标准偏低，而且一些老城区的市政排水系统已经使用几十年，部分管道老化破损，甚至堵塞，致使整个排水系统排水能力低下，是导致城市暴雨内涝的一个重要原因 2.4 城市排水系统“雨污混接”现象普遍存在 目前，我国很多城市的排水系统形成了合流制、分流制并存的混合排水体制，新建区域多采用分流制排水系统。然而