城市雨洪模型及应用
作者：黄国如 著
出版时间：2013年版
内容简介
本书主要介绍了城市雨洪模型及其在济南市和广州市城市暴雨洪水模拟和预警中的应用。本书详细介绍了城市雨洪模型研究发展概况，分析了济南市城市化对暴雨洪水的影响，探讨了珠三角地区城市暴雨内涝成因。阐述了SWMM模型的基本原理、结构及其计算方法，运用SWMM构建了济南市城市雨洪模型。针对济南市特殊地形，建立了基于格子玻尔兹曼方法的城市雨洪模型，该模型由流域水文模型、坡面汇流模型、洼地调蓄模型和河道洪水演算模型构成。运用MIKE 21 建立了济南市城市暴雨洪水模型，分析洪水在济南市城区淹没过程、淹没水深和流速等，构建各种设计暴雨情形下的防洪预案。研制基于GIS平台的济南城市暴雨洪水预警预报系统，该系统以各类城市雨洪模型为核心，可以实现济南市城市暴雨洪水预警预报。基于InfoWorks开发广州市新河浦社区城市雨洪模型，并进行雨洪利用效应评估。
目录
前言 第1章 绪论 1.1研究的目的意义 1.2暴雨内涝成因研究进展 1.3城市雨洪模拟技术研究进展 1.3.1城市雨洪产汇流计算方法 1.3.2城市雨洪模型建模方法 1.3.3代表性城市雨洪模型评述 1.3.4城市雨洪模拟基础数据收集与管理 1.4研究展望 第2章 济南城市暴雨洪水形成影响因子分析 2.1济南市概况 2.1.1自然地理 2.1.2暴雨洪水特性 2.1.3河流水系 2.2济南城市暴雨洪涝灾害成因 2.2.1城市发展概况 2.2.2特殊的地形条件 2.2.3暴雨时空变化规律 2.2.4城区河道特征 2.2.5马路行洪 2.3济南城市化对汛期降雨特征的影响 2.3.1基本资料 2.3.2济南城区汛期降雨量特征分析 2.3.3济南城、郊同期汛期降雨特征分析 2.3.4城市化对汛期不同降雨强度等级的影响 2.4济南城市化对洪水的影响 2.4.1城市化对洪水影响的影响因子 2.4.2济南市城市化对洪水影响特征分析 2.4.3年ld降雨量和年洪峰流量 2.4.4多场次暴雨洪水比较 2.5小结 第3章 珠三角地区城市暴雨内涝成因 3.1自然因素 3.1.1强降雨 3.1.2外江洪水及潮水顶托 3.2人为因素 3.2.1热岛效应对城区气候的影响 3.2.2城市扩张改变水文产汇流规律 3.2.3排水排涝标准不衔接 3.2.4排水系统维护不到位 3.3珠三角地区短历时强降雨序列特征分析 3.3.1研究区域内涝概况 3.3.2短历时暴雨特征分析 3.4珠三角地区短历时降雨与潮位组合的内涝风险分析 3.4.1雨潮联合分布函数构建 3.4.2雨潮组合风险概率模型 3.5小结 第4章 SWMM模型 4.1SWMM模型概述 4.1.1模型结构 4.1.2模型功能 4.2SWMM模型构建原理 4.2.1地表产汇流计算 4.2.2流量传输计算 4.2.3地表积水模拟 4.3SWMM模型模拟能力及精度验证 4.3.1降雨产汇流模拟 4.3.2明满过渡流模拟 4.3.3大坡度情况下管道水力模拟 4.3.4有回水情况下管网水力模拟 4.3.5双层排水系统模拟 4.4下垫面离散程度及模型参数对模拟结果的影响 4.4.1子汇水区划分对模型模拟结果的影响 4.4.2模型参数对模拟结果的影响 4.5地理空间数据库与地图建立 4.5.1地理空间数据库组成 4.5.2地理空间数据库设计原则 4.5.3系统数据库设计方案 4.5.4地图设计 4.6SWMM模型与ArcGIS平台集成 4.6.1SWMM模型与ArcGIS的集成方式 4.6.2SWMM模型与ArcGIS平台的集成框架 4.7基于SWMM的济南城市雨洪模型构建 4.7.1流域下垫面信息提取及概化 4.7.2流域降雨径流资料选取及预处理 4.7.3模型参数取值预估 4.7.4基于GIS的济南市SWMM雨洪模型建立 4.7.5SWMM模型参数率定及校核。 4.8SWMM模型在济南城区防洪减灾中的应用 4.8.1济南市城市雨水排水系统排水盲点标识 4.8.2济南市应对突发性暴雨防灾减灾规划合理性分析 4.9小结 第5章 基于Boltzmann的城市雨洪模型 5.1Boltzmann方法 5.1.1粒子速度分布函数 5.1.2Boltzrnann方程 5.1.3LatticeBGK方程及Chapman.Enskog展开 5.1.4LatticeBoltzmann方法的离散速度模型 5.1.5修正的Burgers方程的还原 5.1.6LatticeBoltzmann方法的边界条件 5.1.7含有源项的LatticeBoltzmann方法 5.2坡面流的LatticeBoltzmann解 5.2.1坡面流运动波方程 5.2.2坡面流问题的LatticeBoltzmann解 5.2.3坡面流问题的其他解法 5.2.4算例及结果分析 5.3扩散波洪水演算问题的LatticeBoltzmann解 5.3.1扩散波方程 5.3.2扩散波方程的LatticeBoltzmann解 5.3.3扩散波方程的其他解法 5.3.4算例及结果分析 5.4济南市城市雨洪模型构建 5.4.1济南市地形特点 5.4.2济南市雨洪模型结构 5.4.3流域水文模型 5.4.4街巷洪水汇流 5.4.5洼地调蓄模型 5.4.6河道洪水演算模型 5.5城市雨洪模型计算流程设计 5.6模型参数率定及验证 5.6.1模型A结果 5.6.2模型B结果 5.6.3模型C 5.7基于GIS平台的济南城市雨洪模型 5.8小结 第6章 MIKE21模型 6.1MIKE2l模型简介 6.2二维水动力学基本原理 6.2.1模型控制方程 6.2.2MIKE21模型数值解法 6.2.3MIKE21模型基本参数 6.3基于MIKE21的济南城市雨洪模型构建 6.3.1模型构建的基本步骤 6.3.2计算网格生成 6.3.3定解条件构成 6.3.4建立城市雨洪模型 6.4MIKE21模型计算结果分析 6.4.1济南城区淹没情况 6.4.2模拟结果误差分析 6.5济南城市防洪预案构建 6.5.1防洪预案类型设计 6.5.2防洪预案降雨过程 6.5.3防洪预案洪水模拟 6.6小结 第7章 济南城市暴雨洪水预警预报系统 7.1系统功能设计 7.1.1系统结构设计 7.1.2系统数据库设计 7.2背景与地理信息 7.3雨水情工情查询 7.4基于SWMM模型的城市雨洪预警预报 7.4.1SWMM模型构建 7.4.2计算结果表达 7.4.3计算结果统计分析 7.5基于济南市城市雨洪模型的预警预报 7.5.1计算模块 7.5.2计算结果显示模块 7.6基于MIKE21模型的防洪预案 7.6.1降雨过程 7.6.2预警结果 7.6.3预警显示 7.7小结 第8章 基于InfbWorksCS的雨洪模型及雨洪利用 8.1城市雨洪模型InfoWorksCS 8.1.1InfoWorksCS概述 8.1.2InfoWorksCS主要计算模块 8.1.3InfoWorksCS建模所需的基础数据 8.1.4集水区参数 8.2广州市新河浦社区雨洪模型构建 8.2.1资料收集及处理 8.2.2InfoWorksCS建模过程 8.2.3InfoWorks模型运行设置 8.2.4模型主要影响参数 8.2.5InfoWorks模型模拟结果 8.3基于lnfoWorksCS的雨洪利用效应评估 8.3.1雨洪利用技术 8.3.2新河浦社区雨水水量平衡分析 8.3.3新河浦社区雨洪利用方案 8.3.4雨洪利用技术效应评估 8.4小结 参考文献
