基于MIKE模型的西安市曲江新區(qū)城市內澇模擬研究.pdf

1、近年來，面對城市極端氣候增加、越來越“硬”的城區(qū)地表逐漸取代原自然滲透系統(tǒng)的現(xiàn)狀，內澇災害頻發(fā)引起了社會的熱切關注，城市如何能在如此大的防汛壓力下“脫身”已經(jīng)成為了目前亟待解決的關鍵問題。而防治城市內澇災害的關鍵在于對其城市水文過程進行準確、全面的模擬。本文從西安市降雨特性及內澇特點出發(fā)，以曲江新區(qū)為研究對象，分別搭建MIKE21快速評估模型及MIKEUrban一維管網(wǎng)水動力模型，實現(xiàn)對易澇區(qū)的快速識別和地下管網(wǎng)的現(xiàn)狀排水能力評估，最后

2、通過MIKEFlood耦合模型進行極端暴雨情景下的內澇模擬，分析易澇區(qū)內澇風險與積水成因，進而對曲江新區(qū)管網(wǎng)排水瓶頸進行識別與優(yōu)化，研究結果以期為城市防災減災工作提供科學依據(jù)。取得的主要結論如下：
　?。?）對西安市降雨特性進行了分析。結果表明：1951-2008年間，西安站的逐年最大24h降雨量呈現(xiàn)增大的趨勢；近11年年平均降雨量為601.9mm，高于歷史平均值556.5mm；7～9月構成了西安城區(qū)降雨的高峰月份，總降雨量占到了

3、全年降雨量的49.23％；1951-2008年間，西安站共出現(xiàn)41次暴雨，平均每年0.7次；日暴雨季節(jié)分布與年內降雨分布一樣，也多發(fā)于5～9月。
　?。?）基于模型分析實現(xiàn)了不同情景下曲江新區(qū)內澇的快速評估。結果表明：遭遇20年一遇2h極端暴雨時，兩種情景下該區(qū)積水均以0-0.05m為主，對應積水面積分別為8.89km2、10.43km2，達到總積水面積的87.2%、87.9%?兩種情景下易澇區(qū)的空間分布整體一致，不影響易澇區(qū)的快

4、速識別，因此在搭建快速評估模型時可以忽略地表產(chǎn)流部分的空間差異性對積水淹沒空間分布的影響。
　?。?）模擬分析了建筑物修建對城區(qū)地表匯流形態(tài)及積水情況的影響。結果表明：建筑物修建前匯流路徑較為連續(xù)，平均匯流路徑長度為63m，水流流向分布較為集中且一致，流量較均勻；建筑物修建后匯流路徑走向集中圍繞建筑物輪廓分布，平均匯流路徑長度為64m，流向分布較為雜亂，水流相對穩(wěn)定性較差。
　　（4）借助一維排水管道模型對曲江新區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)排

5、水能力進行了評估。結果表明：該區(qū)排水管道總長度為63.93km，其中排水能力不足一年一遇的管道達到56.57km，占管道總長的88.49%，排水能力在1～5年的管道長度為6.43km，占管道總長的10.06%，而排水能力大于5年的管道僅長0.92km，占管道總長的1.45%，且主要為一些尺寸較大的干管。曲江新區(qū)現(xiàn)狀排水管網(wǎng)的排水能力總體處于較差水平。
　　（5）通過MIKEFlood耦合模型的建立實現(xiàn)了曲江新區(qū)的綜合內澇過程模擬。

6、結果顯示：該區(qū)遭遇20年一遇2h極端暴雨時，內澇風險以中度積澇為主，即積水深度為15～60cm、積水歷時持續(xù)30min以上的區(qū)域；模型模擬得到的易澇點在積水位置和積水深度方面與歷史數(shù)據(jù)基本一致，一定程度上說明了耦合模型結果的可靠性。對該區(qū)管網(wǎng)排水瓶頸所在片區(qū)實施管道擴建后的內澇緩解效果模擬表明，管網(wǎng)改造后該片區(qū)最大積水深度由1m以上降到了0.5m以下，雖然重度積澇區(qū)域較改造前明顯減少，但內澇緩解程度有限，應結合綠色雨水基礎設施從源頭上加