[发明专利]一种城市不同下垫面减灾效应分析方法

说明书

本发明公开了一种城市不同下垫面减灾效应分析方法，步骤1、采用二维水动力数值模型模拟不同重现期的暴雨情境下的积水演变过程，分析城市现状条件下内涝风险分布情况，构建暴雨内涝计算模型；步骤2、根据城市土地利用现状，选取至少包括透水铺装、水平绿地及下凹式绿地布设、植草沟布设、屋顶绿化的几种下垫面排涝措施，分析其弹性抗涝效应；步骤3、分析不同下垫面措施的组合抗涝效应；步骤4、对于不同下垫面的排涝方案进行成本效益比较分析。本发明在高精度地形基础上考虑不同类型下垫面，建立精细化模型，对暴雨内涝进行可靠地仿真模拟。

技术领域

本发明涉及与城市应急防灾分析技术领域，特别涉及一种城市多类型组合下垫面抗涝减灾能力分析的方法。

背景技术

国内外关于城市下垫面变化对内涝风险影响研究除了主要有最佳管理实践(BMP)、低影响开发(LID)、可持续城市排水系统(SUDS)、水敏感区域城市设计(WSUD)、低影响城市设计与开发(LIUDD)等一系列理论和措施体系之外，还包括面变化对内涝风险影响研究包括，现状与实施下垫面雨洪控制措施后排水系统负载差异的比较分析；对研究区域拟定采取单一下垫面处理措施，对各措施进行不同重现期设计暴雨情景下的抗涝效应的分析确定；对研究区域拟定了采用单一和组合下垫面处理措施的方案，进行抗涝效应的比较分析。

目前，有关城市下垫面处理措施对内涝风险的影响研究仍然存在一些不足：选取的研究区域尺度相对较小，多是市区内某一居民小区、商务区，而对整个城区经下垫面措施处理后所引起的降雨径流特性变化的分析研究并不多见；内涝风险分析计算模型多采用水文模型，最终计算得到的指标一般是径流系数、洪峰流量等区域综合性指标，往往不能获得城区内具体的暴雨积水和内涝风险空间分布状况，下垫面措施的抗涝效应分析也会受到限制。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种城市不同下垫面减灾效应分析方法，针对城市下垫面处理内涝风险研究问题，采用不同的下垫面措施及其组合措施分别分析其抗涝效应，为城市多类型组合下垫面减灾效应分析方法提供一种新的思路和分析方法。

本发明的一种城市不同下垫面减灾效应分析方法，其流程包括以下步骤：

步骤1、采用二维水动力数值模型模拟不同重现期的暴雨情境下的积水演变过程，分析城市现状条件下内涝风险分布情况；选取基于规则网格的二维水动力数值模型，进行边界条件设定和进行与计算保证模型稳定性相关的模型Courant数计算，模型Courant数计算公式如下：

式中，C_R表示的Courant数，c表示波速，Δt表示时间步长，Δx表示网格间距；

构建与径流系数及糙率分区、排涝分区、雨水排出口及泵站布设、干湿水深条件设定相关的暴雨内涝计算模型，暴雨内涝计算模型具体方程为：

连续方程：

x方向动量方程：

y方向动量方程：

式中，h为总水头，h＝d+ζ，ζ表示水流底高程，d表示水深，p、q分别为x、y方向的流量通量，C为谢才系数，g为重力加速度，ρ_ω为水密度，P_a为大气压强；