為減少城市洪澇災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,以MIKE 21水力學(xué)模型為基礎(chǔ),建立武漢市南湖區(qū)域雨洪模型。首先,模擬由暴雨強(qiáng)度公式和芝加哥雨型合成的不同重現(xiàn)期、歷時(shí)120 min、雨峰系數(shù)為0.4的降雨洪澇過程;然后,運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析技術(shù),從積水深度和降雨時(shí)間等維度分析道路、建筑物等承災(zāi)體的暴露性;最后,選取20年一遇降雨道路上的積水點(diǎn),對(duì)一定范圍內(nèi)的行人作失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)分析。結(jié)果表明:區(qū)域內(nèi)承災(zāi)體的暴露性與暴雨重現(xiàn)期的變化呈正相關(guān),同時(shí),暴露性的最大值集中在降雨后的60～80 min;降雨后的45～110 min行人會(huì)發(fā)生長(zhǎng)達(dá)65 min的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn),需提前發(fā)布預(yù)警信息,做好防范措施。 

【文章來源】：中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,30(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

研究區(qū)域

3)設(shè)計(jì)凈雨。根據(jù)武漢市《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[15]，設(shè)計(jì)基于暴雨強(qiáng)度公式和芝加哥雨型的不同重現(xiàn)期短歷時(shí)降雨，并按照徑流系數(shù)扣損降雨的方式，得到各重現(xiàn)期不同下埑面的凈降雨過程，圖2為20年一遇120 min凈降雨過程線。4)管道排水能力。由于研究區(qū)域內(nèi)排水管網(wǎng)規(guī)劃較早，難以獲取完整的雨水管線資料，現(xiàn)采用概化的方式計(jì)算區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)的排水能力。按照滿流條件，雨水管網(wǎng)的流量為:

從情景模擬分析的角度考慮，城市暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指一定區(qū)域由一定發(fā)生概率的降水導(dǎo)致的地表積水對(duì)不同承災(zāi)體的危險(xiǎn)程度。因此，研究洪水中承災(zāi)體的暴露性，將有助于決策者正確認(rèn)知洪澇風(fēng)險(xiǎn)。利用上述模型，將不同重現(xiàn)期雨峰系數(shù)0.4、歷時(shí)為120 min的降雨作為入流條件輸入模型，計(jì)算區(qū)域內(nèi)的積水分布情況，并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)分析所需要的數(shù)據(jù)。利用GIS的空間分析功能，從積水深度和降雨時(shí)間2個(gè)維度對(duì)承災(zāi)體的暴露性展開分析。由于建筑物有一定的阻水作用，在研究建筑物暴露性時(shí)，將其概化成與地表齊平的建筑用地進(jìn)行淹沒分析。首先根據(jù)各重現(xiàn)期降雨區(qū)域內(nèi)的最大積水深度(圖3)研究不同水深下承災(zāi)體的暴露性;再研究降雨歷時(shí)內(nèi)不同時(shí)刻道路、建筑物等承災(zāi)體的暴露性。分別統(tǒng)計(jì)不同積水深度(表1)和不同時(shí)刻(表2)下道路、建筑物受淹面積。根據(jù)《城鎮(zhèn)洪澇防治技術(shù)規(guī)范》[17]，低于0.15m的積水不構(gòu)成交通影響或其他危害;0.15～0.3 m的道路積水會(huì)對(duì)行人和交通產(chǎn)生影響，但不會(huì)造成人員傷亡;當(dāng)積水超過0.15 m時(shí)，會(huì)造成建筑物內(nèi)雍水。研究發(fā)現(xiàn):1年一遇降雨道路積水主要在0.15 m以下，部分建筑物內(nèi)會(huì)存在積水，但積水面積和深度較小;大于0.3 m的地表積水主要集中在城市個(gè)別低洼地帶，降雨結(jié)束后可基本實(shí)現(xiàn)退水，不會(huì)影響城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即認(rèn)為該情境下的降雨基本不會(huì)給城市帶來風(fēng)險(xiǎn)。5年一遇降雨地表積水分布范圍較1年一遇降雨有明顯增加，出現(xiàn)了0.5 m以上的道路積水，但僅占道路總面積的3.2%，會(huì)影響到部分道路的正常通行;建筑物積水占建筑物總面積的0.6%，只需在城市局部地區(qū)做好防范措施，也可給予適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)及時(shí)將積水排除，該情境下的降雨城市相對(duì)安全。10年一遇降雨道路、建筑物積水面積較5年一遇降雨分別增加了12%和16%，城市內(nèi)澇程度進(jìn)一步惡化。當(dāng)遭遇20年一遇降雨時(shí)，此時(shí)易對(duì)行人造成傷亡大于0.3 m的道路積水占道路總面積的12%，大部分道路行人和車輛均無法通行;建筑物內(nèi)大量雍水，且退水緩慢，會(huì)造成大量的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，嚴(yán)重阻礙了城市的正常運(yùn)行，需要進(jìn)一步進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過研究道路、建筑物等承災(zāi)體的暴露性得到以下結(jié)論:(1)從降雨時(shí)間維度看，在降雨開始后的60～80 min，承災(zāi)體的暴露性會(huì)達(dá)到最大值，且暴雨重現(xiàn)期越大，最大值(拐點(diǎn))出現(xiàn)的時(shí)間越晚。(2)設(shè)計(jì)降雨為歷時(shí)120min、雨峰0.4的暴雨，第48 min雨峰出現(xiàn)后，雖然降雨強(qiáng)度有所減弱，但積水范圍和積水深度繼續(xù)增大，導(dǎo)致承災(zāi)體暴露性也隨之增大，說明該地區(qū)的排水能力較弱。特別在遭遇短歷時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)，積水區(qū)域難以實(shí)現(xiàn)快速退水，極易產(chǎn)生內(nèi)澇。(3)5年一遇、10年一遇、20年一遇降雨承災(zāi)體的受淹面積較1年一遇降雨各增加了91%、116%、142%，即區(qū)域內(nèi)承災(zāi)體的暴露性與暴雨重現(xiàn)期的變化呈現(xiàn)正相關(guān)，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也逐步增加。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3345000