城市立交桥暴雨积水数值模拟
北京市城市化对暴雨洪水过程的影响及其数值模拟
城市化 建设前 ，采 用 １９８１年 ７月 ３曰和 １９８３年 ６月 １９日 后 ２Ｏ年重现期 的峰值流量大 于城市化前 １００年重现期 的
的暴雨洪水数据对模型进行率定 ，验证数据为１９８５年 ７月 ２日 峰值 流量 值 。所 以 ，城 市化 对暴雨洪 水影 响十分 显著 ，洪
和 １９８７年 ８月 １３日的实测数据 ，结果表 明 ，模拟结果和 实 水 风险增 加 ，洪 峰流量 增加 、峰现 时间 提前 、径 流 系数增
明 ，模 型模 拟结果能较 好地反映实 际情 况 ，对不 同的暴雨 施的效 果也可 以模拟 出来 。
责任编辑 姚力玮
通 过对 北京 市城 区暴雨洪 水 数值模 拟 ，得 出以下结
这些指 标对模型进行 率定和验证 。城市开发建设前后 ，用 论 ：城市化 后 的地 表径流 量是 城市 化前 的 ３．５倍 ；径 流 系
地 面积变化 比较大 ，所 以需要 分别构建模型进行 分析 。在 数从 Ｏ．１２增加到 ０．４１，渗 透率从 ８８％下降到 ６０％；城市 化
４ Ｉ ｃ
２０１８年 ２月 第 ２期 第 ２８卷 Ｆｅｂ ２０１８ ＮＯ ２ ＶＯＬ ２８
考虑城 市环境 下的水 问题 ，不 能忽略城 区建筑 物 ，在 速度 的关 系 、车淹 深度对流 速的影 响等 ，以及人 被淹之 后
模型 中用摩擦 力或其他 介质来取代这些建筑 ，设定不 同的 的水 中漂动情况 ，考虑生命体 的年龄 和体 型变化 。总之 ，通
配置 ，水资源管理决策支持 系统 ，３ｓ技术在水 文水资源科学 中的应用等研 究。
北京 “２０１２．７．２１”强 降雨 导致 城 区多处 被淹 、交 通瘫 径 流系数 、洪峰 流量 、峰现 时间的检 验也 基本合理 。因为
极端暴雨下城市内涝模拟与应急响应能力评估
目前的排水系统模型主要基于经验设计，缺乏对复杂地 形、气候等因素的考虑，未来需要进一步优化模型，提 高排水系统的适应性和效能。
对未来研究的建议与展望
加强合作研究
建议未来研究加强跨学科的合作，如地理、水利、环境等学科的专家可以共同参与，以提 高研究的全面性和深度。
精细化模拟
随着计算机技术的发展，未来可以开展更精细化模拟，如对城市地表径流、地下水流动等 进行精细化建模和分析。
01
02
03
数据收集
收集历史气象数据、地理 信息、降雨量等数据。
数据分析
对收集到的数据进行处理 和分析，了解极端暴雨发 生的规律和特点。
模型建立
基于数据分析结果，建立 极端暴雨模型，为模拟提 供数据支持。
城市内涝模拟方法与流程
模拟准备
选择合适的模拟软件和设 置模拟参数。
模拟执行
根据建立的极端暴雨模型 和城市地理信息，模拟城 市内涝情况。
考虑更多影响因素
未来的研究应考虑更多的影响因素，如气候变化、城市化进程、土地利用变化等对城市内 涝的影响。同时，也需要关注城市内涝对生态环境、人类生活以及经济发展的综合影响评 估。
感谢您的观看
THANKS
05
研究结论与展望
研究结论回顾
01
城市内涝形成机制
在极端暴雨下，城市内涝的主要原因是地表径流无法及时排除，导致
积水现象。此外，城市排水系统的效能也是影响内涝的重要因素。
02 03
模拟方法的有效性
本研究采用数值模拟方法，通过建立城市水文模型和排水系统模型， 成功地模拟了极端暴雨下的城市内涝情况。模拟结果与实际观测数据 对比显示，该方法具有较高的准确性。
评估实施
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析
参考内容二
随着城市化进程的加快，城市暴雨内涝问题日益凸显。为了有效应对这一问 题，研究人员利用地理信息系统（GIS）与水力模型模拟软件（SWMM）进行城市 暴雨内涝淹没模拟分析。本次演示将介绍GIS和SWMM在城市暴雨内涝淹没模拟分 析中的应用。
GIS和SWMM概述
地理信息系统（GIS）是一种集成多种空间信息数据的计算机系统，它能够 对地理数据进行输入、存储、管理、分析和可视化。水力模型模拟软件（SWMM） 是一种广泛应用于城市排水系统模拟的计算机程序，它能够对暴雨条件下城市的 排水情况进行分析和
这些新技术的应用为SWMM模型在暴雨洪水管理中的进一步发展提供了有力支 持。
六、结论
暴雨洪水管理模型SWMM在暴雨洪水预警、防洪规划和污水处理等方面具有广 泛的应用前景。随着科技的不断进步，相信SWMM模型的研究及应用将会取得更加 显著的成果。本次演示介绍了SWMM模型的结构与功能，概述了其研究的主要成果 及应用进展，以期为暴雨洪水管理提供有益的参考。
1、加强前期预测预报：北京市应建立健全的暴雨洪水预警机制，提高预测 准确率，为应对暴雨洪水做好充分准备。
2、优化城市规划：在城市规划阶段，应充分考虑地形因素，合理规划排水 系统。同时，加强道路、绿化带等公共区域的雨水径流控制，降低径流系数，减 轻排水系统负担。
3、加强公共应急管理：政府应制定暴雨洪水应急预案，明确各部门职责， 确保在紧急情况下能够迅速响应。此外，加强公众宣传教育，提高市民的防洪意 识和自我保护能力。
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪 水模拟分析
01 引言
03 研究方法 05 结论与建议
目录
02 文献综述 04 模拟分析 06 参考内容
引言
北京市作为中国的首都，具有独特的地理环境和气候特征。每年夏季，北京 市易遭遇暴雨天气，引发城区洪水风险。为了有效应对城区暴雨洪水，提高城市 防洪减灾能力，本次演示基于SWMM（Storm Water Management Model）模型对 北京市典型城区的暴雨洪水进行模拟分析。
济南市历下区立交桥区域暴雨内涝积水模拟
济南市历下区立交桥区域暴雨内涝积水模拟作者：任梅芳徐宗学初祁汪中华杜成玉来源：《南水北调与水利科技》2018年第05期摘要：城市下凹式立交桥因其桥下路面常低于周边区域地形，极易形成城市区域的“人为滞水点”，在遭遇降雨时频繁发生内涝积水灾害，对城市交通、行人和车辆的安全构成了严重的危害。
因此，有效模拟城市立交桥区域的暴雨洪水淹没程度，对城市防洪减灾和交通应急管理具有重要的现实意义，同时可以为解决城市内涝问题提供重要的科技支撑。
以济南市历下区立交桥为例，采用Mike Urban模型和Mike21 FM模型，依据研究区域数字高程数据，2007年7月18日黄台桥雨量站实测3 h降雨数据以及不同重现期的设计降雨过程，对立交桥区域的暴雨积水程度进行模拟计算与分析。
研究结果表明，2007年“7·18”暴雨发生时，济南市历下区立交桥桥下最低洼区域积水深度可达近195 m左右，其积水深度高于济南市100年一遇暴雨的积水深度。
关键词：暴雨积水；立交桥；MIKE模型中图分类号：TV122 文献标志码：A 文章编号：16721683（2018）05000907Simulation of rainstorm waterlogging processes at the Lixia overpass bridge in Ji′nan cityREN Meifang1，2，XU Zongxue1，2，CHU Qi1，2，WANG Zhonghua3，DU Chengyu4（1.College of Water Sciences，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；2.Beijing Key Laboratory of Urban Hydrological Cycle and Sponge City Technology，Beijing 100875，China；3.Ji′nan Hydrology Bureau，Ji′nan 250014，China；4.Binzhou Hydrology Bureau，Binzhou 256609，China）Abstract：The urban concave overpass bridges can easily become "artificial waterlogging zone" since the area beneath the bridge is usually lower than the surrounding areas，which leads to frequent waterlogging disasters，endangering the safety of urban traffic，pedestrians，andvehicles.Therefore，effective simulation of rainstorm waterlogging processes in urban overpass bridge area will have important practical significance for urban flood control，disaster reduction，and traffic emergency management.It can provide important technical support for solving the urban waterlogging problems.In this study，both Mike Urban and Mike21 FM models were used tosimulate the waterlogging processes of the 3 h rainstorm observed in July 18，2007 at Huangtai Bridge rain gauge station and the design precipitation with different return periods at the Lixia overpass bridge area in Ji′nan city.The results of this study showed that the depth of waterlogging in the lowest area under the Lixia overpass bridge could reach about 195 m during the 2007.07.18 rainstorm event，which was higher than that in a 100year rainstorm in Ji′nan city.Key words：rainstorm waterlogging；overpass bridge；MIKE model近年来，城市内涝问题已成为了继人口拥挤、交通堵塞、环境污染等城市问题之后的又一大城市病。
基于SWMM模型的道路积水分析
基于SWMM模型的道路积水分析引言随着城市化进程的加速，城市道路积水问题成为了一个突出的环境问题。
在暴雨天气或者排水系统不完善的地区，道路积水会给交通和居民生活带来诸多困扰。
研究道路积水成因、影响因素和预测方法对于城市排水和交通管理具有重要的意义。
基于SWMM模型的道路积水分析可以帮助我们更好地理解和预测道路积水情况，从而指导城市排水系统的规划和管理。
一、SWMM模型概述SWMM（Storm Water Management Model）是由美国环保署（EPA）开发的一种城市雨水管理模型，用于模拟城市雨水排放和污染物传输过程。
它可以模拟雨水在城市地表和地下的径流过程，包括降雨产流、河道流动、下水道流动、蓄洪池调洪以及排放到水体中的过程。
SWMM模型已经成为国际上应用最广泛的城市雨水模拟模型之一，被广泛应用于城市雨水管理、排水系统设计和水资源规划等领域。
二、道路积水成因分析道路积水是指雨水在道路表面积聚形成的现象，主要由以下因素引起：1. 雨水强度大：暴雨天气下，雨水迅速积聚在道路表面，排水系统难以及时处理导致道路积水。
2. 道路坡度不当：道路坡度过小或者不均匀会导致雨水在道路表面滞留，形成积水。
3. 排水系统不畅：排水沟、雨水篦等排水设施堵塞或者设计不当会影响雨水的排放，导致道路积水。
4. 道路材料不透水：部分道路表面材料不透水或者已经破损，雨水无法渗透而在表面滞留。
以上因素的综合作用会导致道路积水问题的产生，而SWMM模型可以帮助我们分析这些因素对道路积水的影响程度，从而找到解决问题的有效途径。
三、基于SWMM模型的道路积水分析1. 数据采集与建模需要收集城市道路地理信息数据、降雨数据以及地形等相关数据。
然后，在SWMM模型中建立道路排水系统的模拟模型，包括道路坡度、排水设施、地表材料等参数的设置。
2. 模型参数优化在建立模型后，需要对模型参数进行优化。
通过实地调查和监测数据，可以对模型参数进行修正和优化，使模拟结果更加准确。
南昌市城区暴雨积水的数值模拟
南昌市城区暴雨积水的数值模拟南昌市城区暴雨积水的数值模拟论述了南昌市城市暴雨积水仿真系统的数学原理和开发成果,并应用实况降水对该系统的模拟精度进行测试.结果表明:大多数(62.6 %)模拟计算结果的绝对误差在10 cm以内,只有极少数(2.4 %)实际积水与模拟结果的误差超过30 cm.暴雨积水等级试验结果表明,中度以上暴雨积水地段的预报准确率达98 %,轻度积水和无积水地段的预报准确率达92 %.总体来看,暴雨积水趋势(等级)预报基本准确,定量(积水深度)预报有误差,平均相对误差为6 %,模型的预测结果与实况基本相符.通过人工给定不同强度的雨量来模拟南昌市两个重点积水地段的积水过程,得到结论:当降水强度达到20 mm/h时,开始产生积水,降水强度超过30 mm/h时将产生严重积水;两个积水点因排水条件不一样,退水时间差异较大.排水条件差的地段,中-大雨需要15 h退完,暴雨需要24 h以上才能退完;在不同降水强度和排水条件下,最大积水深度出现的时间有明显区别;在暴雨情况下,绝大部分(76 %)积水点的最大积水深度出现在2～3 h内.此外,讨论了模拟误差产生的原因.作者：黎健殷剑敏张瑛蔡哲单九生辜晓青肖安LI Jian YIN Jian-min ZHANG Yin CAI Zhe SHAN Jiu-sheng GU Xiao-qing XIAO An 作者单位：黎健,LI Jian(浙江省气象局,浙江,杭州,310002) 殷剑敏,蔡哲,辜晓青,YIN Jian-min,CAI Zhe,GU Xiao-qing(江西省气象科学研究所,江西,南昌,330046)张瑛,单九生,肖安,ZHANG Yin,SHAN Jiu-sheng,XIAO An(江西省气象台,江西,南昌,330046)刊名：南京气象学院学报ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING INSTITUTE OF METEOROLOGY 年，卷(期)：2007 30(4) 分类号：P457.6 关键词：城市区域暴雨积水数值模拟。
城市暴雨积涝数值模拟技术方法
第47卷第6期 2019年12月气象科技METEOROLOGICAL SCIENCE AND TECHNOLOGYVol . 47，No . 6 Dec . 2019城市暴雨积涝数值模拟技术方法薛丰昌U 2戈晓峰2’3田娟u 闫研4张嫣然〃(1南京信息工程大学遥感与测绘工程学院，南京210044; 2南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室，南京210044; 3南京信息工程大学应用气象学院，南京210044; 4河南省商丘市梁园区气象局，商丘476000)摘要洪涝灾害是中国最常见、影响最严重的自然灾害之一。
在当前城市内涝模拟研究中，通常是对降雨过程中 积涝最严重状态进行模拟，缺乏面向整个降雨过程的积涝动态过程模拟技术方法。
本研究综合运用S W M M 模型 和G IS 技术，通过对研究区的汇水区划分和排水管网概化建模，建立了研究区的S W M M 模型，基于S W M M 模型 对降雨过程中汇水区积水量进行计算，利用地表积水有源扩散算法进行地表积水演进行计算.实现降雨过程中地 表积水空间分布和积水风险深度模拟计算。
以研究区2016年6月18日的降水过程进行积涝模拟及模拟误差分 析，结果表明该技术方法具有良好的模拟效果。
关键词暴雨积涝；动态模拟；G IS;SW M M中图分类号：P 456 D O I ： 10. 19517/j . 1671-6345. 20180266 文献标识码：A引言近年来随着社会发展，城市扩张，城区面积不断 增加，城市化所带来的水文效应使城市洪涝灾害出 现频率不断增大，城市暴雨积涝灾情呈现出复杂性、多样性、连锁性和放大性的特点，暴雨积涝造成了严 重的社会经济损失和社会影响[1]。
在当前城市内涝研究中，通常是对降雨过程中 积涝最严重状态的研究[2]，对整场降雨进行详细过 程分时段模拟的研究较少，没有实现定点定时的精 确预警，难以为城市洪涝灾害的管理与预警提供有 效支持，因此探索对城市雨洪过程进行模拟与预测 的有效技术手段具有重要意义。
基于GIS_和SWMM_的城市道路暴雨积水模拟
DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.04.002基于GIS和SWMM的城市道路暴雨积水模拟唐智慧1，2，胡慧宁3，陈春江1，2（1.西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都610031；2.西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室，四川成都610031；3.苏交科集团股份有限公司，江苏南京210019）摘要：针对暴雨导致的城市道路积水模拟问题，采用GIS（Geographic Information System，地理信息系统）技术耦合SWMM（Storm Water Management Model，暴雨洪水管理）模型，提出积水扩散算法，以实现对城市道路积水范围和积水深度的模拟。
首先利用GIS技术耦合SWMM构建城市雨洪模型；然后提出积水扩散算法，解决了特殊地形的积水扩散处理问题，并提出确定积水区范围问题的算法，解决搜索过程中因重复遍历而进入死循环的问题；最后以成都市某区域为例，进行不同重现期降雨情景下的模型计算。
结果表明，积水扩散算法设计合理，计算结果准确，能直观表示城市道路积水范围，且计算速度较其他算法更快，在城市道路雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。
关键词：GIS；SWMM；城市暴雨；城市道路中图分类号：P333.2 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）04-0006-06由于城市化效应、气候变暖、海平面上升等原因，极端降雨事件发生频率急剧增加，诱发了一系列内涝灾害问题，尤其是对城市道路产生的影响巨大，易引发交通事故、人员转移困难等问题[1]。
由于极端降雨事件具有突发性，由局部性、短历时的强暴雨造成的城市内涝问题尤为显著[2]。
在此背景下，加强城市道路暴雨内涝研究具有重要的实际意义。
积水模拟技术是城市暴雨内涝研究的重要部分。
其中，一维地表水文水动力模型SWMM是目前最通用的模型，能够有效模拟较小区域的雨水下渗、蒸发、地下径流、排水系统输出等过程，计算出排水管网节点的溢出水量，即留存于地表的积水量，但其无法模拟地表积水的范围和积水深度[3]。
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摘
薹： 立交桥及其周 围地形特殊 ， 雨天较易发生积水 ， 旦积 水则对 交通产 生较 大影 响， 一 因此有必要 对积 水成 因
及对策措施进行分析研究 。义 中以 Ｓ ＷＭＭ 为基础 ， 将立 交桥 排水 系统概 化为排 水管 网 ， 积水 地段 概化 为蓄水 易
池 ， 北京市万 泉河立 交桥的暴雨 积水进行数值模拟 ， 对 计算 不 同频率 降雨 、 排水控 制条 件下路 面积 水和排水 情况 ，
度 、 透水 面积 比 、 水 区和 不 透 水 区 的曼 宁 系 数 、 不 透
立交桥西部的排水设计 ， 以四环路中心为界 ， 以
北流 域 面积 Ｆ一 １ ３ ８万 ｍ 实 际 汇 水 面 积 １ ０ ９ ４． ， ０ ．
万 ｍ ， 线在 四环 路 以北 白兰靛 厂立 交终 止点 开 始 管
通 是城市 经济 发展 和城 市 建 设 中 的 重要 问题 ， 而解
分 上 中下三 层 ， 北 向万 泉河 路在 顶层 ， 西 向四环 南 东 主路在 中层 ， 有辅 路在 底层 ， 另 每两 层 之 间 高差 在 ４
ｍ 左 右 ， 与层之 间 以 环线 相 接 ， 度 比较 大 ， 水 层 坡 汇
决好立交排水的问题 ， 关系到交通 的正常运行 ， 人民 生命财 产安 全 以及 立交 方案 是否 经济 合理 等 重要 环
节 。随着城市 交通 事业 的发 展 ， 道路 跨越 铁路 、 公路 等 立交排 水 已成 为城市 排水 的新 课题 。 本 文 以北 京 市 海 淀 区万 泉河 立交 桥 积 水 为例 ，
况。
２ 万 泉 河 立 交桥 简 介
万 泉 河 立 交桥 位 于 北 京 市 海 淀 区 北 四 环 路 西 侧， 该立 交 的排水 为 来 自西 侧 的 雨污 水 从 西 向 东 穿 过 本 立交 之后 ， 水排 入 万泉河 ， 水穿 过万 泉河 底 雨 污 后 进 入河 东岸污水 干管 内 。整个立 交 范围雨 水入 河
对暴 雨洪 水进 行数 值 模 拟 ， 出不 同降 雨 条 件 下 立 得
速 度很 快 。其 中 ， 以南 北 向辅 路地 势最 为低 洼 ， 尤 虽 靠 近万 泉 可 ， 因排 水 能 力 不 够 ， 常 积 水 阻 碍 交 但 经
通。
３ Ｓ ＷＭＭ 模 型 简 介
美 国 Ｅ Ａ（ 境保 护署 ） 发 的 Ｓ Ｐ 环 开 ＷＭＭ（ 雨 暴
共有 ５个 出水 口。 ．
在Ｓ ＷＭＭ 中 ， 般 将 实 际 情 况 概 化 为排 水 小 一
区 、 点和 管 道等参 数 ， 节 根据 各 排水 区 的特性分 别计 算 其 径流 过程 ， 通 过 流量 演 算 方 法 将 各 排 水 区 的 并 出流组 合 起来 。各 排水 区概 化 成不 透水 面积 和透 水 面积 两部 分 ， 以反 映不 同的地表 特性 。 排 水 小 区的输 入数 据有 小 区编 号 、 降雨 过程 、 排 水 出 口（ 点或 其 它 小 区） 小 区 面 积 、 征 宽度 、 节 、 特 坡
给 出桥体附近各个积水点 的积水深 和积 水历 时 ， 并分 析原 因 、 出改进 措施 。该研 究可作 为城 区暴雨积 水决策支 提
持 系 统 的 一 部 分 ， 供 防 汛 和 交 通 部 门参 考 。 以 关 键 谰 ： 市 排 水 ；ＷＭ Ｍ ； 交 桥 ； 雨 积 水 城 Ｓ 立 暴 中 田 分 类 号 ： ４ ． ７ ＴＶ１５ 文 献 标 识 码 ： 文章 编 号 ：０ ．７ １ （ Ｏ ６ Ｏ —０ ２０ Ｕ４ ８ １ ； ２ Ａ １ ０ —７６ ２Ｏ ） ２０ ５ —４ ９
收 稿 日期 ：０ ５１－９ ２ ０— １２
作者简介 ： 丛翔宇（９ ２）男 ， １ ８ ， 吉林农安人 ， 清华大学 ， 水利 水电工程 系， 在读硕士生 ， 究方向为城市 防洪工程 。 研
填 洼深 、 流形 式 、 径 土壤 入渗 参数 、 地利 用情 况 等 ； 土 节 点 的输入 数据 有 节 点 编 号 、 高 程 、 底 埋深 、 始水 初
交桥 附近各个 积水 点 的积 水 深 和 积 水 历 时 ， 思 路 其
和结果可为城市防汛以及立交排水管道的设 计、 校
核提供参考和依据 。
洪水 管理模 型 ） 是 一个 综合 性 的数学 模 型 ， 可 以 ］ 它 模 拟 完整 的城 市 降雨 径 流 过 程 ， 括 地 面 径 流 和 排 包 水 系 统 中的水 流 、 洪 的调 蓄 处 理 过 程 。模 型 输 出 雨 可 以显示 系统 内和受 纳水体 中 各点 的水 流和水 质状
１ 概 述
城市 排 水设 施 是 保 证城 市 正 常 生产 生 活 、 防治 城市 水污 染和保 障 城市 安全 的重要 基 础设施 。 由于
立交 桥 的最低点 一 般 比周 围低 ２ ３ｍ， 成 封 闭洼 ～ 形
东入 万泉 河 ， 负担 北 四环 路 以北 及 立交 北部 范 围 内 排水 任务 。四环 路 以 南 雨水 管 同北 侧 一样 ， 流 域 其 面积 Ｆ ９４万 ｍ。实际汇 水 面积 ３ ． 一４ ． ， ９２万 ｍ。 。立
维普资讯
城啼 析与 ’ 筋珙 童
２６ 月 期 ０ 年３ 第２ ０
城市立交桥暴雨积 水数值 模拟
丛翔宇 ， 倪广恒 惠士博 田富强 ， 月芬 ， ， 赵
（． １清华大学水 利水 电工 程系 ， 北京 １ ０ ８ ；． ０ ０ ４ ２ 北京市水利规划设计研究 院 ， 北京 １０ ４ ） ０ ０４
交桥南北部分 ， 配合道路 的南北延伸增设部分雨污
水 管就 近入河 和排 入现有 雨 污水设 施 内＿ 。 １ ］ 万 泉河 立交 桥 采取 的是 自流 式排 水 。桥 体设 计
地， 且道 路纵坡 较 大 ， 易 造成 内涝 积 水 ， 不及 时 极 若 排 除 ， 会严 重影 响交通 ， 至造 成事 故 ，城市 的交 便 甚