降雨和外江水位变化对城市洪涝的联合影响分析——以武汉市为例

作     者：王小杰 夏军强 周美蓉 李启杰 董柏良 WANG Xiaojie;XIA Junqiang;ZHOU Meirong;LI Qijie;DONG Boliang

作者机构：武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 

出 版 物：《应用基础与工程科学学报》 (Journal of Basic Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第31卷第5期

页      面：1061-1074页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0837[工学-安全科学与工程] 0815[工学-水利工程] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41890823,51725902) 牛顿高级学者基金项目(NSFC52061130219+NAFR1201156) 

主　　题：城市洪涝 外江水位 降雨 Copula函数 SWMM模型 联合分布 

摘      要：降雨和外江水位是影响城市洪涝灾害的主要因素.为了更好地评估洪涝灾害风险,分析了降雨和外江水位变化对城市洪涝的联合影响.以武汉市为研究对象,采用Copula函数定量评估了不同时段降雨与外江水位的联合分布特征,并基于2016年典型降雨过程验证后的青山区SWMM模型,模拟了不同降雨和外江水位变化下武汉市青山区的洪涝过程.计算结果表明,同一重现期降雨下外江水位从21.7m升高至28.0m,研究区域的致涝率增加了0.5%~2.2%;相同外江水位下降雨重现期从5a增加至100a一遇,研究区域的致涝率增加了28.5%~29.1%,泵站运行对区域致涝率的消减作用从20.6%~21.0%减少至4.1%~4.9%;表明暴雨是区域内涝的主要因素,外江水位越高对区域内涝造成的不利影响越显著,且随降雨重现期增大泵站对区域的排涝作用越来越小.武汉市汛期降雨量和长江水位的联合风险率大于单个因素的风险率,且2010~2020年强降雨与高水位联合风险率和同现风险率相较于2000~2009年的均呈增加趋势,增长率超过了70%,表明近几年来极端降雨和高水位事件频发,且未考虑降雨和长江水位的联合作用可能会低估洪涝的危险程度.该研究成果可为沿江城市的防洪排涝规划设计提供技术参考.