基于AHP的沿海城区雨、潮遭遇致涝模拟及风险评估研究

作     者：徐振博 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武永新

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：城市内涝 模型 数值模拟 风险评估 层次分析法 

摘      要：城市内涝严重影响了人民群众的生产、生活,仅2020年入汛以来,国内就有多个城市发生严重内涝,所以对城市内涝进行研究意义重大。据此,本论文以海口市秀英区的秀英街道和海秀街道为例,对暴雨和高潮位遭遇导致的城市内涝进行了数值模拟和风险评估研究。(1)构建了海口市秀英区的秀英街道和海秀街道雨、潮遭遇致涝模型。介绍了模型的计算原理,总结了研究区域概况,对构建模型所需的基础数据进行了处理,主要包括地形地貌数据处理、降雨数据处理、潮位数据处理、排水管网分区数据处理、综合径流系数数据处理,利用这些数据构建了城市内涝模拟模型。(2)对研究区域雨、潮遭遇致涝模型模拟结果进行了分析。进行了模型的验证,设置了模拟情景,设置了模型的运算条件。对各种情景的模拟结果进行了分析,结果表明,随着暴雨强度的增强,城市内涝越来越严重,距离海洋较近的片区受高潮位的影响较大,有些区域甚至发生了海水倒灌而被海水淹没。(3)构建了海口市内涝灾害风险评估模型并进行了风险评估。总结了城市内涝灾害风险评估的理论和研究方法,选择利用层次分析法对各个指标进行量化分析,推导出了海口市内涝灾害风险公式。进行了致灾因子的危险性分析、孕灾环境的敏感性分析、承灾体的脆弱性分析和防灾减灾能力分析,进行了内涝灾害风险评估。结果表明,低风险区域分布最广,占比最大,其次是中风险区域,两者面积之和在5年一遇暴雨遭遇多年平均高潮位情景中的占比达到了90%以上。随着暴雨强度的增大,高风险区域和较高风险区域的面积也随之增大,低风险区域和中风险区域的面积逐渐减小。设计暴雨重现期从5年增加到10年时,高风险区的面积增加了462%,而较高风险区的面积只增加了31%;从10年增加到20年时,高风险区的面积增加了85%,而较高风险区的面积只增加了12%;从20年增加到50年时,高风险区面积增加了48%,而较高风险区面积仅仅只增加了5%,随着暴雨重现期的不断增大,高风险区和较高风险区的面积增加比例越来越小。高风险区和较高风险区主要集中分布在地面高程较低、坡度较大、建筑物较密集、交通要道较密集、人口密度较大、积水深度较深和积水历时较长的区域,也即是致灾因子危险性、孕灾环境敏感性和承灾体脆弱性的风险等级都较大的区域。因此,该内涝风险等级分布图能够较好地反映该研究区域的实际情况。