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基于SWMM与LISFLOOD-FP耦合模型的城市街区内涝模拟研究

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水资源保护 2024年第3期40卷 98-105,124页

作者：卢兴超徐宗学李永坤胡小红唐清竹宋鹏越北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 北京市水科学技术研究院北京100048

为了评估高度城市化建设背景下暴雨侵袭时城市街区内涝灾害的演变过程,以北京市海淀区清河流域某典型排水分区为研究对象,构建了基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的水文水动力耦合模型。选择P20210712、P20210718和P202108233场实测降雨率定... 详细信息

为了评估高度城市化建设背景下暴雨侵袭时城市街区内涝灾害的演变过程,以北京市海淀区清河流域某典型排水分区为研究对象,构建了基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的水文水动力耦合模型。选择P20210712、P20210718和P202108233场实测降雨率定和验证模型参数,并应用于P20210703实测降雨的预测,同时选取降雨重现期分别为10、20、30、50 a的长历时(24 h)设计降雨情景进行内涝模拟分析。结果表明:3场实测降雨条件下模型的纳什效率系数分别为0.76、0.68、0.71,模型参数设置合理;P20210703实测降雨条件下,模型模拟所得淹没范围、淹没水深与实际观测情况较为吻合,耦合模型精度较高;4种不同降雨重现期的长历时设计降雨情景下,溢流节点数和溢流总量均随降雨重现期的增大而增加,淹没深度大于1.00 m的淹没面积从降雨重现期为10 a的0.024 km^(2),增大到降雨重现期为50 a的0.345 km^(2),主要集中在上地下凹桥区、安宁庄西路、安宁庄中街、安宁庄路等位置,与观测情况吻合较好。

关键词：城市暴雨内涝模型水文水动力耦合模型溢流总量淹没深度

基于SWMM和LISFLOOD-FP耦合模型的城市街区内涝模拟研究

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水资源保护 2024年

作者：卢兴超徐宗学李永坤胡小红唐清竹宋鹏越北京市水科学技术研究院北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室中国建筑设计研究院有限公司

为了评估高度城市化建设下遭遇暴雨侵袭时，城市街区内涝灾害的演变过程，选择北京市海淀区清河流域某典型排水分区为研究对象，运用SWMM与LISFLOOD-FP模型，构建了研究区水文水动力耦合模型，选择P20210712、P20210718和P20210823三场... 详细信息

为了评估高度城市化建设下遭遇暴雨侵袭时，城市街区内涝灾害的演变过程，选择北京市海淀区清河流域某典型排水分区为研究对象，运用SWMM与LISFLOOD-FP模型，构建了研究区水文水动力耦合模型，选择P20210712、P20210718和P20210823三场实测降雨进行模型参数率定和验证，以实现城市暴雨洪涝过程精准化模拟。选用P20210703实测降雨进行模型应用，同时，选取10a、20a、30a和50a一遇等不同重现期下的长历时(24h)设计降雨情景进行内涝模拟分析，结果表明：(1)三场实测降雨计算得到的纳什效率系数分别为0.76、0.68、0.71，表明模型参数设置合理，满足要求；(2)选用P20210703实测降雨进行二维淹没模拟，所得淹没范围、淹没水深与实际观测情况较为吻合，表明耦合模型精度较高；(3)四种长历时设计降雨情景下，溢流节点数和溢流总量均随降雨重现期的增大而增加，淹没深度H>1.00m区间的淹没面积从10a一遇的0.051km2，增大到50a一遇的0.345km2，主要集中在上地下凹桥区、安宁庄西路、安宁庄中街、安宁庄路等位置，与观测情况吻合较好。上述结论将为当地的城市防汛排涝提供重要的参考依据。

关键词：城市暴雨洪涝模型水文水动力耦合模型溢流水量淹没水深

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济南市主城区城市洪涝风险分析

水电能源科学 2024年第1期42卷 22-26页

作者：王京晶徐宗学李福林唐清竹叶陈雷广东省水文局广东广州510150 北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 山东省水利科学研究院山东济南250014

随着经济社会的高速发展和城市化进程的不断推进,我国多数大中城市面临着严峻的城市洪涝问题,构建科学合理的洪涝风险评价体系对政府制定防洪减灾政策至关重要。以济南市主城区为例,构建元胞自动机CAflood模型,基于模拟结果,耦合指标体... 详细信息

随着经济社会的高速发展和城市化进程的不断推进,我国多数大中城市面临着严峻的城市洪涝问题,构建科学合理的洪涝风险评价体系对政府制定防洪减灾政策至关重要。以济南市主城区为例,构建元胞自动机CAflood模型,基于模拟结果,耦合指标体系法和数值模拟法,结合层次分析法和熵权法计算的组合权重,构建新的洪涝风险评价体系,评估主城区不同暴雨情景下洪涝风险。结果表明,综合熵权法与层次分析法的组合赋权法能够结合各方法的主客观优势,较单一赋权方法更加科学合理;区划结果表明,高风险区与济南市历史洪涝灾害伤亡地点高度吻合,新评价体系在济南市洪涝风险区划中具有较高的适用性;随着重现期增大,中风险及以上风险等级面积不断增加。其中,高风险面积变化对重现期为5~10年降雨变化最为敏感,建议济南市在遭遇这一重现期暴雨时,防汛部门重点关注高风险区受灾情况,及时做好灾害预警及减灾措施。

关键词： CAflood模型赋权洪涝模拟风险分析济南市

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基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估

水科学进展 2023年

作者：徐宗学唐清竹陈浩杨芳北京师范大学水科学研究院水利部珠江水利委员会珠江水利科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室

针对目前流域内部跨行政区单元空间精细化模拟并用于评估城市洪涝灾害的空白，本文着重聚焦精细化经济指标空间分布并将多源数据融合，构建了基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估体系，量化了深圳河流域脆弱性等级。研究结果表明... 详细信息

针对目前流域内部跨行政区单元空间精细化模拟并用于评估城市洪涝灾害的空白，本文着重聚焦精细化经济指标空间分布并将多源数据融合，构建了基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估体系，量化了深圳河流域脆弱性等级。研究结果表明：单一数据不足以准确模拟流域GDP密度，结合多源数据是进行GDP空间精细化更加有效的办法；深圳河流域GDP密度与第二、三产业空间化结果显示出高度一致性，产值密度最高达617214万元/km2；流域两岸脆弱性等级存在显著差异和区域特征，深圳侧脆弱性明显高于香港侧，高脆弱性地区约占流域面积的8.8%。研究结果有助于识别灾害危险性大小和损失程度，提高城市洪涝灾害评估的精确性。

关键词：城市洪涝承灾体脆弱性空间精细化深圳河

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深圳河流域城市洪涝风险分析

水力发电学报 2023年第6期42卷 13-22页

作者：唐清竹徐宗学王京晶陈浩杨芳城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 北京师范大学水科学研究院北京100875 广东省水文局广州510150 水利部珠江水利委员会珠江水利科学研究院广州510611

日益严峻的城市洪涝灾害严重威胁着城市安全和可持续发展,准确评估城市洪涝风险对于保护人民群众生命财产安全至关重要。本研究基于元胞自动机洪水模拟模型构建深圳河流域洪涝仿真模型,采用综合主观层次分析法和客观权重赋权法的博弈论... 详细信息

日益严峻的城市洪涝灾害严重威胁着城市安全和可持续发展,准确评估城市洪涝风险对于保护人民群众生命财产安全至关重要。本研究基于元胞自动机洪水模拟模型构建深圳河流域洪涝仿真模型,采用综合主观层次分析法和客观权重赋权法的博弈论组合赋权法对各指标赋权,评估和预测不同降雨情景下深圳河流域城市洪涝风险。结果表明:深圳河流域城市洪涝高风险区存在典型的时空差异,随着暴雨重现期的增加,面积占比从2年一遇的0.20%增加到100年一遇的0.82%;中低风险区面积占比从2年一遇的67.4%减少到100年一遇的64.7%。研究结果可有效识别深圳河流域洪涝风险分布,为完善深圳河流域洪涝综合防治体系,提升城市洪涝防御能力和韧性提供借鉴与参考。

关键词：暴雨洪水洪涝风险元胞自动机洪水模拟模型层次分析法客观权重赋权法博弈论组合赋权深圳河

基于全局和局部方法的城市雨洪模型参数敏感性——以济南市主城区为例

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地球科学与环境学报 2022年第4期44卷 713-722页

作者：唐清竹徐宗学王京晶赵刚李鹏北京师范大学城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 北京师范大学水科学研究院北京100875 布里斯托大学地理科学学院布里斯托BS81TH

开展模型参数敏感性分析是进行参数率定及提高模型模拟效果的重要前提。以山东省济南市主城区为研究对象,基于SWMM模型构建城市雨洪模型,从全局和局部角度分别采用GLUE方法与修正Morris筛选法,以流域出口流量数据为模型率定依据,对不同... 详细信息

开展模型参数敏感性分析是进行参数率定及提高模型模拟效果的重要前提。以山东省济南市主城区为研究对象,基于SWMM模型构建城市雨洪模型,从全局和局部角度分别采用GLUE方法与修正Morris筛选法,以流域出口流量数据为模型率定依据,对不同暴雨情景下SWMM模型中11个参数进行敏感性分析。结果表明:①GLUE方法筛选出河道糙率系数(RoughnessR)、衰减常数(Decay Constant)、不透水区洼蓄量(S-Imperv)为敏感参数;②采用修正Morris筛选法时,不同暴雨情景下各参数对径流总量的影响大致相同,对洪峰流量影响不尽相同,对径流总量表现出中高敏感性的参数有河道糙率系数、排干时间(Drying Time)、衰减常数、最大入渗率(MaxRate)、最小入渗率(MinRate)、透水区洼蓄量(S-Perv)、管道糙率系数(RoughnessP),对洪峰流量表现出中高敏感性的参数有河道糙率系数、衰减常数、透水区曼宁系数(N-Perv);③两种方法均可准确识别SWMM模型参数敏感性,均显示河道糙率系数与衰减常数对模拟结果的影响较为显著,具体区别在于GLUE方法可考虑参数间相互作用,判断参数是否为敏感参数,而修正Morris筛选法可对参数敏感性进行量化分级并排序。

关键词： SWMM模型参数敏感性 GLUE方法 Morris筛选法暴雨流量山东

基于元胞自动机技术的城市洪涝过程模拟——以济南市主城区为例

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北京师范大学学报（自然科学版） 2023年第3期59卷 425-432页

作者：黄继文王京晶徐宗学唐清竹叶陈雷山东省水利科学研究院济南250013 广东省水文局广州510150 北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

以济南市主城区为研究区,构建元胞自动机CAflood模型,采用6场历史暴雨过程数据验证模型,并模拟6种不同重现期下主城区洪涝过程,评估受灾状况.结果表明:1)6场历史暴雨过程实测值与模拟值平均误差为0.044 m,表明本文构建的CAflood模型模... 详细信息

以济南市主城区为研究区,构建元胞自动机CAflood模型,采用6场历史暴雨过程数据验证模型,并模拟6种不同重现期下主城区洪涝过程,评估受灾状况.结果表明:1)6场历史暴雨过程实测值与模拟值平均误差为0.044 m,表明本文构建的CAflood模型模拟效果良好,可用于济南市城市洪涝淹没模拟;2)随着重现期增大,最大淹没水深h≤0.5 m的安全区域面积占比始终最大,约70%,其他各受灾状态面积均有所增加,且增长趋势先快后缓.其中>1~2 m的中度受灾区面积增速相对最高,由遭遇1 a一遇降雨时的0.97 km^(2)增大至100 a一遇降雨时的6.15 km^(2),增加5.3倍;3)基于淹没深度进行洪涝风险区划,区划结果可为城市防灾减灾提供一定参考依据,但区划图中重灾区与历史洪涝灾害伤亡地点有明显差别.表明在洪涝灾害风险评估中,仅考虑洪涝模拟结果,不考虑社会因素,其结果存在一定的局限性.

关键词： CAflood模型主城区洪涝过程模拟济南市

玻纤质量分数对长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助注塑管件的影响

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 87-97页

作者：匡唐清俸三喆朱瑶瑶柳和生杨帆华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013 华东交通大学基础实验与工程实践中心江西南昌330013

分别以玻纤质量分数10%,20%,30%和40%的长玻纤增强聚丙烯(LGFRPP)材料制取一系列水驱动弹头辅助注塑(W-PAIM)管件。探究了玻纤质量分数对玻纤断裂长度、纤维取向、壁厚以及耐压性的影响。结果表明,随着玻纤质量分数的增加,玻纤断裂长度... 详细信息

分别以玻纤质量分数10%,20%,30%和40%的长玻纤增强聚丙烯(LGFRPP)材料制取一系列水驱动弹头辅助注塑(W-PAIM)管件。探究了玻纤质量分数对玻纤断裂长度、纤维取向、壁厚以及耐压性的影响。结果表明,随着玻纤质量分数的增加,玻纤断裂长度在较长区间内占比降低;不同玻纤质量分数的W-PAIM制件在壁厚层的取向不同,水道层的玻纤沿流动方向取向较模壁层和中间层更好,当玻纤质量分数为10%与40%时,水道层玻纤取向度最好,玻纤质量分数为20%时,中间层取向最差,玻纤质量分数为30%时,模壁层的玻纤取向较好;随着玻纤质量分数的增加,WPAIM管件壁厚呈先增加后减小再增加的趋势;随着玻纤质量分数的增加,管件的耐压性先增加后减小最后又增加,当玻纤质量分数为20%时,耐压性最好。

关键词：长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助注塑玻纤质量分数玻纤长度纤维取向壁厚耐压性

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断层永久位移预测及断层悬索桥地震响应研究

铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 204-214页

作者：程维唐清华贾宏宇钟钰许智郑史雄西南交通大学土木工程学院四川成都610031 长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010 四川省交通运输厅公路局四川成都610041

断层错动诱导的地表破裂永久位移对跨断层桥梁结构会造成严重破坏,准确预测断层错位的永久位移对跨断层桥梁结构抗震性能评估具有重要意义。首先结合反向传播神经网络(BPNN)提出具有较高精度的断层错位量预测模型,然后通过低频成分叠加... 详细信息

断层错动诱导的地表破裂永久位移对跨断层桥梁结构会造成严重破坏,准确预测断层错位的永久位移对跨断层桥梁结构抗震性能评估具有重要意义。首先结合反向传播神经网络(BPNN)提出具有较高精度的断层错位量预测模型,然后通过低频成分叠加高频成分方法人工合成断层面两侧地震动(简称跨断层地震动),最后以某主跨为538 m的跨断层大跨钢桁架悬索桥为研究对象,利用有限元软件ABAQUS建立考虑桩−土相互作用(m法)的全桥计算模型,探究断层位置和跨越角度对悬索桥地震响应的影响。结果表明:基于BPNN提出的方法能精确预测断层位错永久位移,对比已有的回归公式具有更高的精度,为人工合成跨断层地震动的准确性提供了保障;断层相对位置会显著影响桥梁结构的地震响应,与近断层地震动作用相比,在跨断层地震动作用下,悬索桥的塔底剪力、弯矩、相对位移以及扭矩响应增加了22.79%、154.1%、139.36%和265.48%;断层跨越角度对悬索桥动力响应影响明显,其响应均以跨越角度θ=90°呈规律对称分布,塔顶纵向位移、塔底纵向弯矩、塔底纵向剪力以及塔底扭矩最大值均出现在θ=90°,分别为0.81 m、282.45 MN∙m、3.96 MN和6.14 MN∙m。研究成果可为跨断层悬索桥抗震分析提供一套简便、可靠的人工地震动合成方法,也揭示了跨越角度和断层位置对跨断层悬索桥地震响应的影响。

关键词：永久位移预测模型大跨悬索桥地震响应跨越角度倾滑断层