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山地城市大排水系统级联失效机制研究——以重庆市渝中区为例

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山地学报 2023年第1期41卷 115-128页

作者：黄勇孙傲朱芝铮向姮玲重庆大学建筑城规学院重庆400030 重庆大学建筑规划设计研究总院有限公司重庆400045

城市大排水系统是由道路、自然通道、明渠、滞水地与调蓄设施等构成的过量地表径流排蓄系统。大排水系统因其排蓄过程的开放性特点,极易引发溢流失控、交通中断或城市用地滞水等级联效应,是城市内涝问题的关键诱因之一。现有研究对大排... 详细信息

城市大排水系统是由道路、自然通道、明渠、滞水地与调蓄设施等构成的过量地表径流排蓄系统。大排水系统因其排蓄过程的开放性特点,极易引发溢流失控、交通中断或城市用地滞水等级联效应,是城市内涝问题的关键诱因之一。现有研究对大排水系统的定量分析不足,更缺乏对其在山地城市中的级联失效机制研究。本文以重庆市渝中区为靶区,采用复杂网络分析方法,构建大排水系统级联失效模型,刻画地表溢流传播过程,挖掘山地城市大排水系统级联失效原理及其基本规律。研究表明:(1)模拟大排水系统级联失效的区域与往年靶区内涝区域基本一致;(2)当其他不确定性因素稳定时,开敞的地表环境会降低靶区大排水系统的过载程度,减缓内涝持续时间及发生程度,而地表环境的开敞程度与内涝发生区域并不相关;(3)地表溢流在山地地形下更易集聚在构成大排水系统的部分物质要素当中,暴雨增大会加剧这种集聚趋势,而开敞的地表环境则会加大地表溢流的空间分流程度,以此减小这种集聚趋势;(4)靶区内小范围的低洼、平坦地形,会使地表溢流易集聚或蔓延,而大范围的山地起伏地形在加快地表溢流排蓄的同时,能控制靶区内地表溢流蔓延。本研究可为山地城市大排水系统规划建设提供科学依据,提升排涝防涝能力水平。

关键词：山地城市内涝大排水系统级联失效溢流传播重庆

我国古代城镇道路大排水系统分析及对现代的启示

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中国给水排水 2015年第10期31卷 1-7页

作者：李贞子车伍赵杨北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044 北京雨人润科生态技术有限责任公司北京100044

近年来,大排水系统的概念及其在城镇排水防涝中的重要作用得到越来越多的认知,在多个相关标准中明确大排水系统是城镇内涝防治系统的重要组成部分。已有研究对大排水系统的概念、组成、设计要点做了系统的梳理,但在实际工程中如何合理... 详细信息

近年来,大排水系统的概念及其在城镇排水防涝中的重要作用得到越来越多的认知,在多个相关标准中明确大排水系统是城镇内涝防治系统的重要组成部分。已有研究对大排水系统的概念、组成、设计要点做了系统的梳理,但在实际工程中如何合理构建大排水系统仍然是一个难题。城镇道路系统是大排水系统的重要组成部分,也是规划设计的难点。通过对我国古代城镇道路及其排水系统建设的相关历史文献的检索和实地调研分析,从道路规划的平面布局、断面和竖向设计分析古代道路系统中存在的大排水系统设计思想和建设要点,重拾古人的智慧,总结古代道路规划设计中值得学习的思路和方法。审视现代道路规划设计在排水方面存在的问题,为我国城镇道路大排水系统的构建提供有益的借鉴。

关键词：城市排水防涝古城镇道路系统大排水系统规划设计

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城市大排水系统的规划方法与案例实践

给水排水 2019年第S01期45卷 60-63页

作者：程小文凌云飞贾玲玉尤学一天津大学环境科学与工程学院天津300072 中国城市规划设计研究院北京100037

进一步梳理了大排水系统的概念、定位与功能,以及其与城市雨水管网系统的衔接关系,提出了大排水系统的规划方法;并以某城市大排水系统构建为例,通过案例介绍了涝水行泄通道和调蓄设施布局的规划,以期为其他城市大排水系统的合理构建提... 详细信息

进一步梳理了大排水系统的概念、定位与功能,以及其与城市雨水管网系统的衔接关系,提出了大排水系统的规划方法;并以某城市大排水系统构建为例,通过案例介绍了涝水行泄通道和调蓄设施布局的规划,以期为其他城市大排水系统的合理构建提供参考。

关键词：大排水系统涝水行泄通道涝水调蓄设施排水防涝规划

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基于大排水系统构建的城市竖向规划研究

基于大排水系统构建的城市竖向规划研究

作者：李晓宇北京建筑大学

学位级别：硕士

随着我国城市快速发展,城市硬化面积不断增加,城市雨水产流增加、汇流加快。洪涝问题在各个城市中不可避免的出现,部分城市出现了严重的暴雨内涝灾害,暴雨内涝灾害严重干扰和威胁着人们的日常生活秩序和生命财产安全。减少城市洪涝灾害... 详细信息

随着我国城市快速发展,城市硬化面积不断增加,城市雨水产流增加、汇流加快。洪涝问题在各个城市中不可避免的出现,部分城市出现了严重的暴雨内涝灾害,暴雨内涝灾害严重干扰和威胁着人们的日常生活秩序和生命财产安全。减少城市洪涝灾害的发生风险是城市竖向规划的重要目的之一,科学合理的竖向规划有助于构建城市大排水系统,减小城市洪涝风险。由于竖向规划实际操作中常存在重视不足、规划缺乏系统性,建设和管理存在盲目性等现象,城市竖向规划中采取的技术和方法存在很大问题。城市在确定竖向规划时必须先处理好与城市防洪治涝的关系,准确合理的运用防洪排涝思想,在此基础上解决与城市用地布局、景观以及道路广场的关系。文章主要围绕城市竖向规划和城市大排水系统相关问题展开,首先通过对中国古代不同历史分期的城市排水竖向研究,得到了先规划、后建设、高度重视城市规划的作用,从竖向出发、顺应自然、因地制宜,竖向设计要利于行泄暴雨径流的经验启示;然后通过对城市大排水城市洪涝安全角度和雨水径流控制角度的分析,得到雨水径流水深、水速、水深*水速的要求,以及为实现大排水要求城市竖向的规划设计方法,并得出山地和平原水网城市大排水系统构建的关键问题与竖向规划诉求以及竖向规划的路径;接着通过对城市竖向中典型问题的梳理,从宏观到微观的提出的当前城市竖向规划设计在城市认识层面、城市局部片区、河道两岸建设区、城市道路、下凹式立交桥地区、雨水口附近地区、雨水设施溢流口区域的竖向典型问题和相应的对策建议;并通过分析大排水思想在城市规划中的实现,以大排水理念为指导得到了从基础资料的收集、城市总体、控制性详细规划、修建性详细规划四个阶段的城市竖向规划编制流程;然后通过分析城市关键要素城市道路、建筑、绿地、水系的衔接,得到道路自身的竖向衔接、道路与建筑的竖向衔接、道路与绿地的竖向衔接、道路与水系的衔接、建筑广场与绿地的竖向衔接、绿地与水系的衔接的竖向控制合理衔接设计;最后通过对实际规划案例分析,在利用GIS软件充分分析现状基础上,综合考量影响竖向规划的因素,基于城市防洪排涝模式和大排水系统的构建,确定竖向控制方案,保障城市安全。对城市进行积水模拟,分析积水形成原因,提出竖向规划方面的改善方案,减少城市内涝的发生。文章针对城市防涝和大排水系统构建的问题从竖向角度提供解决方案,增强了城市竖向规划控制和大排水系统的直接指导联系。

关键词：城市竖向规划大排水系统规划设计

道路用于城市大排水系统规划设计方法与案例研究

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道路用于城市大排水系统规划设计方法与案例研究

作者：王耀堂北京建筑大学

学位级别：硕士

城市大排水系统是海绵城市多目标雨水系统和城市排水防涝综合体系中的重要组成部分,但我国相关规划及“迟来”的规范标准,对城市大排水系统的规划、设计指导仍存在一定不足,相比发达国家,我国的排水防涝综合控制体系及大排水系统构建的... 详细信息

城市大排水系统是海绵城市多目标雨水系统和城市排水防涝综合体系中的重要组成部分,但我国相关规划及“迟来”的规范标准,对城市大排水系统的规划、设计指导仍存在一定不足,相比发达国家,我国的排水防涝综合控制体系及大排水系统构建的相关研究仍有所欠缺,对于大排水系统中“蓄”“排”两方面,“排”研究相对较少,尤其是道路大排水系统的规划设计方法,因此对于道路大排水系统的综合规划开展、设计方法、水文水力分析、蓄排组合设施的规模布局确定等多方面仍需要开展长期研究。本文主要围绕城市大排水系统构建这一重点专题,通过文献综述、对比研究、水力计算与试验、案例辅助等方法,针对我国目前大排水系统构建及存在的主要问题,首先进一步明确大排水系统的概念、构成,梳理大排水系统的构成及与海绵城市相关子系统的衔接关系,概括总结大排水系统的规划思路及道路用于城市大排水系统的规划方法,分析新老城区、不同地形城市大排水系统构建要点。针对道路大排水系统设计方法及安全评价展开重点讨论。本文的主要研究内容及相关结论如下:（1）提出基于推理公式法与地表漫流计算方法结合建立超过小排水系统排水能力的径流行泄通道设计方法,根据内涝风险分析确定内涝防治设计重现期的排水分区,计算该设计标准对应的汇水区域径流总量和排水管渠系统的最大排水量,由此得出需要地表行泄通道排除的径流量,对道路或沟渠的断面、坡度进行设计,由此进行反复的校核与设计调整,直至满足设计标准要求;（2）提出基于行泄通道设计流量与调蓄设施流量变化耦合的蓄排组合设施设计方法,利用地表汇流计算方法与多功能调蓄溢流过程推导计算,演进降雨历时内调蓄设施的入流和出流过程线,合理设计径流行泄通道+调蓄设施综合实现区域高内涝防治标准;（3）针对道路径流行泄通道的安全设计标准展开讨论,基于行人在水流中的稳定性分析,综合考虑不同工况,确定道路行泄通道风险标准为流速*水深,通过水力计算与模型实验分析道路作为行泄通道时行人的安全性,得出人在正常站立时不同坡度下的临界失稳流速*水深值在0.33～0.46 m/s;（4）考虑在各种条件下的最不利情况,确定行人失稳的临界流速*水深0.3～0.54 m/s之间,当道路路面排水流速*水深为0.3 m/s时,行人处于低风险区,高于0.54 m/s时处于高危险区,介于两者之间时行人由于不同状态会处于中危险区,并且根据计算与试验数据做出流速与水深关系曲线,建立道路径流行泄通道安全四级制危险等级,此标准可为交通安全预警、城市内涝防治、洪泛区规划提供科学参考。（5）最终辅以实际案例介绍径流行泄通道的规划设计方法,为我国城市大排水系统的规划设计、相关标准制定提供更科学的思路与技术路线。

关键词：大排水系统径流行泄通道道路调蓄空间规划设计案例

山地城市大排水系统级联失效机制及应对策略研究 ——以重庆市中心城区为例

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山地城市大排水系统级联失效机制及应对策略研究 ——以重庆市中...

作者：孙傲重庆大学

学位级别：硕士

城市大排水系统是由道路、自然通道、明渠、滞水地与调蓄设施等构成的过量地表径流排蓄系统。大排水系统因其排蓄过程的开放性特点,极易引发溢流失控、交通中断或城市用地滞水等级联效应,是城市内涝问题关键诱因之一。现有研究对大排水... 详细信息

城市大排水系统是由道路、自然通道、明渠、滞水地与调蓄设施等构成的过量地表径流排蓄系统。大排水系统因其排蓄过程的开放性特点,极易引发溢流失控、交通中断或城市用地滞水等级联效应,是城市内涝问题关键诱因之一。现有研究对大排水系统关注不足,更缺乏对其在山地城市复杂条件约束下的级联失效机制研究。本文围绕“山地城市大排水系统级联失效机制”关键科学问题,在城乡规划学领域,以重庆市主城区流域为靶区,采用复杂网络模型等技术方法构建大排水系统级联失效模型,模拟由地表溢流传播引起的大排水系统级联失效过程,分析总结山地城市大排水系统在地形、暴雨、地表环境及小排水系统等多重因素影响下的级联失效特征、时空原理及基本规律。以此提出多尺度空间规划优化模式。主要研究内容及结论如下:首先,围绕关键科学问题建立了研究方案。从流域“自然—人工”二元水循环过程出发,初步认识了山地城市大排水系统级联失效过程,界定了地形、暴雨、地表环境、小排水系统等4类因素与大排水系统级联失效的关系。基于此,选择了重庆市主城区流域为典型靶区,对靶区现状大排水系统物质要素及研究所需地形、暴雨、地表环境及小排水系统阈值等数据进行收集、处理与界定,构建了2种地表环境工况、12种暴雨与地表环境工况、12种地形及地表环境工况;采用复杂网络、水文原理及经验公式等构建大排水系统复杂网络模型及其级联失效模型,同时确定了表征大排水系统失效程度及其内部节点间径流值差异程度的系统过载率与系统协调性2个核心指标。其次,基于26种工况计算结果,发现:1)靶区现实内涝位置与其最邻近的大排水系统级联失效模拟位置基本一致。表明靶区大排水系统级联失效是诱发内涝的关键。2)系统过载率指标表明,地形、暴雨、地表环境等3类影响因素单独或综合变化均会使靶区大排水系统级联失效过程变化,引起内涝复杂多变。3)系统协调性指标表明,山地地形仍在很大程度上主导着大排水系统的排蓄格局,表现为山地地形会使地表溢流集聚在大排水系统部分物质要素中,导致这类物质要素更易过载,诱发级联失效;暴雨重现期减小、雨量集中分布,均会进一步加剧地表溢流在大排水系统部分物质要素中的集聚趋势,加剧级联失效;而开敞的地表环境会增加地表溢流的传播路径,促使“面溢”分流加剧,以减缓地表溢流在大排水系统部分物质要素中的集聚趋势。同时开敞地表环境的这种影响机制存在“两面性”,即会使内涝时间小幅提前、内涝位置小幅增多,但暴雨后期有助于大排水系统过载恢复,明显减缓内涝持续时间和发生程度。4)通过空间相关性分析发现,在靶区现状地形下,大排水系统物质要素及其连接关系越密集的区域内涝越多。表明完全基于现状山地地形,在局部单纯增大大排水系统物质要素的密度或连通性,可能无法减缓内涝,反而可能使内涝增多。这为山地城市大排水系统规划优化要在更大尺度上统筹考虑排蓄空间的关系提供了指引。最后,基于山地城市大排水系统级联失效机制,在“流域—小流域—集水区”尺度思考了构建山地城市大排水系统主体排蓄格局与次级排蓄格局的连通性与滞蓄性规划优化思路。同时在更小尺度上思考了保障、落实与优化主体、次级排蓄格局的全周期工程实践措施,包括保障小排水系统、落实大排水系统排蓄格局的连通性与滞蓄性措施以及应对大小排水优化后残留问题的工程优化措施。以此形成了山地城市大排水系统的“主、次、微”多层级空间规划优化模式。将此模式应用于靶区大排水系统后,模拟结果显示能够有效减缓山地城市内涝。研究关注到当前山地城市大排水系统级联失效机制的研究不足。在理论认识上,提出并完善了大排水系统在山地城市复杂条件约束下的级联失效机制理论内容;技术方法上,构建了大排水系统级联失效模型,能够有效模拟山地城大排水系统级联失效诱发内涝的时空过程。总体上,研究能够为山地城市大排水系统规划优化提供科学依据。此外,研究方法及结论可进一步拓展至更多类型山地城市的大排水系统研究中,因地制宜的在更丰富的时空尺度上完善理论模型与技术模型,挖掘大排水系统的相关机制,探讨其应用模式。

关键词：城乡规划山地城市内涝诱因大排水系统级联失效

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呼和浩特市大排水系统的构建规划与评估研究

人民珠江 2015年第4期36卷 25-28页

作者：任毅周倩倩李冬梅戴力群翁映标高琳游锦敏韩妮妮中水珠江规划勘测设计有限公司广东广州510610 广东工业大学广东广州510006

综合研究呼和浩特市大排水系统的构建规划及控制措施,并对大排水系统在应对城市内涝灾害中的作用进行了评估。结果表明:总超标雨水量采用芝加哥降雨过程线水力模型法计算,呼和浩特市H排水分区的总超标雨水量为13.69万m3,通过超标雨水量... 详细信息

综合研究呼和浩特市大排水系统的构建规划及控制措施,并对大排水系统在应对城市内涝灾害中的作用进行了评估。结果表明:总超标雨水量采用芝加哥降雨过程线水力模型法计算,呼和浩特市H排水分区的总超标雨水量为13.69万m3,通过超标雨水量积水程度判定,该区雨水子系统,有12个为内涝低风险区域,13个为内涝中风险区域,还有8个为内涝高风险区域,中、高风险区域的21个雨水子系统不达标,应构建大排水系统,采取调蓄、设置行泄通道等综合控制措施,以保持排水通畅;优先采用临时雨水调蓄控制措施,呼和浩特市H排水分区子系统内涝风险有1个从中降至低,1个从高降至中,其次采用单独设置道路行泄通道,有13个内涝中风险区域的设计重现期可实现50年一遇,采用道路行泄通道结合专用雨水调蓄辅助设施,7个内涝高风险区域的超标雨水量显著下降,内涝风险由高降至中,设计重现期实现50年一遇;大排水系统的构建规划与控制措施,可以使呼和浩特市H排水系统内涝防治设计重现期全部达到50年一遇的目标,能有效提高该区抵御内涝灾害的能力。

关键词：城市内涝超标雨水大排水系统调蓄行泄通道控制措施系统评估

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典型特征城市大排水系统对竖向规划的要求

城市建设理论研究(电子版) 2019年第23期 7-8页

作者：李晓宇北京建筑大学

大排水系统在很大程度上依靠城市的竖向(包括自然竖向和设计竖向)进行排水,这对城市竖向规划设计提出了较高的要求,不同特征的城市本底条件不同,在城市规划中需要因地制宜,本文首先分析了山地城市和平原水网城市的特征,然后根据不同特... 详细信息

大排水系统在很大程度上依靠城市的竖向(包括自然竖向和设计竖向)进行排水,这对城市竖向规划设计提出了较高的要求,不同特征的城市本底条件不同,在城市规划中需要因地制宜,本文首先分析了山地城市和平原水网城市的特征,然后根据不同特征城市的特点阐述了大排水系统构建的关键性问题与对城市竖向规划要求,最后提出典型特征城市基于大排水系统构建的竖向规划路径。

关键词：典型特征城市大排水系统竖向规划

模型技术在排水防涝双排水系统设计计算中的应用研究

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模型技术在排水防涝双排水系统设计计算中的应用研究

作者：娄富豪北京工业大学

学位级别：硕士

近年来,由于我国城市内涝灾害频发,给我国社会经济的发展带来巨大影响。我国政府对此高度重视,要求提高抵御城市内涝灾害的能力。国外发达国家在应对城市内涝方面有着丰富的经验,许多国家建有小排水系统与大排水系统,共同应对城市内涝... 详细信息

近年来,由于我国城市内涝灾害频发,给我国社会经济的发展带来巨大影响。我国政府对此高度重视,要求提高抵御城市内涝灾害的能力。国外发达国家在应对城市内涝方面有着丰富的经验,许多国家建有小排水系统与大排水系统,共同应对城市内涝。而我国在内涝防治体系统缺失大排水系统,近年来不少学者呼吁借鉴国外发达国家经验,建设大排水系统提高城市抵御内涝灾害的能力,已得到广泛认同。从模型技术在小排水系统(雨水管网系统)与大排水系统(内涝防治工程)中应用出发,以沧州市排水防涝规划为例,首先简要介绍了SWMM与USRAMS的基本原理,其次利用USRAMS对沧州市进行现状雨水管网评估与城市内涝风险分析,提出了基于USRAMS的雨水管网优化设计方法,可在一定程度上克服推理公式法的不足,最后提出了一种基于模型的内涝防治工程设计计算方法。通过本文研究主要得出以下成果:(1)USRAMS模型软件在SWMM计算引擎的基础上添加了等流时线模块;地表产汇流模型只需径流系数与汇水时间;在二维地表淹水过程计算中采用水量平衡原理,模型计算速度快且具有良好的稳定性。论述了基于USRAMS进行管网排水能力评估与城市内涝风险分析的方法;通过二维地表淹水模拟计算得到淹水深度,淹水时间以及内涝风险等级的分布情况。总之,USRAMS模型软件可为内涝治理措施的制定与管网系统的规划设计提供参考。(2)根据推理公式法的不足与2014版《室外排水设计规范》的要求,利用运动波进行管网汇流计算,以是否存在节点溢流作为评估标准,提出一种基于USRAMS的雨水管网优化设计方法。并在此过程中提出了一种基于GIS和鸿业汇水区的点面空间连接方法提高了数据处理的准确性与速度。(3)提出了基于模型的内涝防治工程设计计算方法,通过将道路概化为明渠作为极端降雨事件中超过雨水管网排水能力的过量地表径流的行泄通道,做到有组织的排放雨水,避免发生内涝。利用USRAMS与SWMM,以雨水管网检查井溢流过程线为衔接条件,构建雨水管网(小排水系统)模型与内涝防治工程(大排水系统)模型离线耦合模型,进行行泄通道的设计计算,为内涝防治工程的规划设计提供思路。

关键词：小排水系统大排水系统 SWMM USRAMS 内涝防治工程行泄通道