《基於城市複雜下墊面特徵的分散式水文模型研究》是依託北京師範大學，由龐博擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於城市複雜下墊面特徵的分散式水文模型研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：龐博
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著我國城市化的發展，洪澇災害和水資源緊張的矛盾日益凸顯。開展雨洪管理，合理利用雨洪資源，是解決這一問題的有效途徑。開發分散式水文模型，系統模擬雨洪過程，將能為城市雨洪管理提供全面的信息支持。研究選擇北京市馬草河流域為研究對象，針對城市下墊面特點，構建基於不規則三角形格線的分散式水文模型。通過對下墊面特徵的定量描述和河流、街道等匯流通道的空間疊加分析，生成反映城市下墊面產匯流特徵的不規則三角形格網。在PDTANK模型的產流機制的基礎上，分別採用一維和二維水動力學模型模擬城市區域的多種匯流形式。並採用有限體積法建立了求解方案。研究通過採用不規則三角形的離散形式，充分利用下墊面的多尺度信息，更好的反映洪水演進過程的邊界特徵，提高城市雨洪過程模擬的效率和精度。與此同時，深入探討城市複雜下墊麵條件下的分散式水文模型建模和求解方法，將有力促進城市水文模型的發展。
結題摘要
城市雨洪管理是城市可持續發展的重要的重要保障。在過去三十年，我國經歷了快速的城市化過程。由於城市水文氣象條件的改變，洪澇災害頻發已經成為我國城市水安全的重要威脅。因此，海綿城市建設成為我國城市水安全的重要戰略。其中，可靠的水文模型是海綿城市建設重要的技術支撐。 研究以北京市涼水河流域(馬草河的上級流域，含馬草河流域)為典型，在對SWMM模型進行深入研究的基礎上，開發適用於城市複雜下墊面特徵的分散式水文模型。 首先，研究對SWMM模型在北京市的適用性進行了研究。在北京市主城區涼水河流域、通惠河流域、清河流域及壩河流域建立了SWMM模型，並採用實測流量數據對模型參數進行了率定及驗證。並以涼水河大紅門排水區為研究對象，採用SWMM模型分別對城市化前、後兩種情景進行模擬，並通過設定不同頻率降水情景，定量分析快速城市化對流域產匯流的影響。其次，採用Morris篩選法、GLUE方法對SWMM模型的主要參數的敏感性以及模型結果的不確定性進行研究，為模型改進奠定基礎。針對城市防洪的需要，開發了基於多目標的城市洪水預報模型不確定性分析方法。通過在涼水河流域的套用發現，在包含相同的觀測洪水的同時，多目標分析方法的不確定範圍大幅降低，尤其是洪峰流域，中值預報成果也顯著提高。最後，通過將不規則格線填窪模型和SWMM模型進行耦合，構建了適合城市複雜下墊面的分散式水文模型。通過在天堂河流域的套用以及與MIKE11/MIKE21模型的精度對比，淹沒水深與相關水動力學研究結果較為一致，在模型精度相似的同時，實現了更快的運行時間和模型效率。 項目開發的北京市涼水河、通惠河流域城市雨洪模擬模型已經在北京市防汛抗旱指揮部和北京市水文總站投入實際運行，為首都水安全提供了支撐與保障；與此同時，項目在城市雨洪模擬模型的不確定性分析、城市洪澇模擬模型的開發上取得創新。共發表論文11篇，其中SCI，EI論文3篇。且有5篇SCI論文在外審階段。
