城市流域精细化洪涝模型技术

▲技术原理

以保障首都防洪排涝安全为导向，针对城市洪涝灾害防控面临的应用需求，通过构建城市流域精细化洪涝模型，建立了一套涵盖产流机理分析、模拟参数设置、模型构建、模型验证、模型应用为一体的技术理论体系。产流机理方面，提出了适用于混合产流模式的流域水热耦合平衡理论。模拟参数设置方面，提出了精细化产汇流参数设置方法。模型构建方面，提出了城市流域精细化洪涝模型技术集成框架。模型验证方面，提出多尺度洪涝合理性分析，自主研发参数自动率定优化系统。模型应用方面，建立了集积水风险台账-管网排水能力评估-河道行洪能力评估-内涝风险评价-海绵城市效果评价-防汛历史经验曲线的技术应用体系。

▲技术特点

（1）基于混合产流模式的流域水热耦合平衡理论，应用土壤水分动态随机模型。

（2）精细化的产汇流模型确定方法。通过产流试验监测确定不同空间尺度的径流系数及初损值，依托物理模型实验量化河道糙率与水深的响应关系，为模拟参数设置提供科学依据。

（3）集成城市流域精细化洪涝模型技术框架，基于高精度建模数据构建覆盖暴雨洪水演进过程的精细化洪涝模型。多尺度多过程率定精细化洪涝模型参数，研发了集总式模型参数自动率定方法。

▲技术指标

（1）城市流域精细化洪涝模型河道洪峰模拟平均误差小于15%，积水点水深模拟平均误差小于17%。

（2）具有建立积水风险台账、量化管网排涝和河道行洪能力、诊断下凹桥区内涝积滞水成因、量化蓄滞洪区启用风险、量化海绵措施的径流削减效果、暴雨洪涝分析预测和城市内涝风险预警功能。

（3）具备支撑水旱灾害防御综合演练及业务培训，提升指挥决策能力的特点。

▲应用范围及前景

适用于暴雨全过程、多复杂场景的洪涝风险动态评估。

该技术以北京城市流域精细化洪涝模型研究为例，提出了多源数据驱动的城市流域精细化洪涝模型技术集成框架，基于微地形、管网排水口衔接等建模数据，构建覆盖城市河湖防洪排涝工程调度下的坡面产流、管网汇流、河道汇流、闸坝工程调度、地面漫流等完整城市洪涝过程动态模拟，从河道洪水过程、区域内涝积水过程两个维度进行参数率定及合理验证。该模型开展多尺度情景洪涝风险模拟，可量化评估流域雨水管网排水能力，建立内涝积水风险台账，诊断内涝积水成因，评估海绵措施流域洪涝风险减控效果，明确河道行洪能力和重点防洪风险点，细化流域防洪安全调度措施，量化蓄滞洪区洪涝风险及其启用条件，提升流域防汛决策指挥能力。研究成果支撑了防汛综合指挥平台功能拓展完善, 建立内涝预警发布机制。城市流域精细化洪涝模型融合多源高精度下垫面、排水管网、河网等要素，详细刻画城市下垫面降雨径流、排水设施汇流关系，共覆盖城市清河、凉水河流域804.7km²，干支流河道224.12km，排水管网1950.73km。所建立的清河和凉水河流域暴雨内涝情景库，共覆盖500多种可能出现的降雨情景。在2019年开展了内涝风险预警试点，多次根据场次降雨预报启动模拟内涝分析，在“7.28”“8.9”等场次强降雨中进行预警。

▲持有单位信息