鄭州市洪澇模擬模型研究

摘 要：鄭州市位于山前平原地帶，受氣候和地形條件影響，歷史上極端暴雨頻發(fā)，洪澇災害十分嚴重，是國家防辦公布的３１ 個重點防洪城市之一。針對鄭州市區(qū)開展洪澇分析，是服務鄭州市防洪排澇，保障鄭州市經(jīng)濟社會全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展的需要。采用ＭＩＫＥ 系列模型，考慮復雜構筑物和內河水系河網(wǎng)的影響，在城市降雨產(chǎn)流模擬、大區(qū)域匯流及洪水演進模擬、城市地下管網(wǎng)排水模擬等關鍵技術研究的基礎上，構建鄭州市洪澇模擬模型，并利用２０１１ 年、２０１５ 年和２０２１ 年實測暴雨洪水資料進行了模型率定和驗證。結果表明：模型模擬效果較好，計算結果與實測結果相差不大，可用于鄭州市洪澇模擬評估。

關鍵詞：洪澇模擬評估；山前平原地帶；耦合模型；鄭州市

中圖分類號：ＴＶ１２２；ＴＶ１３１．２ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．００８

引用格式：羅秋實，沈潔，李舒．鄭州市洪澇模擬模型研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：４２－４７，７８．

０ 引言

受城市化進程加快及全球氣候變化的影響，全球極端氣象事件總體呈現(xiàn)增多增強趨勢，由暴雨引起的城市洪澇問題日趨嚴重，多災并發(fā)特征十分明顯［１－３］ 。

城市洪澇受市區(qū)土地利用、河道、地下管網(wǎng)、立交泵站、復雜構筑物等多種因素影響，產(chǎn)匯流條件和孕災環(huán)境非常復雜。城市洪澇研究一直是學者關注的焦點，常用的分析方法有歷史災情數(shù)理統(tǒng)計法、指標體系法、水文水力學模型與仿真模擬法［４］ 。歷史災情數(shù)理統(tǒng)計法計算簡單，但在應用上具有一定的局限性，且用歷史資料預測未來災害風險發(fā)生的概率，可能存在一致性的問題。指標體系法在精度要求不高的大尺度風險評估中應用廣泛，但在精度要求較高的小尺度研究中應用較少。水文水力學模型與仿真模擬法主要是通過設置不同頻率暴雨情景，利用流域產(chǎn)匯流模型以及洪水演進模型的數(shù)值模擬計算，推求不同情景下暴雨可能引起的城市洪澇的淹沒范i6xgcrINyY57ECihnLyocQ==圍、淹沒水深以及淹沒歷時等，其中水動力模型方法具有較強的物理基礎，能直接考慮各個水文要素的相互作用及其時空變異規(guī)律，模擬精度高，因此在城市洪澇分析中具有良好的應用前景。

提高城市暴雨洪澇模型可靠性與實用性的關鍵是在科學認識城市暴雨洪澇水文水動力學機制的基礎上，提出合理的數(shù)學模型及其求解方法，實現(xiàn)建模機制優(yōu)化和解決精細化模擬的計算效率問題［５］ 。本文選取國家防辦公布的３１ 個重點防洪城市之一的鄭州市，選擇當前數(shù)值模擬技術較為成熟的ＭＩＫＥ 系列軟件，采用ＭＩＫＥ１１、ＭＩＫＥ２１ 和ＭＩＫＥ ＵＲＢＡＮ 分別構建河道一維、地面二維和地下管網(wǎng)模型，采用ＭＩＫＥ ＦＬＯＯＤ進行耦合，構建集城區(qū)地面、內河、湖泊和地下管網(wǎng)于一體的鄭州市洪澇模擬模型，并采用２０１１ 年、２０１５ 年和２０２１ 年實測暴雨洪水資料進行模型率定和驗證，以構建的模型為工具，預測不同頻率暴雨洪水下城市內澇災害發(fā)生的區(qū)域、風險等級等，做好提前防控，以減小可能帶來的災害損失。