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北科院城市系统所科研团队在城市内涝灾害研究方面取得新进展
发布时间:2023-05-19 15:59

图1项目组现场调研

图2城市内涝灾害模拟实验控制系统

在北京市科学技术研究院市级财政资金支持下,城市系统工程研究所科研团队针对特大暴雨对城市运行造成的严重影响,从风险防范与应急处置角度,运用内涝灾害数值模拟、实验室模拟和灾害情景构建等方法,选取典型地铁场站开展多场景内涝灾害模拟研究,探究地铁场站积水成因与机理,并定量比较地面透水铺装、建设雨水花园、改造排水管网、增加雨水调蓄池等工程措施对降低内涝积水风险的理论科学性与现实可行性,提出工程和非工程层面上的对策建议。

首先,通过综合考虑地铁场站与周边排水分区的排水管网拓扑关系、竖向关系、河网水系关联等因素,构建了地铁场站及周边环境局部精细化模型,量化分析了降雨-产汇流过程、管网一维汇流过程和地铁场站及周边地表二维漫流过程,模拟不同情景下地铁场站及周边内涝风险的时空分布、演化进程与规律,为城市极端降雨情景下地铁场站的精准、高效应急处置提供技术支撑。

其次,结合不同暴雨强度、洪水调度水平,对低影响开发措施布设、排水管网改造、泵站和蓄水池修建等措施的防涝减灾能力进行模拟研究,探寻防范地铁场站内涝积水的有效措施,为地铁场站应对小概率风险事件、超设计能力阈值风险,优化地铁场站防洪排涝管理路径,提升防内涝灾害韧性提供技术支撑。

最后,通过城市内涝灾害的数值模拟、实验室模拟实验和历史案例数据分析等多方法综合对比验证与相互支撑,有效降低单一分析方法的系统性偏差,形成一套内涝灾害综合分析技术体系:平时可为应急预案制定完善和应急演练提供技术支撑;战时可为快速研判灾情、机动调整应急处置方案提供重要依据。

总之,研究形成的模拟方案、分析方法及提出的应对内涝积水防控工程与非工程措施,既可为城市地铁场站、交通枢纽、重要公共场所的内涝灾害情景分析与应对策略研究、城市特大自然灾害与事故灾难的情景构建与复盘分析等理论研究提供参考,也可为特大暴雨内涝灾害情景下保障城市基础设施乃至整个系统的持续运行、快速恢复而开展综合应急决策提供决策支撑。

近年来,城市系统所科研团队深耕城市内涝灾害研究领域,形成了系列研究成果,获得国家发明专利5项、实用新型专利1项,处于实际审查阶段的国家发明专利4项,对有效缓解城市内涝灾害影响、促进极端灾害条件下城市快速恢复、保障城市正常运转、提升城市韧性具有良好的科学支撑与应用推广价值。

(尚秋谨/文 芮静/图)