目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 城市發(fā)展歷程 1
1.2 城市洪澇現(xiàn)象及危害 2
1.3 城市水文效應(yīng)及洪澇動(dòng)態(tài)模擬研究現(xiàn)狀 4
1.3.1 城市水文效應(yīng)研究現(xiàn)狀 4
1.3.2 城市洪澇動(dòng)態(tài)模擬研究現(xiàn)狀 6
1.4 城市水文效應(yīng)及洪澇動(dòng)態(tài)模擬研究不足 9
1.5 本書(shū)研究思路及結(jié)構(gòu) 10
1.6 研究區(qū)概況 12
1.6.1 研究區(qū)范圍 12
1.6.2 地形地貌 12
1.6.3 氣候條件 13
1.6.4 河流水系 13
1.6.5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)及自然災(zāi)害 13
1.7 研究數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 14
1.7.1 經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)據(jù) 14
1.7.2 遙感、土壤及高程數(shù)據(jù) 15
1.7.3 站網(wǎng)分布 15
1.7.4 降雨徑流數(shù)據(jù) 16
第2章 城市化水文效應(yīng) 17
2.1 城市化及其結(jié)構(gòu)要素 17
2.1.1 城市化定義 17
2.1.2 城市化階段化發(fā)展特征 18
2.1.3 城市化結(jié)構(gòu)形態(tài) 19
2.2 城市河湖水系 20
2.3 水文過(guò)程對(duì)城市化響應(yīng)的表現(xiàn)形式 22
2.3.1 雨島效應(yīng) 23
2.3.2 水循環(huán)過(guò)程的變化 24
2.4 城市化雨島效應(yīng)定量評(píng)估框架及理論方法 24
2.5 土地利用變化對(duì)水文過(guò)程的影響評(píng)估方法 26
2.6 鄭州市水文過(guò)程變化分析 27
2.6.1 降雨時(shí)空分布特點(diǎn) 27
2.6.2 雨島效應(yīng)趨勢(shì)分析 30
2.6.3 雨島效應(yīng)周期分析 33
2.6.4 雨島效應(yīng)量化評(píng)估 35
2.6.5 徑流時(shí)間變化特點(diǎn) 36
2.6.6 土地利用變化對(duì)水文過(guò)程的影響 40
2.7 本章小結(jié) 46
第3章 城市暴雨洪澇預(yù)報(bào)模型基礎(chǔ)理論及積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)研究框架 48
3.1 城市化水文單元精細(xì)化劃分 48
3.1.1 產(chǎn)流模式辨析依據(jù) 48
3.1.2 產(chǎn)流計(jì)算方法 51
3.1.3 城市水文響應(yīng)單元?jiǎng)澐址椒?53
3.2 SWMM模型原理 54
3.2.1 發(fā)展歷程 54
3.2.2 模型功能 55
3.2.3 模型結(jié)構(gòu) 55
3.2.4 SWMM模型參數(shù)及其變化特征 58
3.2.5 “子匯水區(qū)-城市功能區(qū)-模型參數(shù)”規(guī)律驅(qū)動(dòng)機(jī)制 63
3.3 精細(xì)化城市暴雨洪澇模擬預(yù)報(bào)模型構(gòu)建方法 64
3.3.1 缺資料地區(qū)暴雨洪水模型構(gòu)建方法 64
3.3.2 精細(xì)化暴雨洪水模擬預(yù)報(bào)方法 66
3.4 模型評(píng)價(jià)方法 73
3.5 城市洪澇積水形成過(guò)程分析 74
3.5.1 城市洪澇積水形成過(guò)程 74
3.5.2 城市洪澇積水過(guò)程的特點(diǎn) 76
3.6 城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)防控與積水過(guò)程預(yù)報(bào) 77
3.6.1 城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)防控的內(nèi)容 77
3.6.2 城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)防控與洪澇積水形成過(guò)程的關(guān)系 78
3.6.3 城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)防控對(duì)洪澇積水過(guò)程預(yù)報(bào)的要求 79
3.7 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ) 79
3.7.1 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)的理論基礎(chǔ) 79
3.7.2 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 80
3.7.3 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)的模型基礎(chǔ) 81
3.8 基于模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正的城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)研究框架 81
3.8.1 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)流程 82
3.8.2 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù) 83
3.9 本章小結(jié) 84
第4章 精細(xì)化城市暴雨洪澇模擬預(yù)報(bào) 85
4.1 積水體積等效概化法驗(yàn)證結(jié)果 85
4.2 先驗(yàn)樣本參數(shù)規(guī)律挖掘法驗(yàn)證結(jié)果 87
4.3 降雨分級(jí)檢驗(yàn)評(píng)定結(jié)果 92
4.4 地面-雷達(dá)-降雨融合預(yù)報(bào)結(jié)果檢驗(yàn) 94
4.5 研究區(qū)SWMM模型構(gòu)建 96
4.5.1 鄭州市中心城區(qū)SWMM模型子匯水區(qū)劃分 98
4.5.2 鄭州市中心城區(qū)SWMM模型參數(shù)取值 98
4.5.3 鄭州市中心城區(qū)SWMM模型構(gòu)建結(jié)果 99
4.6 本章小結(jié) 101
第5章 城市洪澇模型敏感性參數(shù)快速識(shí)別及實(shí)時(shí)校正 102
5.1 SWMM模型敏感性參數(shù)快速識(shí)別的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 102
5.1.1 模型參數(shù)敏感性的影響因素分析 103
5.1.2 改進(jìn)Morris篩選法的參數(shù)敏感性分析 104
5.1.3 城市洪澇模型敏感性參數(shù)識(shí)別的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 107
5.1.4 SWMM模型敏感性參數(shù)識(shí)別方法驗(yàn)證 110
5.2 城市洪澇模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正概念 114
5.2.1 城市洪澇模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正定義 114
5.2.2 城市洪澇模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正原則 114
5.2.3 城市洪澇模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正流程 116
5.3 SWMM模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正方法 117
5.3.1 節(jié)點(diǎn)積水深度誤差判定 117
5.3.2 誤差超限時(shí)刻子匯水區(qū)敏感性參數(shù)識(shí)別 118
5.3.3 子匯水區(qū)敏感性參數(shù)實(shí)時(shí)校正 119
5.4 SWMM模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正方法驗(yàn)證 122
5.4.1 參數(shù)實(shí)時(shí)校正方法驗(yàn)證數(shù)據(jù) 122
5.4.2 節(jié)點(diǎn)積水深度誤差判定結(jié)果 124
5.4.3 誤差超限時(shí)刻子匯水區(qū)敏感性參數(shù)識(shí)別結(jié)果 126
5.4.4 子匯水區(qū)敏感性參數(shù)實(shí)時(shí)校正結(jié)果 126
5.5 本章小結(jié) 137
第6章 基于模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正的城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)方法 139
6.1 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)概念與流程 139
6.1.1 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)概念 139
6.1.2 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)流程 139
6.2 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)方法 140
6.2.1 降雨洪澇的時(shí)空尺度匹配 141
6.2.2 降雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與滾動(dòng)修正 142
6.2.3 洪澇積水?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集方法 144
6.2.4 洪澇預(yù)報(bào)結(jié)果動(dòng)態(tài)更新方法 145
6.2.5 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)結(jié)果的評(píng)價(jià)方法 147
6.3 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)案例研究 149
6.3.1 研究區(qū)降雨洪澇數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與處理 149
6.3.2 研究區(qū)洪澇模型參數(shù)實(shí)時(shí)校正 151
6.3.3 研究區(qū)洪澇積水過(guò)程預(yù)報(bào)結(jié)果動(dòng)態(tài)更新 155
6.4 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)結(jié)果評(píng)價(jià) 167
6.4.1 動(dòng)態(tài)更新的洪澇積水過(guò)程預(yù)報(bào)精度和時(shí)效性評(píng)價(jià) 167
6.4.2 城市洪澇積水過(guò)程動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)與靜態(tài)預(yù)報(bào)對(duì)比分析 170
6.5 本章小結(jié) 171
第7章 結(jié)語(yǔ) 173
參考文獻(xiàn) 174