基于MIKEFLOOD的城區(qū)雨洪模擬與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：以[具體城區(qū)]為例一、引言1.1研究背景與意義隨著全球氣候變化和城市化進(jìn)程的加速，城區(qū)雨洪內(nèi)澇問題日益嚴(yán)重，給城市的發(fā)展和居民的生活帶來了巨大威脅。暴雨引發(fā)的內(nèi)澇不僅會(huì)導(dǎo)致城市交通癱瘓、基礎(chǔ)設(shè)施受損，還可能造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)城市的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，近年來我國許多城市頻繁遭受雨洪內(nèi)澇災(zāi)害的侵襲。例如，2023年7月，北京遭遇了罕見的強(qiáng)降雨天氣，導(dǎo)致城區(qū)多處出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)澇，交通陷入癱瘓，大量車輛被淹，部分地區(qū)停電停水，給居民的生活帶來了極大不便，經(jīng)濟(jì)損失更是高達(dá)數(shù)十億元。同年8月，沈陽也因暴雨引發(fā)內(nèi)澇，許多街道積水深度超過1米，部分商戶的店內(nèi)積水深至大腿，街上車輛幾乎被淹沒，城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)受到了嚴(yán)重影響。這些事件充分說明了城區(qū)雨洪內(nèi)澇問題的嚴(yán)重性和緊迫性。城區(qū)雨洪內(nèi)澇問題的產(chǎn)生，主要是由于城市下墊面的改變、排水系統(tǒng)不完善以及氣候變化等因素的綜合作用。隨著城市化的發(fā)展，城市中的不透水面積不斷增加，如建筑物、道路等，導(dǎo)致雨水的下滲量減少，地表徑流量增大。而城市排水系統(tǒng)的建設(shè)往往滯后于城市的發(fā)展，排水能力不足，無法及時(shí)排除大量的雨水，從而引發(fā)內(nèi)澇。此外，氣候變化導(dǎo)致極端降雨事件的頻率和強(qiáng)度增加，也進(jìn)一步加劇了城區(qū)雨洪內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)。為了有效應(yīng)對(duì)城區(qū)雨洪內(nèi)澇問題，需要對(duì)城市的雨洪過程進(jìn)行準(zhǔn)確模擬和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以便制定科學(xué)合理的防洪排澇措施。MIKEFLOOD作為一款先進(jìn)的水文水動(dòng)力模型，能夠綜合考慮城市的地形、地貌、排水系統(tǒng)等因素，對(duì)城市的雨洪過程進(jìn)行高精度模擬，并評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。它通過耦合一維管網(wǎng)模型和二維地表模型，能夠準(zhǔn)確地模擬雨水在管網(wǎng)和地表的流動(dòng)過程，為城市雨洪管理提供了有力的技術(shù)支持?；贛IKEFLOOD的城區(qū)雨洪模擬與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有重要的實(shí)際意義。一方面，通過模擬不同降雨情景下的雨洪過程，可以深入了解城市排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和存在的問題，為排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造提供科學(xué)依據(jù)。另一方面，內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以識(shí)別出城市中的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為城市規(guī)劃、防洪減災(zāi)決策以及應(yīng)急管理提供重要參考，有助于提前采取有效的防范措施，減少內(nèi)澇災(zāi)害帶來的損失。此外，該研究還可以為城市的可持續(xù)發(fā)展提供支持，促進(jìn)城市的綠色、低碳發(fā)展，提高城市的韌性和抗災(zāi)能力。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀城區(qū)雨洪模擬與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。隨著城市化進(jìn)程的加速和氣候變化的影響，城市雨洪內(nèi)澇問題日益嚴(yán)重，相關(guān)研究也不斷深入和拓展。在國外，早在20世紀(jì)60年代，就開始有學(xué)者利用簡單的水文模型對(duì)城市雨洪過程進(jìn)行模擬。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，各種先進(jìn)的水文水動(dòng)力模型應(yīng)運(yùn)而生。例如，美國環(huán)保局開發(fā)的SWMM（StormWaterManagementModel）模型，能夠模擬城市降雨徑流、排水管網(wǎng)水流等過程，被廣泛應(yīng)用于城市雨洪管理領(lǐng)域。英國的InfoWorksICM模型，集排水管網(wǎng)、河道、地表徑流等模擬功能于一體，可對(duì)城市復(fù)雜的雨洪系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。此外，丹麥水利研究所開發(fā)的MIKE系列模型，在國際上也得到了廣泛的應(yīng)用。其中，MIKEFLOOD作為MIKE系列中專門用于洪水模擬的模型，通過耦合一維管網(wǎng)模型和二維地表模型，能夠準(zhǔn)確地模擬城市雨洪的產(chǎn)生、匯流和演進(jìn)過程，為城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了有力的工具。在城區(qū)雨洪模擬方面，國外學(xué)者在模型的改進(jìn)和應(yīng)用上取得了許多成果。一些研究通過優(yōu)化模型算法，提高了模擬的精度和效率。例如，采用更先進(jìn)的數(shù)值求解方法，解決了傳統(tǒng)模型在處理復(fù)雜地形和水流條件時(shí)的計(jì)算穩(wěn)定性問題。同時(shí)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）等技術(shù)，獲取高精度的地形、土地利用等數(shù)據(jù)，為模型提供更準(zhǔn)確的輸入信息。通過將這些數(shù)據(jù)與模型相結(jié)合，能夠更真實(shí)地反映城市下墊面的特征，從而提高雨洪模擬的準(zhǔn)確性。此外，還有學(xué)者關(guān)注不同尺度下的雨洪模擬，從小區(qū)尺度到城市尺度，研究不同尺度下的雨洪過程及其相互關(guān)系。通過建立多尺度的耦合模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市雨洪系統(tǒng)的全面模擬和分析。在城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，國外學(xué)者提出了多種評(píng)估方法和指標(biāo)體系。早期的研究主要基于歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)分析的方法評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。隨著模型技術(shù)的發(fā)展，基于模型模擬結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法逐漸成為主流。例如，利用MIKEFLOOD模型模擬不同降雨情景下的內(nèi)澇淹沒范圍和深度，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，評(píng)估內(nèi)澇造成的損失，從而確定內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。同時(shí)，還考慮了人口密度、建筑物分布、基礎(chǔ)設(shè)施等因素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響。一些研究通過構(gòu)建綜合的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，將自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素相結(jié)合，更全面地評(píng)估城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。此外，還開展了關(guān)于內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估的研究，考慮到城市的發(fā)展和變化，實(shí)時(shí)更新風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，為城市規(guī)劃和管理提供及時(shí)的決策支持。在國內(nèi)，城區(qū)雨洪模擬與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究起步相對(duì)較晚，但近年來發(fā)展迅速。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市雨洪內(nèi)澇問題日益凸顯，政府和學(xué)術(shù)界對(duì)這一問題給予了高度關(guān)注。國內(nèi)學(xué)者在借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國城市的特點(diǎn)，開展了大量的研究工作。在城區(qū)雨洪模擬方面，國內(nèi)學(xué)者對(duì)各種水文水動(dòng)力模型進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用和研究。其中，MIKEFLOOD模型在我國的應(yīng)用越來越廣泛。許多城市利用MIKEFLOOD模型構(gòu)建了城市雨洪模型，對(duì)城市的雨洪過程進(jìn)行模擬分析。例如，北京市利用該模型對(duì)城市排水系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)估和優(yōu)化，通過模擬不同降雨情景下的雨洪過程，找出了排水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為排水系統(tǒng)的改造提供了科學(xué)依據(jù)。上海市也運(yùn)用MIKEFLOOD模型開展了城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，通過耦合城市管網(wǎng)和地表模型，模擬了不同重現(xiàn)期降雨下的內(nèi)澇淹沒情況，評(píng)估了城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。此外，一些學(xué)者還對(duì)MIKEFLOOD模型進(jìn)行了改進(jìn)和拓展。例如，針對(duì)模型在處理復(fù)雜地形和城市下墊面時(shí)的不足，提出了改進(jìn)的算法和參數(shù)設(shè)置方法。通過結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行了率定和驗(yàn)證，提高了模型的模擬精度。同時(shí)，還開展了模型與其他技術(shù)的融合研究，如將MIKEFLOOD模型與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市雨洪的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)模擬。在城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，國內(nèi)學(xué)者也取得了豐富的研究成果。一方面，建立了適合我國城市特點(diǎn)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。綜合考慮了降雨強(qiáng)度、地形地貌、排水系統(tǒng)、土地利用等自然因素，以及人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、社會(huì)脆弱性等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。通過對(duì)這些因素的分析和量化，構(gòu)建了科學(xué)合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。另一方面，開展了基于不同方法的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。除了基于模型模擬的方法外，還采用了層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)分析法等多種數(shù)學(xué)方法。例如，利用層次分析法確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，通過模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估。通過這些方法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的定量化評(píng)估，為城市內(nèi)澇防治提供了科學(xué)依據(jù)。盡管國內(nèi)外在城區(qū)雨洪模擬與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面取得了一定的成果，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。在模型方面，雖然現(xiàn)有的模型能夠模擬城市雨洪的基本過程，但在處理復(fù)雜地形、城市下墊面變化以及氣候變化等因素時(shí)，仍存在一定的局限性。例如，對(duì)于一些地形起伏較大、城市布局復(fù)雜的區(qū)域，模型的模擬精度有待提高。同時(shí)，模型的參數(shù)率定和驗(yàn)證過程較為復(fù)雜，需要大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)支持。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，目前的評(píng)估方法主要側(cè)重于對(duì)自然因素的考慮，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和人為因素的影響研究還不夠深入。例如，在評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，對(duì)城市居民的防災(zāi)意識(shí)、應(yīng)急響應(yīng)能力等因素的考慮相對(duì)較少。此外，不同地區(qū)的城市具有不同的特點(diǎn)，如何建立適用于不同城市的通用評(píng)估方法和指標(biāo)體系，也是需要進(jìn)一步研究的問題。綜上所述，城區(qū)雨洪模擬與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一個(gè)復(fù)雜而重要的研究領(lǐng)域，國內(nèi)外在這方面已經(jīng)取得了許多成果，但仍有許多問題需要進(jìn)一步研究和解決。基于MIKEFLOOD的城區(qū)雨洪模擬與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，將有助于深入了解城市雨洪內(nèi)澇的形成機(jī)制和演變規(guī)律，為城市雨洪管理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。通過對(duì)MIKEFLOOD模型的應(yīng)用和改進(jìn)，結(jié)合多源數(shù)據(jù)和先進(jìn)的分析方法，有望提高城市雨洪模擬和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的精度和可靠性，為城市的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。1.3研究內(nèi)容與方法本研究旨在利用MIKEFLOOD模型對(duì)城區(qū)雨洪過程進(jìn)行模擬，并評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，為城市防洪排澇提供科學(xué)依據(jù)。主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：研究區(qū)域數(shù)據(jù)收集與處理：收集研究區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，利用高精度的數(shù)字高程模型（DEM），準(zhǔn)確獲取地形的起伏變化，為后續(xù)的雨洪模擬提供基礎(chǔ)地形信息。同時(shí)，收集土地利用數(shù)據(jù)，明確城市中不同土地類型的分布，如建筑物、道路、綠地等，因?yàn)椴煌耐恋乩妙愋蛯?duì)雨水的截留、下滲和徑流產(chǎn)生不同的影響。此外，收集排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)，包括管網(wǎng)的布局、管徑、坡度以及泵站等設(shè)施的位置和運(yùn)行參數(shù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于準(zhǔn)確模擬雨水在管網(wǎng)中的流動(dòng)至關(guān)重要。對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、缺失值補(bǔ)充、異常值處理等，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，為模型構(gòu)建提供可靠的數(shù)據(jù)支持。基于MIKEFLOOD的城區(qū)雨洪模型構(gòu)建：在MIKEFLOOD軟件平臺(tái)上，根據(jù)研究區(qū)域的地形、土地利用和排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建一維管網(wǎng)模型和二維地表模型，并實(shí)現(xiàn)兩者的耦合。在構(gòu)建一維管網(wǎng)模型時(shí)，依據(jù)排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確繪制管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)置管道的參數(shù)，如管徑、粗糙度等，以模擬雨水在管網(wǎng)中的流動(dòng)過程。構(gòu)建二維地表模型時(shí)，利用地形數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，將研究區(qū)域劃分為合適大小的網(wǎng)格，確定每個(gè)網(wǎng)格的地表屬性，如糙率等，從而模擬雨水在地表的漫流過程。對(duì)構(gòu)建好的模型進(jìn)行參數(shù)率定和驗(yàn)證，通過與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，如降雨量、水位、流量等進(jìn)行對(duì)比分析，調(diào)整模型參數(shù)，使模型的模擬結(jié)果能夠更準(zhǔn)確地反映實(shí)際雨洪過程，確保模型的可靠性和精度。不同降雨情景下的城區(qū)雨洪模擬分析：設(shè)定多種不同的降雨情景，包括不同的降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)和降雨分布等。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料和歷史降雨數(shù)據(jù)，選取具有代表性的降雨事件，或者按照一定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)生成不同重現(xiàn)期的降雨過程。利用經(jīng)過率定和驗(yàn)證的MIKEFLOOD模型，對(duì)不同降雨情景下的城區(qū)雨洪過程進(jìn)行模擬，分析雨水在管網(wǎng)和地表的流動(dòng)路徑、流速、流量以及積水深度和范圍等的變化情況。通過模擬結(jié)果，深入了解城區(qū)雨洪的形成機(jī)制和演變規(guī)律，找出城市排水系統(tǒng)在不同降雨條件下的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和防洪排澇措施制定提供依據(jù)。城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：基于MIKEFLOOD模型的模擬結(jié)果，結(jié)合研究區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，如人口分布、建筑物分布、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等，構(gòu)建內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。選取積水深度、積水時(shí)間、水流速度等作為自然因素指標(biāo)，這些指標(biāo)直接反映了內(nèi)澇的嚴(yán)重程度和對(duì)城市環(huán)境的影響。同時(shí)，選取人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、社會(huì)脆弱性等作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素指標(biāo)，以綜合評(píng)估內(nèi)澇對(duì)不同區(qū)域的影響程度。采用層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等方法，確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，并對(duì)研究區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估，劃分內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，識(shí)別出高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為城市內(nèi)澇防治提供科學(xué)依據(jù)。防洪排澇措施建議：根據(jù)城區(qū)雨洪模擬和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，針對(duì)城市排水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和內(nèi)澇高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，提出針對(duì)性的防洪排澇措施建議。從工程措施方面考慮，如優(yōu)化排水管網(wǎng)布局，增加排水管道的管徑和坡度，提高排水能力；建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施，如蓄水池、濕地等，在暴雨期間儲(chǔ)存多余的雨水，減輕排水系統(tǒng)的壓力；加強(qiáng)河道整治，拓寬河道、清理河道淤積物，提高河道的行洪能力。從非工程措施方面考慮，如建立健全城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雨情、水情和積水情況，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，為居民和相關(guān)部門提供足夠的應(yīng)對(duì)時(shí)間；制定應(yīng)急預(yù)案，明確在發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害時(shí)各部門的職責(zé)和行動(dòng)方案，提高應(yīng)急響應(yīng)能力；加強(qiáng)公眾教育，提高居民的防洪意識(shí)和自我保護(hù)能力，減少內(nèi)澇災(zāi)害造成的損失。本研究采用的研究方法和技術(shù)路線如下：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于城區(qū)雨洪模擬、內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及MIKEFLOOD模型應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問題，為本研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。數(shù)據(jù)收集與處理方法：通過實(shí)地調(diào)查、測(cè)量以及從相關(guān)部門獲取等方式，收集研究區(qū)域的地形、土地利用、排水管網(wǎng)和氣象等數(shù)據(jù)，并運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）等技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，為模型構(gòu)建和模擬分析提供數(shù)據(jù)支持。模型構(gòu)建與模擬方法：利用MIKEFLOOD軟件，構(gòu)建城區(qū)雨洪模型，通過設(shè)置不同的參數(shù)和邊界條件，模擬不同降雨情景下的雨洪過程，分析雨洪的形成和演變規(guī)律。綜合評(píng)估方法：構(gòu)建內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，采用層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等方法，對(duì)城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。對(duì)比分析方法：將模型模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性；同時(shí)，對(duì)不同降雨情景下的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析不同因素對(duì)雨洪過程和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的影響。二、MIKEFLOOD模型概述2.1MIKEFLOOD模型原理MIKEFLOOD是一款功能強(qiáng)大的水文水動(dòng)力模型，由丹麥水力研究所（DHI）開發(fā)，能夠?qū)?fù)雜的洪水和城市雨洪過程進(jìn)行高精度模擬。該模型的核心在于將一維河網(wǎng)模塊MIKE11和二維地表徑流模塊MIKE21進(jìn)行有效耦合，從而全面地描述水流在不同空間尺度下的運(yùn)動(dòng)特性。MIKE11是一維河網(wǎng)模擬軟件，主要用于模擬河口、河流、灌溉系統(tǒng)和其他內(nèi)陸水域的水文學(xué)、水力學(xué)、水質(zhì)和泥沙傳輸?shù)冗^程。在水動(dòng)力學(xué)方面，MIKE11采用有限差分格式對(duì)圣維南方程組進(jìn)行數(shù)值求解。圣維南方程組由連續(xù)方程和動(dòng)量方程組成，連續(xù)方程反映了流域內(nèi)水量守恒的物理特性，其一般形式為：\frac{\partialA}{\partialt}+\frac{\partialQ}{\partialx}=q，其中A代表橫截面積，Q為流量，q為單位長度的側(cè)向流量輸入，t為時(shí)間，x為沿流動(dòng)方向的空間坐標(biāo)；動(dòng)量方程則描述了水流動(dòng)力的平衡狀態(tài)，考慮了流速、重力加速度、水頭損失等因素。通過對(duì)這些方程的求解，MIKE11可以準(zhǔn)確地模擬水文特征值（水位和流量）在一維河網(wǎng)中的變化。例如，在模擬河流洪水演進(jìn)時(shí)，能夠精確計(jì)算不同時(shí)刻河流各斷面的水位和流量，為洪水預(yù)警和防洪決策提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，MIKE11還包含降雨徑流模塊（RR），可以對(duì)降雨產(chǎn)流和匯流進(jìn)行模擬，如采用NAM、UHM、URBAN、SMAP等模型，考慮不同下墊面條件和降雨特性對(duì)徑流產(chǎn)生的影響。MIKE21是專業(yè)的二維自由水面流動(dòng)模擬系統(tǒng)工程軟件包，適用于湖泊、河口、海灣和海岸地區(qū)的水力及其相關(guān)現(xiàn)象的平面二維仿真模擬。在模擬地表徑流時(shí)，MIKE21通過積分水平動(dòng)量方程和連續(xù)方程得到二維深度平均的淺水方程，以此來描述水流在平面上的運(yùn)動(dòng)。其數(shù)值解法采用有限體積法、有限差分法或有限元法進(jìn)行空間離散，并使用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（如三角形單元）來適應(yīng)復(fù)雜地形邊界。這種方式能夠精確刻畫洪水淹沒范圍、演進(jìn)過程及水深分布等信息，對(duì)于城市地表徑流模擬具有重要意義。比如在城市內(nèi)澇模擬中，MIKE21可以清晰地展示雨水在不同地形和土地利用條件下的漫流路徑和積水情況，為城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化提供直觀依據(jù)。MIKE21還涵蓋波浪模型、水質(zhì)運(yùn)移模型、富營養(yǎng)模型、泥沙運(yùn)移模型等，可進(jìn)行水利工程設(shè)計(jì)及規(guī)劃、復(fù)雜條件下的水流計(jì)算、洪水淹沒計(jì)算、泥沙沉積與傳輸、水質(zhì)模擬預(yù)報(bào)和環(huán)境治理規(guī)劃等多方面研究應(yīng)用。MIKEFLOOD實(shí)現(xiàn)了MIKE11和MIKE21的動(dòng)態(tài)耦合。在耦合過程中，通過特定的接口和算法，實(shí)現(xiàn)了一維河網(wǎng)與二維地表之間的水量交換和信息傳遞。當(dāng)河網(wǎng)中的水位超過一定閾值，水流會(huì)漫溢到地表，MIKE11將漫溢流量等信息傳遞給MIKE21，MIKE21根據(jù)這些信息在二維地表模型中模擬洪水的擴(kuò)散和演進(jìn)；反之，當(dāng)?shù)乇硭鲄R聚到河網(wǎng)時(shí)，MIKE21將相關(guān)流量信息反饋給MIKE11，MIKE11據(jù)此更新河網(wǎng)中的水流狀態(tài)。這種耦合機(jī)制使得模型能夠更加真實(shí)地模擬洪水在復(fù)雜地形和城市環(huán)境中的傳播過程，綜合考慮了河道水流和地表漫流的相互作用，大大提高了模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，在模擬城市雨洪過程時(shí)，能夠準(zhǔn)確反映雨水在管網(wǎng)和地表之間的流動(dòng)轉(zhuǎn)換，為城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供更精準(zhǔn)的結(jié)果。2.2模型優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用范圍相較于其他水文水動(dòng)力模型，MIKEFLOOD具有多方面的顯著優(yōu)勢(shì)。在模型的綜合性與耦合能力方面，許多傳統(tǒng)模型僅能單獨(dú)模擬一維河網(wǎng)水流或二維地表徑流，無法全面考慮兩者的相互作用。例如，美國環(huán)保局開發(fā)的SWMM模型主要側(cè)重于城市降雨徑流和排水管網(wǎng)水流的模擬，難以精確刻畫洪水在地表的漫溢過程以及與河網(wǎng)水流的交互關(guān)系。而MIKEFLOOD通過將MIKE11和MIKE21進(jìn)行耦合，能夠?qū)崿F(xiàn)一維河網(wǎng)與二維地表水流的動(dòng)態(tài)交互模擬，全面考慮了河道水流、地表漫流以及兩者之間的水量交換，從而更真實(shí)地反映洪水在復(fù)雜地形和城市環(huán)境中的傳播過程。這種耦合機(jī)制使得模型在模擬城市雨洪內(nèi)澇時(shí)，能夠準(zhǔn)確反映雨水在管網(wǎng)和地表之間的流動(dòng)轉(zhuǎn)換，大大提高了模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。在模擬精度和適應(yīng)性上，MIKEFLOOD表現(xiàn)出色。該模型采用了先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法，如MIKE11對(duì)圣維南方程組的有限差分求解，以及MIKE21采用的有限體積法、有限差分法或有限元法進(jìn)行空間離散，這些方法能夠精確求解水流運(yùn)動(dòng)方程，有效提高了模擬結(jié)果的精度。在處理復(fù)雜地形和邊界條件時(shí)，MIKE21使用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（如三角形單元）來適應(yīng)復(fù)雜地形邊界，能夠更準(zhǔn)確地刻畫地形的起伏變化和水流的流動(dòng)特性，相比一些采用規(guī)則網(wǎng)格的模型，在復(fù)雜地形區(qū)域具有更高的模擬精度。同時(shí)，MIKEFLOOD提供了豐富的參數(shù)化選項(xiàng)，用戶可以根據(jù)不同的地形、氣象條件和研究需求進(jìn)行靈活設(shè)置，使其能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的自然環(huán)境和工程應(yīng)用場景。在數(shù)據(jù)處理和可視化方面，MIKEFLOOD也具有明顯優(yōu)勢(shì)。它能夠與地理信息系統(tǒng)（GIS）緊密結(jié)合，方便地處理和分析海量的地理空間數(shù)據(jù)。通過GIS技術(shù)，可以快速獲取地形、土地利用、水系等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)無縫集成到模型中，為模型提供準(zhǔn)確的輸入信息。在結(jié)果展示方面，MIKEFLOOD提供了直觀、豐富的可視化功能，能夠以地圖、圖表、動(dòng)畫等多種形式展示模擬結(jié)果。例如，通過動(dòng)畫演示可以清晰地展示洪水的演進(jìn)過程、淹沒范圍和深度的變化，使研究人員和決策者能夠更直觀地了解雨洪內(nèi)澇的發(fā)展態(tài)勢(shì)，為決策提供有力支持。MIKEFLOOD的應(yīng)用范圍十分廣泛，適用于多種不同的場景。在城市雨洪管理領(lǐng)域，它可以用于模擬城市排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，評(píng)估不同降雨情景下的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。通過模擬結(jié)果，能夠識(shí)別出城市排水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造提供科學(xué)依據(jù)。比如，在某城市的雨洪模擬項(xiàng)目中，利用MIKEFLOOD模型發(fā)現(xiàn)了部分區(qū)域排水管道管徑過小，在暴雨情況下容易出現(xiàn)積水的問題，據(jù)此對(duì)排水管網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，有效提高了城市的排水能力。同時(shí)，該模型還可以用于評(píng)估城市建設(shè)項(xiàng)目（如道路、建筑物等）對(duì)雨洪的影響，為城市規(guī)劃提供參考。在洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，MIKEFLOOD可用于模擬洪水在流域內(nèi)的演進(jìn)過程，分析洪水的淹沒范圍、水深、流速等參數(shù)。結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，能夠評(píng)估洪水可能造成的損失，從而確定洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。例如，在對(duì)某河流流域進(jìn)行洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，通過MIKEFLOOD模型模擬不同洪水情景下的淹沒情況，為制定防洪預(yù)案、確定防洪工程措施的規(guī)模和布局提供了重要依據(jù)。在水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，MIKEFLOOD可以模擬水利工程（如水庫、堤壩、泵站等）對(duì)水流的調(diào)節(jié)作用，評(píng)估工程的防洪效果和安全性。通過模擬不同工程方案下的水流狀態(tài)，能夠優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，提高工程的效益。此外，在海岸帶地區(qū)，MIKEFLOOD還可以用于模擬風(fēng)暴潮、海浪等海洋災(zāi)害對(duì)海岸的影響，為海岸防護(hù)工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供支持。三、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備3.1研究區(qū)域概況本研究選取[城市名稱]的[具體城區(qū)名稱]作為研究區(qū)域，該城區(qū)位于[地理位置描述，如城市的中心區(qū)域，東經(jīng)XX度，北緯XX度]，是城市的重要商業(yè)、居住和交通樞紐，面積約為[X]平方公里。從地形地貌來看，該城區(qū)地勢(shì)總體較為平坦，但局部存在一定的起伏。城區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域海拔在[最低海拔]-[最高海拔]米之間，平均海拔約為[平均海拔]米。地勢(shì)呈現(xiàn)出[具體的地勢(shì)變化趨勢(shì)，如從西北向東南微微傾斜]的特點(diǎn)。這種地形條件對(duì)雨水的匯集和流動(dòng)有著重要影響，在地勢(shì)較低的區(qū)域，容易形成積水區(qū)域，增加內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。例如，位于城區(qū)東南部的[具體地名]，由于地勢(shì)相對(duì)較低，在暴雨情況下，常常出現(xiàn)嚴(yán)重的積水現(xiàn)象，給周邊居民的生活和交通帶來極大不便。城區(qū)內(nèi)分布著一些小型的山丘和高地，這些地形的存在使得雨水在地表的流動(dòng)路徑變得復(fù)雜，部分雨水會(huì)在山丘周圍形成徑流，加速流向低洼地區(qū)，進(jìn)一步加劇了低洼區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。在氣候特征方面，該城區(qū)屬于[具體氣候類型，如亞熱帶季風(fēng)氣候]，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。年平均降水量為[X]毫米，降水主要集中在[降水集中的月份，如5-9月]，約占全年降水量的[X]%。降水的年際變化較大，部分年份降水量明顯偏多或偏少。暴雨事件頻繁發(fā)生，根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年平均發(fā)生暴雨（日降水量≥50毫米）[X]次，其中大暴雨（日降水量≥100毫米）和特大暴雨（日降水量≥250毫米）也時(shí)有出現(xiàn)。例如，在[具體年份]的[具體月份]，該城區(qū)遭遇了一次特大暴雨襲擊，日降水量達(dá)到了[X]毫米，導(dǎo)致城區(qū)內(nèi)大面積積水，交通癱瘓，許多房屋被淹，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。氣溫方面，年平均氣溫為[X]℃，夏季平均氣溫在[X]℃左右，極端最高氣溫可達(dá)[X]℃；冬季平均氣溫在[X]℃左右，極端最低氣溫為[X]℃。這種氣候條件下，夏季的暴雨容易引發(fā)城市雨洪內(nèi)澇問題，對(duì)城市的排水系統(tǒng)和居民生活造成嚴(yán)重影響。該城區(qū)的排水系統(tǒng)包括雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)和泵站等設(shè)施。雨水管網(wǎng)主要負(fù)責(zé)收集和排放城區(qū)內(nèi)的雨水，其布局和管徑大小直接影響著排水能力。目前，城區(qū)內(nèi)部分區(qū)域的雨水管網(wǎng)建設(shè)年代較早，管徑較小，排水能力有限。隨著城市的發(fā)展和人口的增加，這些老舊管網(wǎng)難以滿足日益增長的排水需求。例如，位于城區(qū)中心的[具體街道名稱]，由于雨水管網(wǎng)管徑較小，在暴雨時(shí)常常出現(xiàn)排水不暢的情況，導(dǎo)致街道積水深度可達(dá)[X]厘米以上，嚴(yán)重影響車輛和行人通行。而一些新建區(qū)域的雨水管網(wǎng)雖然管徑較大，但在管網(wǎng)布局上可能存在不合理之處，部分區(qū)域存在排水盲區(qū)，雨水無法及時(shí)排入管網(wǎng)。污水管網(wǎng)則負(fù)責(zé)收集和輸送生活污水和工業(yè)廢水，與雨水管網(wǎng)相互獨(dú)立。在一些老舊城區(qū)，由于歷史原因，存在雨污合流的現(xiàn)象，這不僅增加了污水處理的難度和成本，也會(huì)在暴雨期間導(dǎo)致污水外溢，對(duì)環(huán)境造成污染。城區(qū)內(nèi)設(shè)有多個(gè)泵站，主要用于提升低洼地區(qū)的雨水水位，使其能夠順利排入排水管網(wǎng)或河道。然而，部分泵站的設(shè)備老化，運(yùn)行效率較低，在暴雨期間難以充分發(fā)揮其排水作用。3.2數(shù)據(jù)收集與整理為了構(gòu)建準(zhǔn)確的城區(qū)雨洪模型并進(jìn)行可靠的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，本研究廣泛收集了研究區(qū)域多方面的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了細(xì)致的整理和預(yù)處理工作。地形數(shù)據(jù)是雨洪模擬的基礎(chǔ)，其精度直接影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。本研究主要通過地理信息系統(tǒng)（GIS）獲取高精度的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，分辨率達(dá)到[具體分辨率，如5米×5米]。該DEM數(shù)據(jù)由專業(yè)測(cè)繪機(jī)構(gòu)利用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，如航空攝影測(cè)量、激光雷達(dá)（LiDAR）等獲取，能夠精確地反映研究區(qū)域的地形起伏變化。同時(shí)，從當(dāng)?shù)氐臏y(cè)繪部門收集了大比例尺地形圖，比例尺為[具體比例尺，如1:1000]。這些地形圖詳細(xì)標(biāo)注了地形的等高線、地物等信息，通過與DEM數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，進(jìn)一步提高了地形數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在整理地形數(shù)據(jù)時(shí)，首先利用GIS軟件對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為MIKEFLOOD模型能夠識(shí)別的格式。然后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和裁剪，使其覆蓋整個(gè)研究區(qū)域，并去除多余的邊界信息。針對(duì)數(shù)據(jù)中可能存在的缺失值和異常值，采用空間插值方法進(jìn)行填補(bǔ)和修正。例如，對(duì)于少量的缺失值，利用周圍相鄰點(diǎn)的高程值進(jìn)行線性插值；對(duì)于明顯偏離正常范圍的異常值，通過對(duì)比周圍地形和地物信息，進(jìn)行合理的修正。通過這些處理，確保了地形數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，為后續(xù)的雨洪模擬提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。降雨數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)雨洪過程的關(guān)鍵因素，其準(zhǔn)確性和時(shí)效性對(duì)模擬結(jié)果至關(guān)重要。本研究從當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T獲取了近[X]年的降雨數(shù)據(jù)，包括逐時(shí)、逐日的降雨量、降雨強(qiáng)度等信息。這些數(shù)據(jù)通過分布在研究區(qū)域及周邊的多個(gè)雨量站進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，具有較高的可靠性。同時(shí)，收集了研究區(qū)域的歷史暴雨事件資料，包括暴雨發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、降雨量、降雨歷時(shí)等詳細(xì)信息。這些歷史暴雨事件對(duì)于設(shè)定不同的降雨情景和驗(yàn)證模型的可靠性具有重要參考價(jià)值。在整理降雨數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)雨量站的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和檢驗(yàn)，去除明顯錯(cuò)誤和不合理的數(shù)據(jù)。對(duì)于部分雨量站數(shù)據(jù)缺失的情況，采用距離加權(quán)插值法或克里金插值法，利用周邊雨量站的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算，以獲取完整的降雨數(shù)據(jù)。為了滿足MIKEFLOOD模型對(duì)降雨數(shù)據(jù)的輸入要求，將降雨數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模型所需的時(shí)間序列格式，并按照不同的降雨情景進(jìn)行分類整理，如不同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)暴雨、歷史典型暴雨等。排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)是模擬雨水在管網(wǎng)中流動(dòng)的關(guān)鍵，其完整性和準(zhǔn)確性直接影響雨洪模擬的精度。本研究通過實(shí)地調(diào)查和從城市排水管理部門獲取排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)，包括管網(wǎng)的平面布局圖、管徑、管底高程、坡度、檢查井位置、泵站信息等。這些數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄了排水管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，為構(gòu)建一維管網(wǎng)模型提供了重要依據(jù)。在實(shí)地調(diào)查過程中，利用全站儀、GPS等測(cè)量設(shè)備，對(duì)部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，以驗(yàn)證和補(bǔ)充從管理部門獲取的數(shù)據(jù)。對(duì)于一些老舊管網(wǎng)，由于資料不全或存在變更情況，通過現(xiàn)場走訪和詢問相關(guān)工作人員，盡可能獲取準(zhǔn)確的信息。在整理排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，首先將紙質(zhì)的管網(wǎng)布局圖進(jìn)行數(shù)字化處理，利用GIS軟件將管網(wǎng)的位置和拓?fù)潢P(guān)系準(zhǔn)確繪制出來。然后，將獲取的管徑、管底高程、坡度等參數(shù)錄入到數(shù)據(jù)庫中，并與管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。對(duì)于泵站等設(shè)施，詳細(xì)設(shè)置其運(yùn)行參數(shù)，如水泵的流量、揚(yáng)程、啟停水位等。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查和錯(cuò)誤糾正，確保排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。土地利用數(shù)據(jù)反映了城市下墊面的特征，不同的土地利用類型對(duì)雨水的截留、下滲和徑流產(chǎn)生不同的影響。本研究主要通過遙感影像解譯獲取土地利用數(shù)據(jù)。選用高分辨率的遙感影像，如分辨率為[具體分辨率，如0.5米]的QuickBird影像或高分二號(hào)影像。利用遙感圖像處理軟件，如ENVI、Erdas等，對(duì)影像進(jìn)行幾何校正、輻射定標(biāo)等預(yù)處理。然后，采用監(jiān)督分類或非監(jiān)督分類方法，結(jié)合實(shí)地調(diào)查和樣本數(shù)據(jù)，將研究區(qū)域的土地利用類型分為建筑物、道路、綠地、水體等幾類。同時(shí)，從城市規(guī)劃部門收集了土地利用規(guī)劃圖，對(duì)遙感解譯結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。在整理土地利用數(shù)據(jù)時(shí)，將土地利用分類結(jié)果轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)格式，并與地形數(shù)據(jù)和排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)的空間一致性。為了提高土地利用數(shù)據(jù)的精度，對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行人工檢查和修正，特別是對(duì)于一些邊界模糊或容易混淆的區(qū)域，通過對(duì)比高分辨率影像和實(shí)地情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)是內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要依據(jù)，能夠反映內(nèi)澇災(zāi)害對(duì)不同區(qū)域的影響程度。本研究收集了研究區(qū)域的人口分布數(shù)據(jù)，包括常住人口數(shù)量、人口密度等信息，數(shù)據(jù)來源為當(dāng)?shù)氐慕y(tǒng)計(jì)部門和人口普查資料。同時(shí)，收集了建筑物分布數(shù)據(jù)，包括建筑物的位置、面積、用途等信息，這些數(shù)據(jù)可以通過城市規(guī)劃部門、房產(chǎn)管理部門獲取，或者利用高分辨率遙感影像進(jìn)行解譯提取。此外，還收集了研究區(qū)域的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，如GDP、產(chǎn)業(yè)分布等，以評(píng)估內(nèi)澇災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響。在整理社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，將人口分布數(shù)據(jù)和建筑物分布數(shù)據(jù)與地形、排水管網(wǎng)等空間數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立空間數(shù)據(jù)庫。對(duì)于經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，按照不同的區(qū)域和行業(yè)進(jìn)行分類整理，以便在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中能夠準(zhǔn)確地評(píng)估內(nèi)澇災(zāi)害對(duì)不同經(jīng)濟(jì)部門的影響。通過對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的整理和分析，為內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了全面的社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景信息，使評(píng)估結(jié)果更加科學(xué)合理。四、基于MIKEFLOOD的城區(qū)雨洪模擬4.1模型構(gòu)建4.1.1模型參數(shù)設(shè)置在構(gòu)建基于MIKEFLOOD的城區(qū)雨洪模型時(shí)，合理設(shè)置MIKE11和MIKE21模塊的參數(shù)至關(guān)重要，這直接關(guān)系到模型模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)于MIKE11模塊，糙率是影響水流阻力的關(guān)鍵參數(shù)。其取值會(huì)受到河道的材料、形狀、粗糙度以及植被覆蓋等多種因素的影響。在本研究中，對(duì)于不同類型的河道，采用了不同的糙率取值。對(duì)于混凝土襯砌的河道，由于其表面較為光滑，水流阻力較小，糙率取值在0.015-0.02之間。而對(duì)于天然河道，考慮到河道底部的泥沙、礫石以及岸邊的植被等因素，糙率取值相對(duì)較大，一般在0.03-0.05之間。對(duì)于有植被覆蓋的河道，植被會(huì)增加水流的阻力，糙率取值可達(dá)到0.05-0.08。為了確定這些糙率值，參考了相關(guān)的水力學(xué)手冊(cè)和類似研究區(qū)域的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的部分河道進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量和觀察，結(jié)合河道的實(shí)際情況，對(duì)糙率值進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如，在某段天然河道中，發(fā)現(xiàn)河道底部有較多的礫石，且岸邊植被較為茂密，根據(jù)實(shí)地情況，將該段河道的糙率取值確定為0.045。曼寧系數(shù)也是MIKE11中一個(gè)重要的參數(shù)，它與糙率密切相關(guān)，用于描述水流在河道中的阻力特性。在本研究中，根據(jù)不同的河道條件，曼寧系數(shù)的取值范圍為0.012-0.05。對(duì)于水流較為順暢、河床較為平整的河道，曼寧系數(shù)取值較小，如在一些經(jīng)過整治的城市內(nèi)河，取值為0.012-0.018。而對(duì)于河床粗糙、有較多障礙物的河道，曼寧系數(shù)取值較大，可達(dá)到0.03-0.05。通過對(duì)研究區(qū)域內(nèi)河道的詳細(xì)分析和對(duì)比，確定了各段河道的曼寧系數(shù)，以保證模型能夠準(zhǔn)確地模擬水流在河道中的運(yùn)動(dòng)。在MIKE21模塊中，地表糙率的設(shè)置對(duì)地表徑流的模擬結(jié)果有著重要影響。不同的土地利用類型具有不同的地表糙率。建筑物區(qū)域由于其表面較為光滑，且雨水主要通過屋面排水系統(tǒng)進(jìn)入管網(wǎng)，地表糙率取值相對(duì)較小，一般在0.01-0.02之間。道路區(qū)域的糙率取值則根據(jù)道路的類型和路面狀況而定，瀝青路面的糙率一般在0.015-0.025之間，而水泥路面的糙率稍大，在0.02-0.03之間。綠地和公園等區(qū)域，由于植被的存在，對(duì)雨水有一定的截留和阻滯作用，糙率取值較大，一般在0.03-0.05之間。為了獲取準(zhǔn)確的地表糙率數(shù)據(jù)，參考了相關(guān)的土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)和地表糙率數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況，對(duì)不同土地利用類型的糙率進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查和驗(yàn)證。例如，在某片綠地中，通過實(shí)地測(cè)量植被的高度、密度以及土壤的質(zhì)地等因素，確定該綠地的地表糙率為0.04。曼寧粗糙系數(shù)在MIKE21中用于描述地表的粗糙程度，它與地表糙率相互關(guān)聯(lián)。根據(jù)不同的土地利用類型，曼寧粗糙系數(shù)的取值范圍為0.01-0.05。在建筑物和道路等硬質(zhì)地面區(qū)域，曼寧粗糙系數(shù)取值較小，以反映其表面的光滑特性。而在綠地、林地等植被覆蓋區(qū)域，曼寧粗糙系數(shù)取值較大，以體現(xiàn)植被對(duì)水流的阻礙作用。通過合理設(shè)置曼寧粗糙系數(shù)，能夠更準(zhǔn)確地模擬雨水在地表的漫流過程。除了上述參數(shù)外，還對(duì)模型的其他參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的設(shè)置。如在MIKE11中，設(shè)置了合適的時(shí)間步長，以確保模型的計(jì)算穩(wěn)定性和精度。根據(jù)河道的水流特性和模擬的時(shí)間跨度，將時(shí)間步長設(shè)置為[具體時(shí)間步長，如30秒]。在MIKE21中，對(duì)網(wǎng)格大小進(jìn)行了優(yōu)化，根據(jù)研究區(qū)域的地形復(fù)雜程度和模擬精度要求，將網(wǎng)格大小設(shè)置為[具體網(wǎng)格大小，如5米×5米]。通過合理設(shè)置這些參數(shù)，使模型能夠更好地適應(yīng)研究區(qū)域的特點(diǎn)，提高雨洪模擬的準(zhǔn)確性。4.1.2邊界條件設(shè)定準(zhǔn)確設(shè)定模型的邊界條件是保證城區(qū)雨洪模擬結(jié)果可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠真實(shí)反映研究區(qū)域與外界的水流交換和能量傳遞。在基于MIKEFLOOD的城區(qū)雨洪模型中，主要考慮了降雨邊界和河道水位邊界等重要邊界條件。降雨邊界條件是驅(qū)動(dòng)雨洪過程的重要因素，其設(shè)置直接影響模型對(duì)降雨徑流的模擬效果。本研究采用了多種降雨數(shù)據(jù)來源和處理方法，以確保降雨邊界條件的準(zhǔn)確性。從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T獲取了研究區(qū)域內(nèi)多個(gè)雨量站的實(shí)測(cè)降雨數(shù)據(jù)，這些雨量站分布在研究區(qū)域及其周邊，能夠較好地反映降雨的空間分布情況。對(duì)于實(shí)測(cè)降雨數(shù)據(jù)，進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制和預(yù)處理。首先，檢查數(shù)據(jù)的完整性和一致性，去除明顯錯(cuò)誤和不合理的數(shù)據(jù)。對(duì)于缺失的數(shù)據(jù)，采用距離加權(quán)插值法或克里金插值法，利用周邊雨量站的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算，以獲取完整的降雨時(shí)間序列。同時(shí)，對(duì)降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行了時(shí)間尺度的轉(zhuǎn)換，將逐時(shí)降雨數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模型所需的時(shí)間步長對(duì)應(yīng)的降雨強(qiáng)度。除了實(shí)測(cè)降雨數(shù)據(jù)，還根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式生成了不同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)暴雨。暴雨強(qiáng)度公式是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料和統(tǒng)計(jì)分析得出的，能夠反映不同降雨歷時(shí)和重現(xiàn)期下的降雨強(qiáng)度關(guān)系。通過輸入不同的降雨歷時(shí)和重現(xiàn)期參數(shù)，利用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算出相應(yīng)的降雨強(qiáng)度過程。在生成設(shè)計(jì)暴雨時(shí)，考慮了降雨的時(shí)空分布特性，采用了合適的降雨分布模型，如芝加哥雨型、P-III分布等。例如，在模擬百年一遇的暴雨時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式和芝加哥雨型，生成了具有代表性的降雨強(qiáng)度過程，作為模型的降雨邊界條件。在MIKEFLOOD模型中，將降雨數(shù)據(jù)以時(shí)間序列的形式輸入到模型中，與模型的計(jì)算時(shí)間步長相對(duì)應(yīng)。對(duì)于實(shí)測(cè)降雨數(shù)據(jù)，按照雨量站的位置和時(shí)間順序，將降雨強(qiáng)度分配到相應(yīng)的網(wǎng)格單元上。對(duì)于設(shè)計(jì)暴雨，根據(jù)研究區(qū)域的范圍和網(wǎng)格劃分，將生成的降雨強(qiáng)度過程均勻分配到各個(gè)網(wǎng)格單元，以模擬降雨在整個(gè)研究區(qū)域的分布情況。河道水位邊界條件對(duì)于模擬雨水在河道中的流動(dòng)和漫溢過程至關(guān)重要。本研究從當(dāng)?shù)氐乃谋O(jiān)測(cè)部門獲取了研究區(qū)域內(nèi)主要河道的水位數(shù)據(jù)，包括歷史水位過程和實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)。對(duì)于歷史水位數(shù)據(jù)，進(jìn)行了整理和分析，選取了具有代表性的水位過程作為模型的邊界條件。例如，選取了研究區(qū)域內(nèi)多次暴雨事件中河道的最高水位和相應(yīng)的流量過程，以及河道在正常情況下的水位變化過程。同時(shí)，考慮到河道水位受到上游來水、下游水位以及潮汐等因素的影響，對(duì)水位邊界條件進(jìn)行了綜合分析和設(shè)定。對(duì)于河流上游的邊界條件，根據(jù)上游水文站的水位流量數(shù)據(jù)，采用水位邊界或流量邊界的形式輸入到模型中。如果上游水文站能夠提供準(zhǔn)確的水位數(shù)據(jù)，則將水位作為邊界條件輸入，模型根據(jù)水位和河道的水力特性計(jì)算流量。如果上游水文站只能提供流量數(shù)據(jù)，則將流量作為邊界條件輸入，模型通過迭代計(jì)算求解水位。對(duì)于河流下游的邊界條件，考慮到研究區(qū)域的實(shí)際情況，若下游與湖泊或海洋相連，且受潮汐影響較大，則采用水位邊界條件，并結(jié)合潮汐數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。通過獲取當(dāng)?shù)氐某毕A(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，將潮汐水位過程與河道水位進(jìn)行耦合，以反映潮汐對(duì)河道水位的影響。若下游河道的水位相對(duì)穩(wěn)定，且不受潮汐影響，則可以采用恒定水位或流量邊界條件。在設(shè)置河道水位邊界條件時(shí)，還考慮了河道的行洪能力和洪水演進(jìn)過程。對(duì)于河道的行洪能力，通過分析河道的斷面形狀、糙率等參數(shù)，利用水力學(xué)公式計(jì)算河道的過流能力。在模擬洪水過程時(shí)，根據(jù)河道的行洪能力和上游來水情況，合理調(diào)整水位邊界條件，以確保模型能夠準(zhǔn)確模擬洪水在河道中的演進(jìn)和漫溢過程。例如，在模擬一場大洪水時(shí)，根據(jù)河道的行洪能力和上游來水流量，適當(dāng)提高下游河道的水位邊界條件，以模擬洪水在河道中漫溢到周邊區(qū)域的情況。4.2模型校準(zhǔn)與驗(yàn)證4.2.1校準(zhǔn)方法與指標(biāo)選擇模型校準(zhǔn)是確?；贛IKEFLOOD的城區(qū)雨洪模型準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟，其目的是通過調(diào)整模型參數(shù)，使模型模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)盡可能接近。本研究采用了試錯(cuò)法和自動(dòng)校準(zhǔn)法相結(jié)合的方式進(jìn)行模型校準(zhǔn)。試錯(cuò)法是一種較為傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，憑借研究人員的經(jīng)驗(yàn)，手動(dòng)調(diào)整模型中的關(guān)鍵參數(shù)，如糙率、曼寧系數(shù)等，并將調(diào)整后的模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。通過反復(fù)試驗(yàn)和調(diào)整，逐步確定使模擬結(jié)果最佳的參數(shù)值。例如，在調(diào)整地表糙率時(shí)，根據(jù)不同土地利用類型的實(shí)際情況，先設(shè)定一個(gè)初始值，然后觀察模擬的積水深度和范圍與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的差異。如果模擬結(jié)果顯示積水深度過大或范圍過廣，說明糙率取值可能偏小，適當(dāng)增大糙率值后再次進(jìn)行模擬，直到模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)較為吻合。自動(dòng)校準(zhǔn)法則借助優(yōu)化算法，自動(dòng)搜索最優(yōu)的模型參數(shù)組合。本研究使用了遺傳算法（GA）作為自動(dòng)校準(zhǔn)的優(yōu)化算法。遺傳算法是一種基于自然選擇和遺傳變異原理的搜索算法，它通過模擬生物進(jìn)化過程中的選擇、交叉和變異等操作，在參數(shù)空間中搜索最優(yōu)解。在模型校準(zhǔn)中，將模型參數(shù)作為遺傳算法的變量，以模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的誤差作為適應(yīng)度函數(shù)。遺傳算法通過不斷迭代，逐步調(diào)整參數(shù)值，使適應(yīng)度函數(shù)達(dá)到最小，即模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差最小。具體實(shí)施過程中，首先確定參數(shù)的取值范圍，然后隨機(jī)生成一組初始參數(shù)值作為初始種群。對(duì)初始種群中的每個(gè)個(gè)體，利用MIKEFLOOD模型進(jìn)行模擬，并計(jì)算其適應(yīng)度值。根據(jù)適應(yīng)度值，選擇適應(yīng)度較高的個(gè)體進(jìn)行交叉和變異操作，生成新的種群。重復(fù)上述步驟，直到滿足終止條件，如迭代次數(shù)達(dá)到設(shè)定值或適應(yīng)度值不再顯著變化。通過遺傳算法，可以快速有效地搜索到最優(yōu)的參數(shù)組合，提高模型校準(zhǔn)的效率和精度。在選擇校準(zhǔn)指標(biāo)時(shí)，充分考慮了城區(qū)雨洪過程的關(guān)鍵特征和實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的可獲取性。積水深度是衡量內(nèi)澇嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到城市居民的生命財(cái)產(chǎn)安全和城市基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行。通過在研究區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)積水深度觀測(cè)點(diǎn)，獲取不同位置和時(shí)間的實(shí)際積水深度數(shù)據(jù)。在模型校準(zhǔn)過程中，將模擬的積水深度與實(shí)際觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，分析兩者之間的差異，以調(diào)整模型參數(shù)，使模擬積水深度盡可能接近實(shí)際值。流量也是一個(gè)重要的校準(zhǔn)指標(biāo)，它反映了雨水在管網(wǎng)和河道中的流動(dòng)情況。在排水管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和河道的重要斷面設(shè)置流量監(jiān)測(cè)設(shè)備，獲取實(shí)際的流量數(shù)據(jù)。對(duì)比模擬流量與實(shí)際流量，特別是在暴雨期間流量的變化過程，確保模型能夠準(zhǔn)確模擬流量的峰值、出現(xiàn)時(shí)間以及流量的變化趨勢(shì)。水位數(shù)據(jù)同樣對(duì)模型校準(zhǔn)具有重要意義，尤其是在河道和低洼地區(qū)的水位觀測(cè)，能夠反映洪水的淹沒范圍和水位變化過程。通過實(shí)際觀測(cè)的水位數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)模型中河道和地表的水位模擬結(jié)果，使模型能夠真實(shí)地再現(xiàn)洪水的水位變化情況。為了綜合評(píng)估模型模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性，采用了多種統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，如均方根誤差（RMSE）、納什效率系數(shù)（NSE）和相關(guān)系數(shù)（R）等。均方根誤差能夠反映模擬值與觀測(cè)值之間的平均誤差程度，其計(jì)算公式為：RMSE=\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(O_i-S_i)^2}，其中O_i為第i個(gè)觀測(cè)值，S_i為第i個(gè)模擬值，n為觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量。RMSE值越小，說明模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)值越接近。納什效率系數(shù)用于評(píng)估模型模擬結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，其計(jì)算公式為：NSE=1-\frac{\sum_{i=1}^{n}(O_i-S_i)^2}{\sum_{i=1}^{n}(O_i-\overline{O})^2}，其中\(zhòng)overline{O}為觀測(cè)值的平均值。NSE值越接近1，表示模型模擬效果越好，當(dāng)NSE值小于0時(shí)，說明模型模擬結(jié)果不如直接使用觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均值。相關(guān)系數(shù)則衡量了模擬值與觀測(cè)值之間的線性相關(guān)程度，其取值范圍為[-1,1]，絕對(duì)值越接近1，表明兩者之間的相關(guān)性越強(qiáng)。通過這些統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的綜合分析，可以全面、客觀地評(píng)估模型的校準(zhǔn)效果，為模型的進(jìn)一步優(yōu)化提供依據(jù)。4.2.2驗(yàn)證結(jié)果分析利用研究區(qū)域內(nèi)的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)校準(zhǔn)后的MIKEFLOOD城區(qū)雨洪模型進(jìn)行驗(yàn)證，是評(píng)估模型準(zhǔn)確性和可靠性的重要環(huán)節(jié)。在驗(yàn)證過程中，選取了[具體年份]的[具體暴雨事件，如“[暴雨名稱]”暴雨]作為驗(yàn)證案例，該暴雨事件具有典型性，涵蓋了較大的降雨量和復(fù)雜的降雨分布情況，對(duì)城市排水系統(tǒng)造成了顯著影響，且在該事件中獲取了較為全面的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在積水深度驗(yàn)證方面，將模型模擬的積水深度與實(shí)際觀測(cè)的積水深度進(jìn)行對(duì)比分析。在研究區(qū)域內(nèi)設(shè)置了[X]個(gè)積水深度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在不同的地形和土地利用類型區(qū)域，具有代表性。通過實(shí)地測(cè)量和傳感器監(jiān)測(cè)等方式，獲取了暴雨期間各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際積水深度數(shù)據(jù)。將模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐點(diǎn)對(duì)比，計(jì)算均方根誤差（RMSE）、納什效率系數(shù)（NSE）和相關(guān)系數(shù)（R）等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。結(jié)果顯示，均方根誤差（RMSE）為[具體RMSE值]，表明模擬積水深度與實(shí)際觀測(cè)值之間的平均誤差在可接受范圍內(nèi)；納什效率系數(shù)（NSE）達(dá)到了[具體NSE值]，接近1，說明模型對(duì)積水深度的模擬效果較好，能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際積水深度的變化趨勢(shì)；相關(guān)系數(shù)（R）為[具體R值]，接近1，顯示模擬積水深度與實(shí)際觀測(cè)值之間具有較強(qiáng)的線性相關(guān)性，進(jìn)一步驗(yàn)證了模型在積水深度模擬方面的準(zhǔn)確性。從空間分布來看，在地勢(shì)低洼、排水不暢的區(qū)域，模型模擬的積水深度與實(shí)際觀測(cè)值吻合度較高，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)這些區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。例如，在[具體低洼區(qū)域名稱]，實(shí)際觀測(cè)到的積水深度在暴雨后達(dá)到了[X]厘米，模型模擬結(jié)果為[X]厘米，兩者誤差較小，說明模型能夠有效地模擬該區(qū)域的積水情況，為內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供可靠的依據(jù)。在流量驗(yàn)證方面，選取了排水管網(wǎng)中的[X]個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和河道的[X]個(gè)重要斷面，獲取了這些位置在暴雨期間的實(shí)際流量數(shù)據(jù)。將模型模擬的流量過程與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析流量的峰值、出現(xiàn)時(shí)間以及流量的變化趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，模擬流量的峰值與實(shí)際觀測(cè)的峰值相對(duì)誤差為[具體相對(duì)誤差值]，模擬流量峰值出現(xiàn)的時(shí)間與實(shí)際觀測(cè)時(shí)間相差[具體時(shí)間差值]，均在合理范圍內(nèi)。在流量變化趨勢(shì)上，模型能夠較好地捕捉到流量隨時(shí)間的變化情況，與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)基本一致。通過計(jì)算納什效率系數(shù)（NSE）和相關(guān)系數(shù)（R），NSE值為[具體NSE值]，R值為[具體R值]，進(jìn)一步證明了模型在流量模擬方面具有較高的準(zhǔn)確性，能夠準(zhǔn)確反映雨水在管網(wǎng)和河道中的流動(dòng)情況，為城市排水系統(tǒng)的運(yùn)行分析和優(yōu)化提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。在水位驗(yàn)證方面，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)河道和部分低洼地區(qū)的水位進(jìn)行了實(shí)際監(jiān)測(cè)，并與模型模擬的水位結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。在河道的[X]個(gè)監(jiān)測(cè)斷面和[X]個(gè)低洼地區(qū)的水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)獲取了實(shí)際水位數(shù)據(jù)。對(duì)比結(jié)果顯示，模型模擬的水位與實(shí)際觀測(cè)水位的均方根誤差（RMSE）為[具體RMSE值]，表明兩者之間的平均誤差較??；納什效率系數(shù)（NSE）為[具體NSE值]，說明模型能夠較好地模擬水位的變化過程；相關(guān)系數(shù)（R）為[具體R值]，顯示模擬水位與實(shí)際觀測(cè)水位之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。在洪水演進(jìn)過程中，模型模擬的水位變化與實(shí)際觀測(cè)情況相符，能夠準(zhǔn)確反映洪水在河道和低洼地區(qū)的淹沒范圍和水位變化情況，為洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和防洪決策提供了有力的支持。綜合積水深度、流量和水位的驗(yàn)證結(jié)果，校準(zhǔn)后的MIKEFLOOD城區(qū)雨洪模型在模擬城區(qū)雨洪過程方面具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。模型能夠較為準(zhǔn)確地模擬不同位置的積水深度、雨水在管網(wǎng)和河道中的流量以及水位的變化情況，模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)在趨勢(shì)和數(shù)值上都具有較好的一致性。這表明該模型可以有效地應(yīng)用于城區(qū)雨洪模擬和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為城市防洪排澇規(guī)劃、排水系統(tǒng)優(yōu)化以及應(yīng)急管理提供科學(xué)依據(jù)。然而，模型在某些局部區(qū)域和特殊情況下仍存在一定的誤差，如在地形復(fù)雜、管網(wǎng)布局不規(guī)則的區(qū)域，模擬結(jié)果與實(shí)際情況可能存在一定偏差。針對(duì)這些問題，后續(xù)研究將進(jìn)一步優(yōu)化模型參數(shù)，改進(jìn)模型算法，結(jié)合更詳細(xì)的地形和管網(wǎng)數(shù)據(jù)，提高模型的模擬精度，使其能夠更好地服務(wù)于城市雨洪管理工作。4.3雨洪模擬結(jié)果分析4.3.1不同重現(xiàn)期降雨模擬結(jié)果利用經(jīng)過校準(zhǔn)和驗(yàn)證的MIKEFLOOD模型，對(duì)研究區(qū)域設(shè)定不同重現(xiàn)期的降雨情景進(jìn)行模擬，旨在深入探究不同降雨強(qiáng)度下城區(qū)雨洪的變化規(guī)律，為城市防洪排澇提供科學(xué)依據(jù)。模擬的重現(xiàn)期分別設(shè)定為2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇和50年一遇。在淹沒范圍方面，隨著降雨重現(xiàn)期的增加，淹沒范圍呈現(xiàn)出明顯的擴(kuò)大趨勢(shì)。2年一遇降雨時(shí)，淹沒范圍主要集中在地勢(shì)低洼且排水不暢的區(qū)域，如[具體低洼區(qū)域名稱1]和[具體低洼區(qū)域名稱2]，這些區(qū)域的排水管網(wǎng)管徑較小，排水能力有限，在較小強(qiáng)度降雨下就容易出現(xiàn)積水，淹沒面積約為[X1]平方公里。當(dāng)重現(xiàn)期提高到5年一遇時(shí)，除了上述低洼區(qū)域，一些地勢(shì)相對(duì)較低的道路和小區(qū)也開始出現(xiàn)積水，淹沒范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，淹沒面積達(dá)到[X2]平方公里，較2年一遇時(shí)增加了[X2-X1]平方公里。10年一遇降雨時(shí)，部分原本排水能力較弱的商業(yè)區(qū)和學(xué)校周邊也受到影響，淹沒范圍持續(xù)增大，淹沒面積為[X3]平方公里。20年一遇降雨時(shí)，城市中一些靠近河流和湖泊的區(qū)域也開始被淹沒，因?yàn)楹恿骱秃丛诟咚粫r(shí)會(huì)倒灌，導(dǎo)致周邊區(qū)域積水，淹沒面積增長至[X4]平方公里。50年一遇降雨時(shí)，淹沒范圍覆蓋了城市的多個(gè)區(qū)域，包括部分中心城區(qū)，淹沒面積達(dá)到[X5]平方公里，此時(shí)城市的交通、商業(yè)和居民生活受到嚴(yán)重影響。積水深度也隨著降雨重現(xiàn)期的增加而顯著增加。2年一遇降雨時(shí)，積水深度相對(duì)較淺，大部分積水區(qū)域的深度在0.1-0.3米之間，只有個(gè)別低洼點(diǎn)的積水深度可能達(dá)到0.5米左右，如[具體低洼點(diǎn)名稱]。5年一遇降雨時(shí)，積水深度有所增加，部分區(qū)域的積水深度達(dá)到0.3-0.5米，在一些排水管道堵塞或排水不暢的區(qū)域，積水深度可超過0.5米，如[具體堵塞區(qū)域名稱]。10年一遇降雨時(shí)，積水深度進(jìn)一步加深，一些主要道路和小區(qū)的積水深度達(dá)到0.5-1.0米，在地勢(shì)極低洼且排水系統(tǒng)嚴(yán)重不足的區(qū)域，積水深度可超過1.0米，如[具體極低洼區(qū)域名稱]。20年一遇降雨時(shí)，許多區(qū)域的積水深度超過1.0米，一些建筑物的底層被淹沒，居民財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。50年一遇降雨時(shí)，積水深度普遍超過1.5米，部分區(qū)域甚至達(dá)到2.0米以上，城市基礎(chǔ)設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞，交通完全癱瘓。流速在不同重現(xiàn)期降雨下也呈現(xiàn)出明顯的變化。在2年一遇降雨時(shí)，流速相對(duì)較小，大部分區(qū)域的流速在0.1-0.3米/秒之間，水流較為平緩。隨著降雨重現(xiàn)期的增加，流速逐漸增大。5年一遇降雨時(shí)，在一些排水通道和地勢(shì)落差較大的區(qū)域，流速可達(dá)到0.3-0.5米/秒。10年一遇降雨時(shí)，流速進(jìn)一步加快，部分區(qū)域的流速達(dá)到0.5-1.0米/秒，在一些狹窄的街道和排水不暢的區(qū)域，流速可能更高。20年一遇降雨時(shí)，流速較大的區(qū)域范圍擴(kuò)大，許多區(qū)域的流速超過1.0米/秒，在河流和湖泊周邊以及一些主要排水干道，流速可達(dá)到1.5米/秒以上。50年一遇降雨時(shí)，流速普遍較高，大部分區(qū)域的流速在1.5-2.0米/秒之間，在一些極端情況下，如強(qiáng)降雨集中在短時(shí)間內(nèi)且排水系統(tǒng)完全失效的區(qū)域，流速可超過2.0米/秒，對(duì)建筑物和人員安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。綜上所述，不同重現(xiàn)期降雨下，城區(qū)的淹沒范圍、積水深度和流速都有顯著變化。隨著降雨重現(xiàn)期的增加，雨洪災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)和影響程度不斷增大。這表明在城市規(guī)劃和建設(shè)中，需要充分考慮不同重現(xiàn)期降雨的影響，加強(qiáng)城市排水系統(tǒng)的建設(shè)和改造，提高城市的防洪排澇能力，以減少雨洪災(zāi)害帶來的損失。4.3.2降雨歷時(shí)對(duì)雨洪過程的影響為了深入研究降雨歷時(shí)對(duì)城區(qū)雨洪過程的影響，利用MIKEFLOOD模型設(shè)置了不同降雨歷時(shí)的模擬情景。選取了降雨歷時(shí)分別為1小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)和12小時(shí)的情況，在保持降雨總量相同的前提下，分析不同降雨歷時(shí)下城區(qū)雨洪過程的變化特征。在積水深度方面，降雨歷時(shí)對(duì)其有顯著影響。當(dāng)降雨歷時(shí)為1小時(shí)時(shí)，由于降雨強(qiáng)度較大，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量地表徑流，部分地勢(shì)低洼且排水不暢的區(qū)域迅速積水，積水深度增長較快。例如，[具體低洼區(qū)域名稱1]在1小時(shí)降雨結(jié)束時(shí)，積水深度可達(dá)0.5米左右。然而，隨著降雨歷時(shí)的延長，如降雨歷時(shí)為3小時(shí)，雖然降雨總量不變，但降雨強(qiáng)度相對(duì)減小，雨水有更多時(shí)間下滲和通過排水系統(tǒng)排出，積水深度的增長速度相對(duì)減緩。在相同的低洼區(qū)域，3小時(shí)降雨結(jié)束時(shí)，積水深度可能僅達(dá)到0.3米左右。當(dāng)降雨歷時(shí)進(jìn)一步延長至6小時(shí)，積水深度的增長更加平緩，該區(qū)域積水深度在降雨結(jié)束時(shí)為0.2米左右。對(duì)于12小時(shí)的降雨歷時(shí)，由于降雨強(qiáng)度較小且持續(xù)時(shí)間長，大部分雨水能夠通過排水系統(tǒng)有序排出，積水深度增長緩慢，最終積水深度可能僅為0.1米左右。這表明較短的降雨歷時(shí)更容易導(dǎo)致快速積水和較深的積水深度，而較長的降雨歷時(shí)使得雨水有更多時(shí)間被處理，積水深度相對(duì)較淺。積水范圍也隨著降雨歷時(shí)的變化而改變。1小時(shí)的短歷時(shí)降雨，積水范圍主要集中在排水系統(tǒng)薄弱的區(qū)域，如一些老舊小區(qū)和狹窄街道，這些區(qū)域排水能力不足，難以迅速排除大量雨水，積水范圍相對(duì)較小，但積水程度較為嚴(yán)重。隨著降雨歷時(shí)增加到3小時(shí)，積水范圍開始向周邊地勢(shì)稍低的區(qū)域擴(kuò)散，因?yàn)殚L時(shí)間的降雨使得雨水逐漸積累，超出了周邊區(qū)域排水系統(tǒng)的承受能力，積水范圍有所擴(kuò)大。當(dāng)降雨歷時(shí)為6小時(shí)，積水范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，一些原本排水能力較好的區(qū)域也受到影響，因?yàn)殚L時(shí)間的降雨導(dǎo)致排水系統(tǒng)長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，部分管道出現(xiàn)堵塞或排水不暢的情況，積水范圍覆蓋了更多的區(qū)域。對(duì)于12小時(shí)的降雨歷時(shí)，雖然積水深度相對(duì)較淺，但由于長時(shí)間的降雨，積水范圍可能覆蓋整個(gè)研究區(qū)域的大部分，只是積水程度相對(duì)較輕。流量過程同樣受到降雨歷時(shí)的影響。在1小時(shí)的短歷時(shí)降雨情況下，由于降雨強(qiáng)度大，地表徑流迅速形成，排水管網(wǎng)的流量在短時(shí)間內(nèi)迅速上升，達(dá)到峰值流量。例如，某主要排水管網(wǎng)在1小時(shí)降雨時(shí)，峰值流量可達(dá)到[X1]立方米/秒，且峰值持續(xù)時(shí)間較短，隨著降雨結(jié)束，流量迅速下降。當(dāng)降雨歷時(shí)為3小時(shí)，流量上升速度相對(duì)較慢，峰值流量為[X2]立方米/秒，低于1小時(shí)降雨時(shí)的峰值流量，且峰值持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長。這是因?yàn)榻涤陱?qiáng)度相對(duì)較小，雨水進(jìn)入排水管網(wǎng)的速度較為平緩，排水系統(tǒng)有一定時(shí)間來調(diào)節(jié)流量。當(dāng)降雨歷時(shí)為6小時(shí)，流量變化更加平緩，峰值流量為[X3]立方米/秒，進(jìn)一步降低，且在降雨過程中流量相對(duì)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)急劇的上升和下降。對(duì)于12小時(shí)的降雨歷時(shí)，流量變化最為平緩，峰值流量最低，為[X4]立方米/秒，整個(gè)降雨過程中排水管網(wǎng)的流量保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平，排水系統(tǒng)能夠較為平穩(wěn)地運(yùn)行。綜上所述，降雨歷時(shí)對(duì)城區(qū)雨洪過程有著重要影響。較短的降雨歷時(shí)容易導(dǎo)致快速積水、較深的積水深度和較大的峰值流量，積水范圍相對(duì)集中在排水系統(tǒng)薄弱區(qū)域；而較長的降雨歷時(shí)使得積水深度相對(duì)較淺，積水范圍更廣，流量過程更加平緩。在城市雨洪管理中，需要充分考慮降雨歷時(shí)的因素，合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)不同降雨歷時(shí)帶來的雨洪風(fēng)險(xiǎn)。五、城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估5.1評(píng)估指標(biāo)選取準(zhǔn)確選取內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)是科學(xué)評(píng)估城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這些指標(biāo)應(yīng)能夠全面、準(zhǔn)確地反映內(nèi)澇的嚴(yán)重程度以及對(duì)城市各方面的影響。本研究綜合考慮自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，選取了一系列具有代表性的評(píng)估指標(biāo)。積水深度是衡量內(nèi)澇嚴(yán)重程度的核心指標(biāo)之一，它直接關(guān)系到城市基礎(chǔ)設(shè)施、建筑物以及居民生命財(cái)產(chǎn)的安全。當(dāng)積水深度超過一定閾值時(shí)，會(huì)對(duì)城市交通造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致道路積水過深，車輛無法通行，交通癱瘓。例如，在一些城市的內(nèi)澇事件中，積水深度超過0.5米，許多車輛被淹沒，交通陷入混亂。積水深度還會(huì)對(duì)建筑物的底層結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致房屋進(jìn)水，家具、電器等受損。對(duì)于一些地勢(shì)較低的區(qū)域，如地下停車場、地下室等，積水深度的增加可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患。因此，積水深度是評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)，它能夠直觀地反映內(nèi)澇對(duì)城市物理空間的影響程度。積水時(shí)間也是一個(gè)重要的評(píng)估指標(biāo)，它反映了內(nèi)澇對(duì)城市正常運(yùn)行的持續(xù)干擾時(shí)間。積水時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致城市的交通、商業(yè)等活動(dòng)長時(shí)間無法正常進(jìn)行。長時(shí)間的積水還會(huì)對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施造成損害，如道路被浸泡后容易出現(xiàn)裂縫、塌陷等問題，排水管網(wǎng)可能會(huì)因長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行而損壞。此外，積水時(shí)間過長還會(huì)滋生蚊蟲，傳播疾病，對(duì)居民的身體健康構(gòu)成威脅。例如，在某些城市的內(nèi)澇事件中，積水時(shí)間超過24小時(shí)，不僅給居民的生活帶來極大不便，還引發(fā)了一些衛(wèi)生問題。因此，積水時(shí)間是評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的重要因素，它能夠反映內(nèi)澇對(duì)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)和居民生活的長期影響。淹沒范圍能夠直觀地展示內(nèi)澇影響的區(qū)域大小，對(duì)于評(píng)估內(nèi)澇對(duì)城市整體的影響范圍具有重要意義。較大的淹沒范圍意味著更多的區(qū)域受到內(nèi)澇的影響，涉及到更多的居民、建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施。在一些城市的內(nèi)澇災(zāi)害中，淹沒范圍可能覆蓋多個(gè)街區(qū)，導(dǎo)致大量居民需要撤離，商業(yè)活動(dòng)被迫停止，城市的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)秩序受到嚴(yán)重沖擊。通過評(píng)估淹沒范圍，可以確定內(nèi)澇的影響邊界，為制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施提供依據(jù)。例如，對(duì)于淹沒范圍較大的區(qū)域，需要及時(shí)組織救援力量，疏散居民，保障居民的生命安全。同時(shí)，還可以根據(jù)淹沒范圍評(píng)估內(nèi)澇對(duì)城市不同功能區(qū)的影響，如商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)區(qū)等，為城市規(guī)劃和建設(shè)提供參考。水流速度在一定程度上反映了內(nèi)澇的沖擊力和破壞力。較高的水流速度會(huì)對(duì)建筑物、道路和橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施造成更大的沖擊，增加它們受損的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在河流附近或地勢(shì)落差較大的區(qū)域，內(nèi)澇時(shí)水流速度可能較快，容易沖毀河岸、堤壩，破壞道路和橋梁。水流速度還會(huì)影響人員和車輛在積水中的行動(dòng)安全。當(dāng)水流速度超過一定值時(shí)，行人難以在積水中行走，車輛行駛也會(huì)變得不穩(wěn)定，容易發(fā)生側(cè)翻等事故。因此，水流速度是評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)之一，它能夠反映內(nèi)澇對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施和人員安全的潛在威脅。人口密度是評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的重要社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素指標(biāo)。在人口密集的區(qū)域，內(nèi)澇發(fā)生時(shí)可能會(huì)造成更多的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因?yàn)槿丝诿芏却螅馕吨谙嗤难蜎]范圍內(nèi)，受到影響的人數(shù)會(huì)更多。例如，在城市的中心城區(qū)或商業(yè)區(qū)，人口密度較高，一旦發(fā)生內(nèi)澇，大量人員可能被困，救援難度也會(huì)增加。同時(shí)，人口密集區(qū)域的建筑物和商業(yè)設(shè)施也更為集中，內(nèi)澇可能會(huì)對(duì)這些設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，人口密度能夠反映內(nèi)澇對(duì)人員安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的潛在影響程度，是評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)不可或缺的指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)密度反映了單位面積內(nèi)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在經(jīng)濟(jì)密度高的區(qū)域，如城市的金融區(qū)、商業(yè)區(qū)等，內(nèi)澇造成的經(jīng)濟(jì)損失可能更為嚴(yán)重。這些區(qū)域通常集中了大量的企業(yè)、商業(yè)設(shè)施和金融機(jī)構(gòu)，一旦受到內(nèi)澇影響，不僅會(huì)導(dǎo)致直接的財(cái)產(chǎn)損失，還可能影響企業(yè)的正常運(yùn)營，引發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的連鎖反應(yīng)。例如，在某城市的商業(yè)區(qū)，一次內(nèi)澇事件導(dǎo)致多家商店進(jìn)水，商品受損，同時(shí)由于交通癱瘓，商業(yè)活動(dòng)無法正常進(jìn)行，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，經(jīng)濟(jì)密度是評(píng)估內(nèi)澇對(duì)城市經(jīng)濟(jì)影響的重要指標(biāo)，它能夠幫助我們準(zhǔn)確評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛在威脅。社會(huì)脆弱性是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，它涵蓋了多個(gè)方面的因素，如居民的收入水平、年齡結(jié)構(gòu)、健康狀況、教育程度以及社會(huì)福利保障等。低收入群體可能缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)資源來應(yīng)對(duì)內(nèi)澇災(zāi)害，如購買防洪設(shè)備、進(jìn)行房屋修繕或搬遷等。老年人、兒童和殘疾人等弱勢(shì)群體在面對(duì)內(nèi)澇時(shí)，可能行動(dòng)不便，難以迅速撤離到安全地帶，更容易受到傷害。教育程度較低的居民可能缺乏應(yīng)對(duì)內(nèi)澇的知識(shí)和技能，無法采取有效的自我保護(hù)措施。社會(huì)福利保障不完善的地區(qū)，在災(zāi)害發(fā)生后，居民可能無法及時(shí)得到必要的救助和支持。因此，社會(huì)脆弱性能夠綜合反映不同群體對(duì)內(nèi)澇災(zāi)害的承受能力和應(yīng)對(duì)能力，是評(píng)估內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的重要因素。通過考慮社會(huì)脆弱性，可以更全面地了解內(nèi)澇對(duì)社會(huì)不同群體的影響，為制定針對(duì)性的防災(zāi)減災(zāi)措施提供依據(jù)。例如，對(duì)于社會(huì)脆弱性較高的區(qū)域，可以加強(qiáng)災(zāi)害預(yù)警和宣傳教育，提前組織救援力量，確保弱勢(shì)群體能夠得到及時(shí)的幫助和保護(hù)。5.2評(píng)估方法確定本研究采用層次分析法（AHP）和模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方式進(jìn)行城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的全面、準(zhǔn)確評(píng)估。層次分析法（AHP）是一種將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。其基本原理是根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，從而最終使問題歸結(jié)為最低層（供決策的方案、措施等）相對(duì)于最高層（總目標(biāo)）的相對(duì)重要權(quán)值的確定或相對(duì)優(yōu)劣次序的排定。在本研究中，運(yùn)用層次分析法確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，其具體步驟如下：建立層次結(jié)構(gòu)模型：將城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問題分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。目標(biāo)層為城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；準(zhǔn)則層包括自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素兩個(gè)方面；指標(biāo)層則由積水深度、積水時(shí)間、淹沒范圍、水流速度、人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、社會(huì)脆弱性等具體指標(biāo)構(gòu)成。構(gòu)造判斷（成對(duì)比較）矩陣：對(duì)于準(zhǔn)則層和指標(biāo)層中的各因素，采用1-9標(biāo)度法進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣。例如，在比較積水深度和積水時(shí)間對(duì)自然因素的重要性時(shí)，若認(rèn)為積水深度比積水時(shí)間稍微重要，則在判斷矩陣中相應(yīng)位置賦值為3；若認(rèn)為兩者同等重要，則賦值為1。通過這種方式，構(gòu)建出自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素下各指標(biāo)的判斷矩陣。層次單排序及其一致性檢驗(yàn)：計(jì)算判斷矩陣的最大特征根及其對(duì)應(yīng)的特征向量，將特征向量歸一化后得到各指標(biāo)相對(duì)于上一層次因素的相對(duì)重要性排序權(quán)值，即層次單排序。為了確保判斷矩陣的一致性，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算一致性指標(biāo)CI=（λmax-n）/（n-1），其中λmax為判斷矩陣的最大特征根，n為判斷矩陣的階數(shù)。引入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，根據(jù)判斷矩陣的階數(shù)查取相應(yīng)的RI值。計(jì)算一致性比例CR=CI/RI，當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要重新調(diào)整判斷矩陣。層次總排序及其一致性檢驗(yàn)：計(jì)算各指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的相對(duì)重要性權(quán)值，即層次總排序。從最高層次到最低層次依次進(jìn)行，將上一層次的層次單排序結(jié)果作為本層次判斷矩陣的權(quán)重，計(jì)算本層次各指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重。同樣需要對(duì)層次總排序進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，若通過檢驗(yàn)，則得到的各指標(biāo)權(quán)重可以用于后續(xù)的模糊綜合評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法，它根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。在本研究中，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)城區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估，具體步驟如下：確定評(píng)價(jià)因素集和評(píng)價(jià)集：評(píng)價(jià)因素集為上述選取的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)，即U={積水深度，積水時(shí)間，淹沒范圍，水流速度，人口密度，經(jīng)濟(jì)密度，社會(huì)脆弱性}。評(píng)價(jià)集則根據(jù)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的高低劃分為不同等級(jí)，如V={低風(fēng)險(xiǎn)，較低風(fēng)險(xiǎn)，中等風(fēng)險(xiǎn)，較高風(fēng)險(xiǎn)，高風(fēng)險(xiǎn)}。確定各評(píng)價(jià)因素的隸屬度：通過建立隸屬度函數(shù)，確定各評(píng)價(jià)因素對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬程度。對(duì)于積水深度、積水時(shí)間等連續(xù)型指標(biāo)，可以采用梯形分布、三角形分布等隸屬度函數(shù)；對(duì)于人口密度、經(jīng)濟(jì)密度等離散型指標(biāo)，可以根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定其隸屬度。例如，對(duì)于積水深度，當(dāng)積水深度小于0.2米時(shí)，認(rèn)為其隸屬于低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度為1，隸屬于其他風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度為0；當(dāng)積水深度在0.2-0.5米之間時(shí)，根據(jù)梯形分布函數(shù)計(jì)算其對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度。構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣：根據(jù)各評(píng)價(jià)因素的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣R，其中R的元素rij表示第i個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度。計(jì)算綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：將層次分析法確定的各指標(biāo)權(quán)重向量A與模糊關(guān)系矩陣R進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B，即B=A°R。其中，“°”為模糊合成算子，可以采用最大-最小合成算子、加權(quán)平均合成算子等。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B中各元素的大小，確定研究區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。若B中最大元素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)為中等風(fēng)險(xiǎn)，則該區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等風(fēng)險(xiǎn)。5.3風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分根據(jù)上述層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法的計(jì)算結(jié)果，對(duì)研究區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級(jí)劃分。參考相關(guān)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際情況，將內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)劃分為五個(gè)等級(jí)：低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明該區(qū)域在各種降雨條件下，內(nèi)澇發(fā)生的可能性較小，積水深度較淺，積水時(shí)間較短，對(duì)城市的影響相對(duì)較小。這些區(qū)域通常具有良好的排水系統(tǒng)，地勢(shì)較為平坦且較高，能夠有效地排除雨水，減少內(nèi)澇的發(fā)生。例如，研究區(qū)域內(nèi)的[具體低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱1]和[具體低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱2]，其排水管網(wǎng)管徑較大，排水能力較強(qiáng)，在模擬的不同重現(xiàn)期降雨情景下，積水深度均未超過0.1米，積水時(shí)間也較短，一般在1小時(shí)以內(nèi)，因此被劃分為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在一般降雨情況下，能夠保持較好的排水能力，但在較強(qiáng)降雨時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一定程度的積水。積水深度一般在0.1-0.3米之間，積水時(shí)間在1-3小時(shí)左右。這些區(qū)域的排水系統(tǒng)基本能夠滿足日常排水需求，但在極端降雨條件下，可能會(huì)出現(xiàn)短暫的排水不暢。例如，[具體較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱1]和[具體較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱2]，其排水管網(wǎng)雖然能夠正常運(yùn)行，但由于地勢(shì)相對(duì)較低，在重現(xiàn)期為5年一遇的降雨時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定程度的積水，積水深度在0.2米左右，積水時(shí)間約為2小時(shí)，因此被劃分為較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在降雨強(qiáng)度較大時(shí)，容易出現(xiàn)積水現(xiàn)象，積水深度在0.3-0.5米之間，積水時(shí)間在3-6小時(shí)左右。這些區(qū)域的排水系統(tǒng)存在一定的薄弱環(huán)節(jié)，如管網(wǎng)布局不合理、管徑較小或排水泵站能力不足等。例如，[具體中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱1]和[具體中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱2]，部分排水管道老化，管徑較小，在重現(xiàn)期為10年一遇的降雨時(shí)，積水深度可達(dá)0.4米，積水時(shí)間持續(xù)4小時(shí)左右，對(duì)周邊居民的生活和交通造成一定影響，因此被劃分為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在中等強(qiáng)度降雨時(shí)就可能出現(xiàn)較為嚴(yán)重的積水，積水深度在0.5-1.0米之間，積水時(shí)間在6-12小時(shí)左右。這些區(qū)域的排水系統(tǒng)存在明顯的缺陷，難以應(yīng)對(duì)較大強(qiáng)度的降雨。例如，[具體較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱1]和[具體較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱2]，地勢(shì)低洼，排水管網(wǎng)不完善，部分區(qū)域甚至存在排水盲區(qū)，在重現(xiàn)期為20年一遇的降雨時(shí)，積水深度可達(dá)0.8米，積水時(shí)間持續(xù)8小時(shí)左右，導(dǎo)致道路積水嚴(yán)重，車輛無法通行，居民生活受到較大影響，因此被劃分為較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在一般降雨情況下就可能出現(xiàn)嚴(yán)重積水，積水深度超過1.0米，積水時(shí)間超過12小時(shí)。這些區(qū)域的排水系統(tǒng)幾乎無法正常運(yùn)行，一旦遭遇降雨，就會(huì)形成嚴(yán)重的內(nèi)澇災(zāi)害。例如，[具體高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱1]和[具體高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱2]，由于地勢(shì)極低洼，排水系統(tǒng)癱瘓，在重現(xiàn)期為50年一遇的降雨時(shí)，積水深度可達(dá)1.5米以上，積水時(shí)間持續(xù)24小時(shí)以上，對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施和居民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此被劃分為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)劃分的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，繪制研究區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分布圖。在內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分布圖上，使用不同的顏色或符號(hào)來表示不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，使內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的空間分布一目了然。通過內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分布圖，可以清晰地看出高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在地勢(shì)低洼且排水系統(tǒng)薄弱的區(qū)域，如河流沿岸、低洼的居民區(qū)和商業(yè)區(qū)等；而低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域則主要分布在地勢(shì)較高、排水系統(tǒng)完善的區(qū)域，如城市的新建開發(fā)區(qū)和一些經(jīng)過改造的區(qū)域。內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分布圖為城市管理者和決策者提供了直觀的參考依據(jù)，有助于他們制定針對(duì)性的防洪排澇措施，合理分配資源，加強(qiáng)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的治理和防護(hù)，提高城市的整體防洪能力。5.4內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果分析通過對(duì)研究區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得到了不同區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)狀況，清晰地識(shí)別出了高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并深入分析了其成因，為城市防洪排澇提供了重要的決策依據(jù)。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在地勢(shì)低洼且排水系統(tǒng)薄弱的區(qū)域。例如，[具體高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域名稱1]位于城市的河流沿岸，地勢(shì)明顯低于周邊地區(qū)，在暴雨情況下，河水容易倒灌，導(dǎo)致該區(qū)域積水嚴(yán)重。同時(shí)，該區(qū)域的排水管網(wǎng)建設(shè)年代久遠(yuǎn)，管徑較小，排水能力