基于物理机制的城市汇水单元降雨径流特性研究

作者：任梅芳; 宋利祥^*; 庞博; 徐宗学; 陈浩

来源：水利水电技术(中英文), 2023, 54(09): 37-47.

DOI：10.13928/j.cnki.wrahe.2023.09.004

• 城市洪涝
• 数值模型
• Richard方程
• 浅水方程

【目的】城市下垫面透水面与不透水面之间错综复杂的空间关系使得城市地表降水径流关系变得更加复杂，与此同时，现阶段城市产汇流数值模型的产流计算模块仅停留在不透水地面产流量和透水地面产流量简单叠加的阶段。因此，有必要深入开展城市复杂下垫面径流机理研究，以便能够为城市内涝防治与治理提供理论基础和科技支撑。【方法】通过耦合一维垂向土壤水分运动方程和二维地表浅水方程，构建了适用于城市复杂下垫面的产汇流数值模型，结合室外水文观测试验对数值模型参数进行率定与验证。在此基础上，以汇水单元为计算尺度，就不同汇流模式下城市不透水面积比对城市地表产流系数的影响进行了定量描述。【结果】采用多场场地降雨径流监测结果对所建模型参数进行率定，且模型模拟精度验证结果表明，不同降雨径流过程的纳什效率系数分布在0.71～0.88之间，模型模拟效果较好。【结论】研究表明，在不同汇流模式下，不透水面积占比与径流系数呈线性函数关系，“有效不透水型”汇水单元的场次径流系数要略高于“无效不透水型”汇水单元的场次径流系数。

• 单位
  中国城市规划设计研究院; 珠江水利委员会珠江水利科学研究院; 北京师范大学