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基于GIS和SWMM的城市暴雨内涝淹没模拟分析
一、引言
城市化进程快速发展，城市内涝问题日益突出。气候变化、土地利用类型变化、河道水系规划和城市化程度等各种因素都引起了城市内涝问题的加剧。因此，城市内涝预测和预警技术的研究和应用已成为城市防汛工作中的重要内容。
基于地理信息系统（GIS）和暴雨径流模型（SWMM）的城市暴雨内涝淹没模拟分析为一种新型的城市内涝预测和预警技术。暴雨径流模型是一种用来模拟城市暴雨径流行为的数学模型，它可以评估雨量和地形等因素对暴雨径流的影响及其对城市内涝的影响。而地理信息系统则能够提供大量的空间信息，如数字高程模型（DEM）、道路、建筑、水系等空间数据的描述和处理，对城市内涝预测和预警具有重要作用。本文将介绍暴雨径流模型和地理信息系统的原理及其应用情况，并分析城市暴雨内涝淹没模拟分析技术在城市防汛工作中的应用实例。
二、暴雨径流模型
暴雨径流模型是一种基于水文过程的计算机模型，采用一系列的方程，对雨量和运动过程进行模拟和分析，评估降雨事件对地表径流和行政区域内其他水资源的影响。在暴雨径流模型中，雨量输入和地形表面坡度数据被用作输入数据，在降雨条件下计算出降雨径流的过程。主要包括以下主要步骤：
1.降雨输入：确定研究区域的密度型降雨数据，以确定暴雨径流的产生。
2.地形描述：建立数字高程模型（DEM），描述地形特征，如起伏、坡度、控制区等。
3.表面承载能力的定义：按照城市内涝的目标或防护标准，定义地面和其他表面的承载能力。
4.外流计算：在不同的时间段内，通过输入的承载能力和降雨量数据计算出电脑模拟的径流。
5.内涝淹没模拟：基于暴雨径流模型计算出的径流，计算区域内的内涝分布，形成内涝淹没模拟图。
三、地理信息系统
地理信息系统（GIS）是一种能够处理和分析空间数据的计算机软件系统。它能够储存和处理数字地形模型、遥感图像、城市地理信息以及社会经济数据等空间信息，利用它们来模拟和分析城市的内涝淹没问题。GIS的空间分析提供了空间数据的消融和增强，包括“盆地汇流”的分析，研究水坝或堤坝的水力学效应和模拟暴雨中的径流过程等。
四、城市暴雨内涝淹没模拟分析技术在城市防汛工作中的应用实例
城市暴雨内涝淹没模拟分析技术在城市防汛工作中，可以通过预测城市内涝情况，预警城市内涝风险，增加防汛效果，保护人民财产安全。下面列举一些城市暴雨内涝淹没模拟分析技术在城市防汛工作中的应用实例。
1.上海市洪水防御和内涝淹没研究
上海市将地理信息系统与暴雨径流模型相结合，利用空间数据和降雨径流数据，预测下雨时的洪水情况和内涝情况。该研究表明了地形、建筑和排水设备等在城市减缓暴雨效应中的作用，为城市内涝淹没灾害防范提供了重要的决策支持。
2.深圳市城市地下排水系统优化设计
深圳市基于GIS和SWMM模型，建立了一个基于空间数据的城市地下排水系统。该研究评估了建筑物特征、道路特征和气象要素对城市内涝影响的贡献，为城市排水系统的设计和优化提供了技术支持。
3.北京市内涝淹没风险评估
北京市通过对GIS和SWMM模型进行整合，可以模拟各种情况下的内涝风险。通过分析地面特征、排水设施和降雨量数据，评估城市内涝淹没风险，并通过实验室测试和实际案例验证，指导市政府的防汛和抗旱工作。
五、结论
综上所述，城市暴雨内涝淹没模拟分析技术可以通过预测城市内涝情况，预警城市内涝风险，增加防汛效果，保护人民财产安全。基于GIS和SWMM模型的城市暴雨内涝淹没模拟分析技术已经成为城市防汛工作中重要的技术手段，在不断发展和改进中不断提高了预警和预测的准确性和效果，对于城市防汛工作具有巨大的作用和广阔的应用前景。