黄国如,陈文杰,喻海军

(1.华南理工大学土木与交通学院,广东 广州 510640；2.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东 广州 510640；3.中国水利水电科学研究院,北京 100038)

随着全球气候变化加剧以及城市化迅速发展,中国城市洪涝问题十分突出,为减少洪涝灾害对城市区域的影响,亟需建立一套高效稳定的城市洪涝模型,对城市区域的暴雨洪涝过程进行模拟,为城市防洪排涝、抢险救灾等提供决策依据[1- 3]。城市雨洪模拟方法主要可归结为水文学方法、水动力学方法以及水文水动力学方法。水文学方法是最早被采用的方法,其基于水文学原理进行流域产汇流计算,结构简单,效率较高,但仅能得到流域出口处的流量过程,无法给出特定位置的水力特征要素；水动力学方法基于网格单元进行地表产流计算,分别利用二维浅水方程和圣维南方程进行地表及排水管网水流汇流计算,该方法计算精度较高,但计算效率较低；而水文水动力学方法集合了上述2种方法的优势,其以子流域为水文响应单元计算地表产汇流,水流进入地下管网后采用水动力学方法进行计算,溢流到地表的水流则采用二维浅水方程进行计算,该方法具有较好的水文学基础,同时计算效率较高[4- 6]。

针对一、二维模型的耦合方式,国内外已有学者研究提出了一些较为符合实际的耦合理论并构建了耦合模型[7- 9]。对于管网模型与地表二维模型耦合,主要存在垂向水流交换,即水流在检查井、雨水篦处的交换。……