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城区暴雨沥涝仿真管理论文
城区暴雨沥涝仿真管理论文 天津市位于海河流域下游，是我国北方重要的工业城市。由于其特殊的地 理位置和低洼的地势条件，加上近几年快速的城市化发展，使天津市的城市沥涝 灾害日趋严重。减轻城市洪涝灾害，已成为天津市发展迫切需要解决的问题。本文开发的天津市城区暴雨沥涝仿真模拟系统，是水利部门首次与气象部 门合作进行的由城市暴雨预报、监测到城市暴雨沥涝仿真模拟的研究，改变了以 往单纯研究城市气象灾害或城市洪涝灾害，为城市洪涝灾害的系统及应用研究作 了非常重要的探索和尝试。
图1仿真模型计算网格 本系统主要包括两大部分：
(1)暴雨沥涝仿真模型。该模型是在国家自然科学基金“八五”重大项目“城 市与工程减灾基础研究”502子专题的研究成果之上[1]，以原有的城市洪涝仿真模 型为基础，在仿真模型中进一步探讨了城市排水系统的模拟，首次实现了城市暴 雨内涝的地面积水模拟与城市管道水体模拟之间的结合，较好地模拟了天津市由 于地面不均匀沉降造成的地势低洼，排水管道能力不足等复杂因素形成的暴雨沥 涝的形成过程，它所提供的市区积水分布范围、积水深度、积水时间等计算结果， 为各级领导减灾决策、市民防灾等提供了很好的依据和参考；
(2)图形信息管理模型。该部分包括图形信息的前后处理模型，其中前处 理部分包括处理降雨资料信息和模型数据信息：它将天津市气象局提供的降雨空 间分布数据离散为仿真模型需要的降雨边界条件，并可按用户的要求任意选取计 算的降雨时间和降雨类型(预报值、监测值或其组合)，后者为仿真模型提供计算 数据的编辑、修改等功能；
后处理部分能够为用户提供暴雨沥涝计算结果的不同 形式的查询，使系统成为完整的、开放式的应用软件，大大提高了仿真模型的实 用性。
1仿真模型 1.1仿真模型的逻辑结构与信息过程天津市暴雨沥涝仿真模型总体结构与 信息流程见图2. 1.2仿真模型的控制运行方式仿真模型的运行主要由初始条件、边界条件及控制参数3个数据文件控制。此外，本模型还将降雨信息作为特殊边界条件。
当选取不同的降雨信息后，模型便采取不同的运行方式，参见图3. (1)预报计算：选取不同的数值预报降雨过程，名字为PR*.DAT,*号分别用 年月日时命名。该过程的空间定义方式是：将天津市区划分为5km×5km的网格， 每个网格的格点有一个预报过程，选取一个降雨预报数据后，系统自动将格点处 的降雨过程插值到仿真模型的网格形心处，作为模型的降雨边界条件，模型即可 计算未来降雨情况下市区的沥涝分布状况；
(2)监测计算：通过雨量监测仪器得到的逐时降雨数据由网络传输进入系 统，名字为AR*.DAT, *号以年月日命名，用户可以任意选取其中的一段(包含若干个逐时的文 件)，由于雨量站的空间位置已知，系统亦可经过处理生成仿真模型计算需要的 数据，进行降雨沥涝的实时监测计算；
图2天津市暴雨沥涝仿真模型结构 (3)预报与监测叠加计算：当在降雨过程中进行模拟计算时，可以选取一 段已知的监测数据，再选取一段数值预报数据，两者叠加后的计算结果可以提供 未来降雨条件下市区沥涝的分布状况，其中监测数据对预报值的替换减小了预报 数据误差对计算结果的影响，使降雨预报和监测的服务作用同时得到发挥。
图3模型三种运行方式框图 1.3仿真模型中排水管网系统模拟方法的改进
