雨水洪水危害城市地区的评估,包括覆盖陆路洪水和洪水水平的识别,形成了领土权当局职责的重要组成部分。在过去,此类数据已在“最佳可用”数据上编译,例如现场观察和驻留报告。最近的最近1D雨水网络模型,如Mike Urban(以前的鼠标)或1D-2D(Mike Flood Univers),包括管道和地上流量网络(即主要信道和次要往往流路)的描述提供了更强大的此类评估的基础。这一直通过从机载激光调查(LIDAR)获得的高分辨率和准确的土地水平数据的可用性。然而,由于需要预先定义1D网络中的流动路径,覆风路径的定义在纯1D模型中仍然存在问题。与道路,建筑物,涵洞,围栏等都是城市景观的常见特征,需要准确地定义表面洪水危险的1D模型的建设需要对细节进行很大的关注,这可能并不总是经济。同样,迈克洪水城市模型,其中1D管网与2D表面描述相关联,提供了流程过程的良好描述,但需要时间开发和测试。
DHI已经试验了许多替代方法来评估低概率流量的洪水范围,这些流量基本上忽略了地下排水网络。这些所谓的快速洪水灾害制图(RFHM)评估可以提供一种成本效益高的方法,可以快速有效地绘制最坏情况下的洪水范围,并确定主要的地面流路径。在评估中假定地下排水系统已达到能力,这样就可以通过直接使用MIKE 21二维水动力模型中的LiDAR数据,对地面流动路径进行快速评估。通过在激光雷达表面引入水流,MIKE 21模型能够模拟降雨径流的积累和路径,同时产生整个流域的洪水范围、深度和速度。
在奥克兰地区已经发展和应用了两个主要办法。第一种方法由NSCC开发,利用TP108降雨径流模型为10公顷以下的子集水区生成100年降雨事件的一系列径流水文曲线。生成的水文图作为MIKE 21网格上的“源点”引入,然后水动力模型将其路由到集水区。NSCC模型中使用了非常精细(1m)的网格,以便模型中可以解决道路和快速坡度变化等精细特征。也可以采用较小的流域阈值。例如,DHI测试并比较了10ha阈值和2ha阈值。后者提供了更大范围的洪水范围,但对两种方法共同的部分集水区的洪水水平没有显著影响。
另一种方法是将净降雨量(降雨量减去初始和持续损失)直接应用到模型网格中。在这种方法中,所有的路径都由MIKE 21模型进行,但必须首先处理降雨,以考虑局部存储损失和地表不透水的影响。该方法已在澳大利亚DHI成功应用。
需要决定如何处理地表特征,如交叉排水结构(桥梁和涵洞)和大型建筑。排水结构可以从模型网格中“切断”,假设水头损失最小,或者在另一个极端“封堵”,假设完全封堵,使水流被迫越过路顶。类似地,建筑可以从模型网格中过滤(“裸露的土地”),或者,如果建筑轮廓作为激光雷达调查的一部分,这些可能会被挤压回模型网格中,该网格假定由于建筑而造成运输和存储的完全损失。下图显示了这种方法的一个示例。
由MIKE 21计算的奥克兰北岸怀劳公园100年洪水范围的视图
两种方法都与更详细的洪水制图研究进行了比较,尽管模型假设粗糙,但结果比较非常有利。在NSCC模型中,二维RFHM模型突出了以前在更详细的一维模型中没有确定的洪水易发地区。网格方法的降雨与澳大利亚的详细的一维-二维模型进行了类似的比较,最大水位在更详细的研究的200毫米以内。
RFHM的优点是进行评估的速度,通常比传统的详细模型评估快很多倍,从而节省了成本。DHI迄今已为24个集水区进行评估,面积从170公顷至1300公顷不等。值得注意的是,结果不一定提供确定的洪水危害程度。然而,它可以非常迅速地提供最坏情况下的洪水范围和可能的地面流路径的信息,可以用于优先考虑需要更多详细分析的地区(如MIKE flood URBAN)。
(首次发表于2008年9月的NZWWA杂志)