内容简介

《精细化城市雨洪模拟研究》从工具研发和应用分析两个层面对城市雨洪研究进行了具体地阐述，通过综合水文气象精细化观测和物理过程模拟，揭示了建筑物尺度汇流过程对城市水文响应的影响机理和规律，深化了建筑物水文效应的科学认识，有力提高了城市雨洪模拟精度；基于产汇流过程提出了城市雨洪模拟的次网格参数化方案，在保证精度基础上提升了城市雨洪模拟的效率；基于高时空分辨率X波段雷达降雨监测数据，揭示了不同分辨率降雨输入对降雨时空特性表征及洪水过程模拟的影响。本书可供水文、气象等相关专业从业人员参考使用，也可供涉水专业院校师生和对水利事业感兴趣的社会大众参考阅读。

目录

第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1城市雨洪模拟方法

1.2.2建筑物的模型表征

1.2.3模型空间分辨率对城市雨洪模拟的影响

1.2.4降雨空间分辨率对城市雨洪模拟的影响

1.3已有研究的不足

1.4本书研究思路及主要内容

第2章基于网格的城市雨洪模拟方法

2.1城市产汇流过程

2.2gUHM模型

2.2.1模型原理

2.2.2数据需求

2.2.3参数设定

2.2.4应用案例

2.3本章小结

第3章屋面微尺度汇流过程对集水区水文响应的影响

3.1研究方法

3.1.1下垫面情景设置 

3.1.2模型构建

3.1.3降雨情景设计

3.1.4影响评价方法

3.2结果分析

3.2.1下垫面条件对屋面微尺度汇流水文效应的影响

3.2.2降雨条件对屋面微尺度汇流水文效应的影响

3.3结果讨论

3.3.1径流影响机制分析

3.3.2降雨特性对比分析

3.3.3极端影响及其诱发条件分析

3.4本章小结

第4章城市复杂汇流条件下的模型网格尺度效应

4.1研究区域和数据集

4.1.1研究区概况

4.1.2地理分布数据

4.1.3水文气象资料

4.2研究方法

4.2.1清华园gUHM模型构建

4.2.2城市地表汇流特性的分析方法

4.2.3模拟效果评价方法

4.2.4模型关键参数升尺度方法

4.2.5雨水管网的分级概化方案

4.3结果分析与讨论

4.3.1地块内精细化汇流信息缺失的影响

4.3.2片区尺度下模型网格尺度变化的影响

4.3.3参数升尺度结果及其效果评估

4.3.4雨水管网概化对城市雨洪模拟的影响

4.4本章小结

第5章X波段双偏振雷达测雨对城市雨洪模拟的贡献

5.1研究区域和数据集

5.1.1研究区概况

5.1.2地理分布数据

5.1.3降雨数据

5.1.4水文资料

5.2研究方法

5.2.1雷达降雨反演

5.2.2降雨时空特性评价体系

5.2.3清河流域gUHM模型构建

5.2.4城市水文过程的典型尺度界定

5.2.5水文影响评价方法

5.3结果分析

5.3.1降雨空间变异性对径流模拟的影响分析

5.3.2雷达降雨到径流模拟的偏差传播分析

5.3.3降雨空间分辨率的阈值分析

5.3.4不同降雨时空特性的重要性分析

5.4结果讨论

5.5本章小结

第6章总结与展望

6.1主要研究成果

6.2主要创新点

6.3研究的不足与展望

参考文献

在学期间完成的相关学术成果

致谢

前言/序言

城市是国家和地区的政治、经济、文化中心，也是交通、信息、网络枢纽。受全球气候变化影响，极端强降雨的频率、强度明显增加，城市洪涝灾害呈现趋多、趋频、趋强、趋广态势，越来越多的人口和财产被置于洪水威胁之下。城市雨洪模拟是理解城市水文循环、强化城市洪涝管理的重要手段，针对城市降雨下垫面条件复杂，空间变异性显著的特点，深入理解城市水文过程及其尺度效应，研发城市雨洪精细化模拟技术，对进一步提高城市洪涝预报精准度、强化城市洪涝风险应对能力、推动城市韧性发展具有重要的理论意义与实用价值。

曹雪健博士聚焦城市雨洪模拟中建筑物表征方法、模型网格尺度效应、降雨空间分辨率效应等关键问题，利用水文气象精细化观测和物理过程模拟在居民区、校园、流域三个尺度下开展了系统的研究。揭示了建筑物尺度汇流过程对城市水文响应的影响机理和规律，深化了建筑物水文效应的科学认识。基于产汇流过程提出了城市雨洪模拟的次网格参数化方案，在保证精度的基础上提升了城市雨洪模拟的效率； 基于高时空分辨率X波段雷达降雨监测数据，揭示了不同分辨率降雨输入对降雨时空特性表征及洪水过程模拟的影响； 为科学布设立体化降雨监测体系提供了理论依据，为提高城市雨洪模拟精度做出了贡献。

本书全面介绍了上述的研究思路、采用的方法和模型及详细的结果分析，可为相关领域的师生和科研工作者提供有益参考。

清华大学水利水电工程系