城市覆被变化对雨洪特性的影响机理及其数值模拟研究

城市下垫面的覆被变化是改变城市地表降雨径流形成条件和雨洪运动特性的关键因素。本项目旨在通过模型试验和水动力数值模拟相结合的方法研究城市雨洪产生机理与覆被变化之间的定量关系。首先，通过室内单因子模型试验分析降雨强度、坡度、渗透率、阻力系数和建筑物及其空间分布等因子对雨洪特性的影响，并建立雨洪过程与影响因子之间的关系；其次，建立地表径流与地下渗流的耦合水动力模型，通过实验数据验证和检验模型，通过数值模拟进一步分析和确定雨洪过程与各影响因子间的关系，并分析径流的空间分布。最后，通过模型试验和数学模型全面研究各覆被变化因子对城市雨洪运动特性的影响。相关成果应用于城市雨洪过程模拟，为城市水力学基础研究、城市数值防灾减灾和雨水利用以及土地规划利用理论研究等提供理论和技术支持。

城市化引起的土地利用和覆被变化等改变了城市的降雨径流形成条件，使得雨洪运动特性发生重大变化。本项目通过理论推导，数值计算和试验对城市土地利用和覆被变化进行了研究，并对模型参数的敏感性等进行检验。首先根据城市地表复杂、建筑物较多的特点，通过理论分析建立了适合城市地表径流模拟的孔隙率浅水模型，并采用Godunov方法，建立了适用于任意多边形的非结构网格的城市雨洪径流模型；其次，通过试验研究了模型的各个参数的敏感性；最后应用模型对东南大学九龙湖校区和南京市鼓楼区城市化过程对城市雨洪影响进行模拟分析。