郑州市洪涝模拟模型研究

摘 要：郑州市位于山前平原地带，受气候和地形条件影响，历史上极端暴雨频发，洪涝灾害十分严重，是国家防办公布的３１ 个重点防洪城市之一。针对郑州市区开展洪涝分析，是服务郑州市防洪排涝，保障郑州市经济社会全面、协调、可持续发展的需要。采用ＭＩＫＥ 系列模型，考虑复杂构筑物和内河水系河网的影响，在城市降雨产流模拟、大区域汇流及洪水演进模拟、城市地下管网排水模拟等关键技术研究的基础上，构建郑州市洪涝模拟模型，并利用２０１１ 年、２０１５ 年和２０２１ 年实测暴雨洪水资料进行了模型率定和验证。结果表明：模型模拟效果较好，计算结果与实测结果相差不大，可用于郑州市洪涝模拟评估。

关键词：洪涝模拟评估；山前平原地带；耦合模型；郑州市

中图分类号：ＴＶ１２２；ＴＶ１３１．２ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．００８

引用格式：罗秋实，沈洁，李舒．郑州市洪涝模拟模型研究［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（７）：４２－４７，７８．

０ 引言

受城市化进程加快及全球气候变化的影响，全球极端气象事件总体呈现增多增强趋势，由暴雨引起的城市洪涝问题日趋严重，多灾并发特征十分明显［１－３］ 。

城市洪涝受市区土地利用、河道、地下管网、立交泵站、复杂构筑物等多种因素影响，产汇流条件和孕灾环境非常复杂。城市洪涝研究一直是学者关注的焦点，常用的分析方法有历史灾情数理统计法、指标体系法、水文水力学模型与仿真模拟法［４］ 。历史灾情数理统计法计算简单，但在应用上具有一定的局限性，且用历史资料预测未来灾害风险发生的概率，可能存在一致性的问题。指标体系法在精度要求不高的大尺度风险评估中应用广泛，但在精度要求较高的小尺度研究中应用较少。水文水力学模型与仿真模拟法主要是通过设置不同频率暴雨情景，利用流域产汇流模型以及洪水演进模型的数值模拟计算，推求不同情景下暴雨可能引起的城市洪涝的淹没范i6xgcrINyY57ECihnLyocQ==围、淹没水深以及淹没历时等，其中水动力模型方法具有较强的物理基础，能直接考虑各个水文要素的相互作用及其时空变异规律，模拟精度高，因此在城市洪涝分析中具有良好的应用前景。

提高城市暴雨洪涝模型可靠性与实用性的关键是在科学认识城市暴雨洪涝水文水动力学机制的基础上，提出合理的数学模型及其求解方法，实现建模机制优化和解决精细化模拟的计算效率问题［５］ 。本文选取国家防办公布的３１ 个重点防洪城市之一的郑州市，选择当前数值模拟技术较为成熟的ＭＩＫＥ 系列软件，采用ＭＩＫＥ１１、ＭＩＫＥ２１ 和ＭＩＫＥ ＵＲＢＡＮ 分别构建河道一维、地面二维和地下管网模型，采用ＭＩＫＥ ＦＬＯＯＤ进行耦合，构建集城区地面、内河、湖泊和地下管网于一体的郑州市洪涝模拟模型，并采用２０１１ 年、２０１５ 年和２０２１ 年实测暴雨洪水资料进行模型率定和验证，以构建的模型为工具，预测不同频率暴雨洪水下城市内涝灾害发生的区域、风险等级等，做好提前防控，以减小可能带来的灾害损失。