[00150832]广州市中心城区暴雨内涝监测预警技术研究

1、课题来源与背景：本课题来源于广州市科技计划项目“广州市中心城区暴雨内涝监测预警技术研究”（编号：201803030021）。近年来,随着社会经济的快速发展,城市规模迅速扩大,城市内涝问题日益突出,城市暴雨内涝灾害持续时间长、发生频率高,内涝灾害已成为对城市经济建设发展和构建和谐社会威胁极大的灾害。本项目借鉴国内外城市内涝治理措施的先进经验,采用现代信息化技术手段,提出广州市城市暴雨内涝在线实时监控与预警预报技术的研究课题,以解决目前广州市内涝监控系统并不完备、预警预报技术落后,不能适应城市快速发展的要求。 2、技术原理及性能指标：（1）研发了超声波多普勒明渠流量计和智慧排水监测流量仪。超声波多普勒明渠流量计采用垂直式超声波多普勒法测出标准断面上的部分流速来换算为整体断面的平均流速,再给予断面地形计算断面流量。适用于污水及有汽泡或杂质的水体,安装于明渠单侧或底部,测量精度高、维护相对简单、性价比高,具有较好的市场应用前景。智慧排水监测流量仪基于超声波多普勒法流量计,不论满管还是非满管情形均可以准确地监测排水管道的流量、流速和水位,仪器采用独特的主机（井下设备）与中继器（井上设备）分体式安装方式,大幅改进无线通信的信号质量和可靠性,并降低井下设备的维护周期,整体系统具有高稳定性、易安装、低功耗、与网络衔接紧密等特点。（2）构建水文水动力耦合的城市洪涝数值模拟模型。开发了基于有限体积法的时空均具有二阶精度的二维非恒定流水动力学模型,提出了基于DLL文件的模型便捷耦合策略,构建了基于SWMM 模型与二维模型的水文水动力耦合的城市洪涝数值模拟模型。耦合模型在实际应用中具有良好的表现,模拟结果与现有的商业软件模拟结果一致,具有较高的精度以及稳定性。（3）研发了广州市中心城区暴雨内涝监测与预警预报系统。以IntelliJ IDEA-2019为开发平台,基于ArcGIS for javascript 组件进行二次开发,研制广州市中心城区暴雨内涝监测与预警预报系统。该系统集成了水文水动力耦合的城市洪涝数值模拟模型与积水扩散模型,采用数字化、可视化显示结果,模拟了不同降雨条件下研究区域各管线节点特征变量的变化过程、积水水深和积水范围,具有良好的精度和可靠性。 3、技术的创造性与先进性：（1）研发基于超声波多普勒法的智慧排水监测流量仪,可以准确地监测满管或非满管情形下排水管道的流量、流速和水位,系统具有高稳定性、易安装、低功耗密等特征。（2）构建基于有限体积法的时空均具有二阶精度的二维水动力学模型,提出了基于DLL文件的模型便捷耦合策略,构建了基于SWMM 模型与二维模型的水文水动力耦合的城市洪涝数值模拟模型。（3）以IntelliJ IDEA-2019为开发平台,研制广州市中心城区暴雨内涝监测与预警预报系统,该系统模拟了不同降雨条件下研究区域各管线节点特征变量的变化过程、积水水深和积水范围。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性：本课题所研发的城市内涝监测与预警预报系统处于成熟阶段,适用于粤港澳大湾区城市洪涝防控规划、设计、建设和评估工作,可为城市洪涝防控规划设计和管理提供技术支撑。 5、应用情况及存在的问题;本课题所得到的研究成果已初步应用于广州市城市洪涝防控等工作中,为广州市城市洪涝防控工作提供一定参考。由于本成果应用性较强,今后努力将其进一步推广到粤港澳大湾区城市洪涝防控工作中,为粤港澳大湾区城市洪涝灾害防控提供技术支撑。 6、历年获奖情况：目前本课题未获奖。