变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展

熊立华; 闫磊; 李凌琪; 江聪; 杜涛

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

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变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展

熊立华, 闫磊, 李凌琪, 江聪, 杜涛

文章导航 > 水科学进展 > 2017 > 28(6): 930-942

熊立华, 闫磊, 李凌琪, 江聪, 杜涛. 变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展[J]. 水科学进展, 2017, 28(6): 930-942. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

引用本文:

熊立华, 闫磊, 李凌琪, 江聪, 杜涛. 变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展[J]. 水科学进展, 2017, 28(6): 930-942. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

XIONG Lihua, YAN Lei, LI Lingqi, JIANG Cong, DU Tao. Advances in analysis of impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(6): 930-942. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

Citation:

XIONG Lihua, YAN Lei, LI Lingqi, JIANG Cong, DU Tao. Advances in analysis of impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(6): 930-942. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

1.
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;
2.
中国地质大学环境学院, 湖北武汉 430074;
3.
长江水利委员会水文局, 湖北武汉 430010

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51525902；51479139）

详细信息

作者简介:
熊立华(1972-),男,湖北荆门人,教授,博士,主要从事水文与水资源研究。E-mail:xionglh@whu.edu.cn

通讯作者:
闫磊,E-mail:yanl@whu.edu.cn

中图分类号: TV121;TU992;G353.11

Advances in analysis of impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure

1.
State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
2.
School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
3.
Bureau of Hydrology, Changjiang Water Resources Commission, Wuhan 430010, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51525902; No.51479139).

摘要: 近年来，变化环境（气候变化和城镇化）导致城市暴雨的发生频率或强度增加，加剧了城市暴雨洪涝问题。因此，分析变化环境对城市暴雨及排水系统的影响对城市水资源规划管理、市政规划设计和城市防灾减灾有着重要意义。总结了未来高精度降雨预估技术、变化环境下排水系统设计标准等关键问题的研究进展，综述了变化环境下城市短历时暴雨演变规律及变化环境对城市排水系统影响的研究现状，探讨了变化环境对城市短历时暴雨的影响机理，并归纳了当前研究变化环境对城市暴雨及排水系统影响的主要方法。指出今后应重点加强的研究：①加强气候变化和城镇化对城市短历时暴雨影响机制的研究；②提升区域气候模式对城市区域下垫面和大气相互作用的描述能力，并加强公里尺度对流可解析模型在城市气候变化影响研究中的应用；③加强对变化环境下排水系统设计标准的研究；④综合评估气候变化和城镇化对城市排水系统超载、污染物转移和水安全等的影响。
- 变化环境 /
- 非一致性 /
- 城市内涝 /
- 城市短历时暴雨 /
- 城市排水系统
Abstract: In recent years, the problem of urban waterlogging has become more and more serious as the environment has changed through both climate change and urbanization. The fundamental assumption of stationarity in municipal engineering may be invalid because changing environments have changed the frequency and intensity of extreme rainfall in urban areas. For this reason, analysis of the impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure is important to urban water resources management, municipal engineering design, and disaster prevention and mitigation. The present study summarizes the advances in future projection of short-duration (sub-daily) rainfall and design criteria for urban drainage system and also reviews both the evolution of laws concerning urban short-duration rainfall and current research into studies of the impacts of changing environments on drainage infrastructure. We also explored the physical mechanism underlying the impact of changing environments on urban short-duration extreme rainfall. Besides, we summarize the methods for analyzing of impacts of changing environments on urban region and emphasized what type of future research is required:① strengthening physical mechanisms research focusing on impacts of climate change and urbanization on short-duration extreme rainfall; ② improving the capability of climate models to describe the interactions between urban land surface and local climate, and strengthen the applications of kilometer-scale convection-permitting models in urban areas; ③ strengthening the study of design criteria for urban drainage infrastructure in changing environments; and ④ comprehensively evaluating the impacts of changes in extreme rainfall and urbanization on urban drainage infrastructure including pipes' surcharges, pollution and water security.
- changing environment /
- nonstationarity /
- urban waterlogging /
- urban short-duration extreme rainfall /
- urban drainage infrastructure

[1]	陈磊, 周雪辉, 余宇, 郭晨茜, 张潇月, 沈珍瑶. 城镇建成区内涝和非点源污染联合风险评价方法 . 水科学进展, 2023, 34(1): 76-87. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2023.01.008
[2]	鲁帆, 江明, 蒋云钟, 周毓彦, 徐扬. 变化环境下海河流域天然河川径流丰枯概率演变规律 . 水科学进展, 2023, 34(1): 12-20. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2023.01.002
[3]	刘家宏, 石虹远, 梅超, 王浩, 宋天旭, 栾清华. 城市下垫面空间格局对社区尺度内涝过程的影响模拟 . 水科学进展, 2022, 33(6): 881-893. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.06.003
[4]	王船海, 郑世威, 李小宁, 陈凯, 翟月, 华晨, 汪姗, 陈钢. 基于太湖流域模型的城市内涝过程高效模拟 . 水科学进展, 2022, 33(3): 462-473. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.03.010
[5]	任梅芳, 徐宗学, 庞博. 变化环境下城市洪水演变驱动机理——以北京市温榆河为例 . 水科学进展, 2021, 32(3): 345-355. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.03.003
[6]	吴彬, 杜明亮, 穆振侠, 高凡, 沈蕊芯. 1956—2016年新疆平原区地下水资源量变化及其影响因素分析 . 水科学进展, 2021, 32(5): 659-669. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.05.002
[7]	刘家宏, 王佳, 王浩, 梅超. 海绵城市内涝防治系统的功能解析 . 水科学进展, 2020, 31(4): 611-618. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.04.015
[8]	王强, 许有鹏, 王跃峰, 王杰, 周才钰, 傅维军, 赵艳. 中国东部不同特征小流域水文对比观测试验分析 . 水科学进展, 2019, 30(4): 467-476. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.002
[9]	熊立华, 刘烁楠, 熊斌, 许文涛. 考虑植被和人类活动影响的水文模型参数时变特征分析 . 水科学进展, 2018, 29(5): 625-635. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.05.003
[10]	梁忠民, 胡义明, 王军, 李彬权, 杨靖. 基于等可靠度法的变化环境下工程水文设计值估计方法 . 水科学进展, 2017, 28(3): 398-405. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.010
[11]	王银堂, 李伶杰, 胡庆芳, 刘勇, 崔婷婷, 王磊之. 考虑局部趋势的非一致性水文频率分析方法 . 水科学进展, 2017, 28(3): 406-414. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.011
[12]	侯精明, 郭凯华, 王志力, 荆海晓, 李东来. 设计暴雨雨型对城市内涝影响数值模拟 . 水科学进展, 2017, 28(6): 820-828. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.003
[13]	涂新军, 陈晓宏, 赵勇, 杜奕良, 马明卫, 黎坤. 变化环境下东江流域水文干旱特征及缺水响应 . 水科学进展, 2016, 27(6): 810-821. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.06.003
[14]	宋晓猛, 张建云, 王国庆, 贺瑞敏, 王小军. 变化环境下城市水文学的发展与挑战——Ⅱ.城市雨洪模拟与管理 . 水科学进展, 2014, 25(5): 752-764.
[15]	张建云, 宋晓猛, 王国庆, 贺瑞敏, 王小军. 变化环境下城市水文学的发展与挑战——I.城市水文效应 . 水科学进展, 2014, 25(4): 594-605.
[16]	张建云, 贺瑞敏, 齐晶, 刘翠善, 王国庆, 金君良. 关于中国北方水资源问题的再认识 . 水科学进展, 2013, 24(3): 303-310.
[17]	梁忠民, 胡义明, 王军. 非一致性水文频率分析的研究进展 . 水科学进展, 2011, 22(6): 864-871.
[18]	解以扬, 李大鸣, 李培彦, 沈树勤, 殷剑敏, 韩素芹, 曾明剑, 辜晓青. 城市暴雨内涝数学模型的研究与应用 . 水科学进展, 2005, 16(3): 384-390.
[19]	龙瀛, 贾海峰, 程声通. Geodatabase与城市排水系统规划集成的研究 . 水科学进展, 2004, 15(4): 436-440.
[20]	徐向阳, 刘俊, 郝庆庆, 丁国川. 城市暴雨积水过程的模拟 . 水科学进展, 2003, 14(2): 193-196.

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变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;

2. 中国地质大学环境学院, 湖北武汉 430074;

3. 长江水利委员会水文局, 湖北武汉 430010

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51525902；51479139）

作者简介:
熊立华(1972-),男,湖北荆门人,教授,博士,主要从事水文与水资源研究。E-mail:xionglh@whu.edu.cn

通讯作者: 闫磊,E-mail:yanl@whu.edu.cn

收稿日期: 2017-04-27
刊出日期: 2017-11-25

中图分类号: TV121;TU992;G353.11

关键词:

摘要: 近年来，变化环境（气候变化和城镇化）导致城市暴雨的发生频率或强度增加，加剧了城市暴雨洪涝问题。因此，分析变化环境对城市暴雨及排水系统的影响对城市水资源规划管理、市政规划设计和城市防灾减灾有着重要意义。总结了未来高精度降雨预估技术、变化环境下排水系统设计标准等关键问题的研究进展，综述了变化环境下城市短历时暴雨演变规律及变化环境对城市排水系统影响的研究现状，探讨了变化环境对城市短历时暴雨的影响机理，并归纳了当前研究变化环境对城市暴雨及排水系统影响的主要方法。指出今后应重点加强的研究：①加强气候变化和城镇化对城市短历时暴雨影响机制的研究；②提升区域气候模式对城市区域下垫面和大气相互作用的描述能力，并加强公里尺度对流可解析模型在城市气候变化影响研究中的应用；③加强对变化环境下排水系统设计标准的研究；④综合评估气候变化和城镇化对城市排水系统超载、污染物转移和水安全等的影响。

English Abstract

Advances in analysis of impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure

1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;

3. Bureau of Hydrology, Changjiang Water Resources Commission, Wuhan 430010, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51525902; No.51479139).

Received Date: 2017-04-27
Publish Date: 2017-11-25

Keywords:

Abstract: In recent years, the problem of urban waterlogging has become more and more serious as the environment has changed through both climate change and urbanization. The fundamental assumption of stationarity in municipal engineering may be invalid because changing environments have changed the frequency and intensity of extreme rainfall in urban areas. For this reason, analysis of the impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure is important to urban water resources management, municipal engineering design, and disaster prevention and mitigation. The present study summarizes the advances in future projection of short-duration (sub-daily) rainfall and design criteria for urban drainage system and also reviews both the evolution of laws concerning urban short-duration rainfall and current research into studies of the impacts of changing environments on drainage infrastructure. We also explored the physical mechanism underlying the impact of changing environments on urban short-duration extreme rainfall. Besides, we summarize the methods for analyzing of impacts of changing environments on urban region and emphasized what type of future research is required:① strengthening physical mechanisms research focusing on impacts of climate change and urbanization on short-duration extreme rainfall; ② improving the capability of climate models to describe the interactions between urban land surface and local climate, and strengthen the applications of kilometer-scale convection-permitting models in urban areas; ③ strengthening the study of design criteria for urban drainage infrastructure in changing environments; and ④ comprehensively evaluating the impacts of changes in extreme rainfall and urbanization on urban drainage infrastructure including pipes' surcharges, pollution and water security.

熊立华, 闫磊, 李凌琪, 江聪, 杜涛. 变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展[J]. 水科学进展, 2017, 28(6): 930-942. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

引用本文:

熊立华, 闫磊, 李凌琪, 江聪, 杜涛. 变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展[J]. 水科学进展, 2017, 28(6): 930-942. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

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变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

作者简介: 熊立华(1972-),男,湖北荆门人,教授,博士,主要从事水文与水资源研究。E-mail:xionglh@whu.edu.cn

通讯作者: 闫磊,E-mail:yanl@whu.edu.cn

Advances in analysis of impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure

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出版历程

变化环境对城市暴雨及排水系统影响研究进展

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.014

1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北 武汉 430072; 2. 中国地质大学环境学院, 湖北 武汉 430074; 3. 长江水利委员会水文局, 湖北 武汉 430010

作者简介: 熊立华(1972-),男,湖北荆门人,教授,博士,主要从事水文与水资源研究。E-mail:xionglh@whu.edu.cn

通讯作者: 闫磊,E-mail:yanl@whu.edu.cn

English Abstract

Advances in analysis of impacts of changing environments on extreme urban rainfall and drainage infrastructure

1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 2. School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 3. Bureau of Hydrology, Changjiang Water Resources Commission, Wuhan 430010, China

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作者简介:
熊立华(1972-),男,湖北荆门人,教授,博士,主要从事水文与水资源研究。E-mail:xionglh@whu.edu.cn

通讯作者:
闫磊,E-mail:yanl@whu.edu.cn

1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;

2. 中国地质大学环境学院, 湖北武汉 430074;

3. 长江水利委员会水文局, 湖北武汉 430010

作者简介:
熊立华(1972-),男,湖北荆门人,教授,博士,主要从事水文与水资源研究。E-mail:xionglh@whu.edu.cn

1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;

3. Bureau of Hydrology, Changjiang Water Resources Commission, Wuhan 430010, China