基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究.pdf

水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期Water Resources and Hydropower Engineering Vol.54 No.S2杨森,王嘉瑜,张珍.基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究J.水利水电技术(中英文),2023,54(S2):110-119.YANG Sen,WANG Jiayu,ZHANG Zhen.Study on flood simulation and management in Kigali City based on watershed perspectiveJ.Water Resources and Hydropower Engineering,2023,54(S2):110-119.基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究杨 森1,王嘉瑜1,张 珍2(1.宜水环境科技(上海)有限公司,上海 200235;2.黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南 郑州 450003)收稿日期:2023-07-18 作者简介:杨 森(1984),男,工程师,学士,主要从事城市水系统数值模拟、排水排涝、流域防洪、水环境治理、海绵城市、智慧水务等规划、设计和研究工作。E-mail:johnson.yang 摘 要:近年来卢旺达基加利市强降雨事件引发的洪水问题日益严重,为了治理城区内 10 个洪水风险点,需要站在流域视角分析城区上下游洪水以及城区洪水与流域洪水组合影响。通过构建水文水动力耦合模型,从流域视角定量模拟土地利用类型变化、NBS 以及初步工程措施对洪水淹没的影响,支撑洪水治理综合措施方案的设计。模型分析表明:在 100a 一遇设计降雨条件下,采用 NBS 后约3.2%的淹没区域得到缓解;疏浚河道利用漫滩调蓄容积并对风险点位桥涵进行改扩建,能消除风险点的淹水问题;在上游河段设置调蓄水库时对下游淹没缓解效果明显。通过采用模型分析方法,可更好地为治理洪水风险制定适宜策略,为防洪措施的设计和实施提供了有益的指导。关键词:流域视角;水力模型;SOBEK;洪水治理;基加利市DOI:10.13928/ki.wrahe.2023.S2.020中图分类号:TV122.1文献标志码:A文章编号:1000-0860(2023)S2-0110-10Study on flood simulation and management in Kigali City based on watershed perspectiveYANG Sen1,WANG Jiayu1,ZHANG Zhen2(1.Ewaters Environmental Science and Technology(Shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai 200235,China;2.Yellow River Engineering Consulting Co.,Ltd.,Zhengzhou 450003,Henan,China)Abstract:In recent years,the flood issue resulting from heavy rainfall events in Kigali,Rwanda has escalated.To address the flood risks at 10 key locations within the urban area,it is crucial to assess both upstream and downstream floods,as well as the combined impact of urban and basin flooding,from a watershed perspective.By constructing a hydrological and hydrodynamic coupling model,the effects of land use changes,nature-based solutions(NBS),and preliminary engineering measures on flood inundation across the watershed are quantitatively simulated to support the design of comprehensive flood control measures.The model analysis shows that:Under 100-year design rainfall conditions,the implementation of NBS can alleviate approximately 3.2%of the affected area.Additionally,dredging the channel and utilizing floodplain storage capacity,along with the reconstruc-tion and expansion of bridges and culverts at high-risk points,can effectively prevent flooding.Furthermore,the introduction of a storage reservoir in the upstream section significantly mitigates downstream inundation.By using the model analysis method,we can better formulate appropriate strategies for managing the flood risk and provide useful guidance for the design and implementa-011杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期tion of flood control measures.Keywords:watershed perspective;hydraulic model;SOBEK;flood control;Kigali City0 引 言0 引 言 在过去的 30 年里,卢旺达基加利市处于快速城市化进展中,硬化地表显著增加,水土流失加剧、河道漫滩侵占和淤积等问题给当地带了洪水问题1-3。EMMANUEL 等2利用 GSM 模型与水文模型评估了气候变化与城市化对基加利市洪水演变的影响,发现土地利用变化影响在洪水风险综合评价中占主导地位;2021 年卢旺达环境管理局(REMA)与全球绿色增长研究所(GGGI)以及 Defacto 城市规划事务所联合对基加利市采用基于自然的城市解决方案(NBS)减少洪水风险进行了分析和可行性研究;同年荷兰三角洲研究院(Deltares)和 UB 咨询公司受世界银行和卢旺达政府委托,在基加利选定 6 个洪水风险点建立了水文和水动力学模型,分析了当前和 2050 年城市发展和气候变化影响下的洪水风险,并模拟了城市湿地修复等措施对降低洪水风险的影响4。本研究是在卢旺达政府和世界银行委托之下,在荷兰三角洲研究院(Deltares)前期研究基础上进行拓展模拟与深化分析,支撑 10 个洪水风险点的工程治理方案研究,其中 9 个风险点位于基加利市城市内河的过水涵洞及关联道路上,另 1 个点 Karuruma 位于尼亚布戈戈流域的主河道的过河桥涵上,如图 1 所示。图 1 尼亚布戈戈流域及模拟范围为支撑 10 个洪水淹没点的工程治理,分析城区上下游洪水以及城区洪水与流域洪水组合影响,通过构建水文水动力耦合模型,从流域视角定量模拟土地利用类型变化、NBS 以及工程措施对洪水淹没的影响,支撑洪水治理工程思路的形成。1 流域概况1 流域概况 基加利市是卢旺达的首都,面积约 730 km2,位于尼亚布戈戈流域中下游5。尼亚布戈戈流域主河横穿基加利市,全长约 45.97 km,流域总面积为1 661 km2,占卢旺达国土总面积的 6.31%,也是卢旺达人口最密集的区域6,如图2 所示。尼亚布戈戈流域属于热带高原气候,年平均降水量在 992 至1 128 mm 之间,全年有两个雨季,主雨季是 3 月到 5月初,次雨季为 9 月中旬到 12 月4。该流域降雨具有持续时间短、雨强大、时空差异明显等特点。图 2 尼亚布戈戈流域和基加利市城区概况2 研究方法2 研究方法 通过分析与梳理当地气象、水文监测、自然地形、河道与桥涵测量数据,以及流域用地类型,搭建河网水文水动力耦合模型,选取 3 场降雨事件对模型进行率定;利用率定后模型模拟不同情景下的洪水淹没情形,为洪水综合治理措施提供指引。2.1 数据基础2.1.1 降雨与水文监测本研究流域内有 3 个气象监测站可用,其中 2 个站点有日降雨监测数据,1 个站点有 10 min 降雨监测数据,如表 1 所列;流域内水文监测站点较少,仅有4 座,如表 2 所列。111杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期表 1 气象站点监测数据情况站点名称监测数据时间间隔开始时间结束时间最大降雨记录数据完整性Gitega10 min2018-03-052020-06-0432 mm/10 min部分缺失Airport1d1981-01-012020-02-10127 mm/d基本完整Rutongo1d1981-01-012019-11-29173 mm/d完 整表 2 可利用的水文监测数据情况站点名称数据跨度记录数量可利用数据占比/%数据类型Cyamutara1981-01-012020-04-038 46972水 深Mpazi2019-12-182020-06-11176100水 深Nemba1972-05-162020-01-04 11 15164水 深Yanze2011-01-012017-03-312 281100水 深图 3 流域洪水模型框架2.1.2 地形及其它数据基加利市政府提供了基加利市区和尼亚布戈戈流域的地形高程测量矢量数据、2020 年现状用地类型和 2050 年城市规划用地矢量数据。河道断面与桥涵尺寸高程数据一部分来自于前期荷兰三角洲研究院在基加利市研究项目中的测量数据4,另一部分由黄河勘测规划设计研究院有限公司在 2022 年 3 月进行的补充测量数据。两批数据包含 450 个河道断面高程测量数据和 70 座桥/涵尺寸及标高测量数据。2.2 模型构建与率定2.2.1 模型构建模型软件采用国际上应用较为广泛的 SOBKE 软件,该软件对河网模拟较为便捷,支持水文水动力的耦合模拟以及一二维耦合模拟7-8。本项目采用SOBEK 模型软件建立包括基加利市城区河网及尼亚布戈戈流域主河道的水文水动力耦合模型,结合河道漫滩及周边二维地表高程模型耦合模拟河道行洪排涝工况,模型框架如图 3 所示。(1)集水区与降雨站点关联。利用地形高程数据开展水文分析,结合河道分布划分了 91 个集水分区,将 Gitega、Airport 及 Rutongo 雨量站通过泰森多边形法进行空间转换并分配给相应分区,为降雨径流模拟提供雨量输入数据9-10。(2)降雨径流模块设置。降雨径流采用 SCS 径流曲线法进行各个集水区的产汇流模拟11-12。各集水区下垫面根据地表渗透特性其划分为森林、森林(稀疏)、草地、农田(季节性)、农田(长期)、硬地(包括屋面和道路和住宅区域等)、水面及湿地 8 种类型,计算每个集水区各类下垫面的综合径流曲线数CN 值。集水区汇流长度和坡度利用 GIS 结合 DEM 汇流分析进行面积加权计算13-14。(3)一维河道水动力模块。采用一维非恒定流进行河网与桥涵等设施的水动力模拟,采用隐式差分法求解圣维南方程组,考虑运动方程中的惯性项、重力项、压力项和阻力项15。在一维河道概化过程中,河道断面 输 入 采 用 河 道 主 槽 断 面 测 量数据。(4)二维地表模拟模块。对河道主槽以外的河道漫滩采用二维网格进行模拟,共概化了 1460456 个10 m10 m 四角网格,网格高程采用 ArcGIS 软件掩膜提取地表高程数据。(5)一二维耦合模拟模块。将一维河道与二维漫滩网格进行正向、侧向耦合连接,实现河道满溢入二维漫滩以及二维漫滩退水入河的双向过程模拟。受水文监测站点的限制,选择尼亚布戈戈河道上的 Cyamut-ara 站点作为模型上边界点,下边界点设置在河道下游 Nemba 水文站,根据站点的历史降雨对应的水位设置上下边界点水位,模型概化图如图 4 所示。2.2.2 模型率定近年来基加利市较为严重的洪涝灾害分别发生在 2019 年 12月 25 日和 2020 年 2 月 2 日。该211杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期图 4 模型概化 两场降雨量分别为 129.6 mm、68.6 mm,降雨历时分别为 410 min、220 min,最 大 1 h 雨 量 分 别 为96.2 mm、60.4 mm,选用该两场降雨事件开展河网模型率定。此外还结合 4 个临时河道水深监测数据开展模型验证。(1)Mpazi 水文站水深监测与模拟对比。两场降雨下模拟的 Mpazi 站的河道水深与监测水深进行过程对比,如图 5、图 6 所示。从图中蓝色模拟过程与红色监测过程对比可见,2019 年 12 月 25 日和 2020 年2 月 2 日两次暴雨的模拟峰值水深与监测值的差值小于 0.1 m。模拟值与观测值之间的水深变化趋势基本一致,纳什效率系数分别为 0.71 和 0.76。在河道退水阶段模拟水深下降过程略快于观测过程。这可能与Rutongo、Airport 站只有日降雨监测数据,缺失降雨过程监测数据有关。图 5 2019 年 12 月 25 日 Mpazi 监测水深与模拟水深过程对比图 6 2020 年 2 月 2 日 Mpazi 监测水深与模拟水深过程对比311杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期 (2)积水情形调查与模拟对比。利用黄河勘测规划设计研究院对当地居民关于 2019 年 12 月 25 日洪水事件的实地调研和洪痕调查,与模型模拟的淹没范围(见图 7)进行对比,淹没情形吻合较好,如表 3 所列。图 7 2019 年 12 月 25 日降雨模拟最大淹没水深(3)临时河道水深监测与模拟对比。在本项目开展的期间,基加利市政府还主导了河道湿地项目研究,由一家法国咨询公司在该项目中开展了为期一个月(2022 年 4 月)的河道水深临时监测,共设置了 4个临测点,其中 3 个位于城区河道上,1 个位于尼亚布戈戈流域的主河道上。结合本次监测数据,筛选了临测期间最大一场降雨事件(4 月 24 日)进行模型验证,降雨特征如下:Gitega 站点 10 min 间隔降雨监测数据,降雨总量为 57.6 mm;Airport 站日监测降雨量为 89.3 mm;Rutongo 站日监测降雨量为 47.8 mm。4 个临时水深监测点位(Rwampara、Rugunga、Kinamba、Nyabugogo)有 10 min 间隔水深监测数据,位置分布如图 8 所示。图 8 水深临时监测点分布从图 9 对比监测水深与模拟水深过程可以看出,2022 年 4 月 24 日 Rwampara、Rugunga 和 Kinamba 水深监测站的模拟峰值水深与监测值非常接近,相差均小于 0.2 m。Nyabugogo 点位处模拟的峰值水深与监测的峰值水深相差小于 0.1 m,但峰现时间、落水过程与观测过程有差别。根据与基加利政府的水文监测负责人员反馈,该场降雨的时空分布很不均匀,城区上游的尼亚布戈戈流域的很多偏远地区几乎没有降雨。这些区域采用仅有的 1 个 Rutongo 站的日降雨数据模拟,会对 Karuruma 流域主河道来水模拟有影响。表 3 2019 年 12 月 25 日洪水事件下模拟和观测洪水淹没深度比较序 号洪水淹没点调查走访当地居民对淹水点描述调查淹水深度/m模拟淹没水深/m吻合情况1Rwandex附近汽车租赁公司及道路被淹0.200.300.34较 好2Nyabisindu附近道路被淹,通行受阻0.300.400.39较 好3Cadillic道路淹水,可过人0.100.11较 好4Kanogo河道水位接近路面00.03较 好5Rugunga涵洞旁的道路被淹水0.100.200.15较 好6Rwampara道路被淹,可通行0.100.200.18较 好7Kinamba道路被淹,通行受阻0.400.500.41较 好8Gisozi-Mukindo道路被淹,通行受阻0.400.500.35较 好9Karuruma大桥两边道路淹水严重,交通阻断1.201.500.92一 般411杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期图 9 2022 年 4 月 24 日 4 个水深监测点位监测结果与模拟结果对比受现状水文监测条件的局限以及与基加利市政府、世界银行的水文水利专家讨论后,认为 Nyabugogo 临测点的模拟过程在最高水深接近的情形下,不在对退水过程继续深入研究。3 治理分析3 治理分析 为了治理 10 个洪水风险点,实现基加利市政府提出的 100a 一遇防洪目标,需要模拟分析现状用地、2050 规划用地下的洪水淹没风险,考虑河道疏通、桥涵扩建、上游调蓄等工程措施,以及基于自然的解决方案(NBS)的效果,为后续综合治理措施提供指引。3.1 模拟方案 基加利市 100a 一遇降雨量为 156.5 mm/d,2050年规划用地与现状用地的最大的区别在于市区道路和硬地面积明显增加,农田、森林面积下降,导致2050 年规划用地市区集水区的径流曲线 CN 值增幅变化明显。为了分析流域洪水淹没特征,用地类型变化、NBS 和工程措施对流域洪水的影响,在 100a 一遇设计降雨下,通过改变用地类型、确定是否采用NBS、以及不同的工程措施,模拟流域洪水淹没情形和 10 个风险点的淹没水深、水位及流量变化,设计的模拟工况方案如表 4 所列。3.1.1 基于自然的解决方案 NBS 模型参数卢旺达环境管理局(REMA)和全球绿色增长研究所(GGGI)以及 Defacto 城市规划事务所在 2021 年联合开展了基加利市 NBS 对洪水风险削减效果的研究16,在基加利市区选定了16 处区域设置小型生物湿地、透水铺装等 NBS 设施,并对设置前后汇入的降雨径流在 HEC-RAS软件中进行模拟对比,结果表明NBS 设施对 16 处区域径流峰值有明 显 的 削 减,削 减 幅 度 在15%30%,平 均 削 减 率 为22.6%。本研究对 NBS 径流削减效果模拟采用在 SOBEK 软件中修改硬地(包括屋面和道路等)下垫面的 CN 值来模拟。在模型中选取了面积为 0.936 km2的下垫面类型只有硬地(包括屋面、道路等)的集水区进行 CN 值从 82 逐步下降到 60,径流峰值的变化如表 5 所列。模拟对比结果表明:径流曲线数值取72 时径流峰值削减为23%,最接近上述 NBS 对径流峰值平均削减率 22.6%的研究成果。在后续模拟 NBS 措施时,将通过调整硬地下垫面的 CN 值来反映径流削减效果。表 4 模拟方案模拟方案用地类型是否采用 NBS 措施工程治理措施方案 1现状用地否无方案 22050 年规划用地否无方案 32050 年规划用地是无方案 42050 年规划用地是见表 6方案 52050 年规划用地是表 6+调蓄水库(措施二)表 5 模拟结果径流曲线CN 值径流系数径流总量削减/%峰值流量/m3s-1峰值流量削减/%820.84024.660800.82223.624780.80522.449760.78721.1414740.751019.8120720.731218.9923700.711518.0427680.691816.9731660.672015.8236640.642314.7940620.622613.9344600.602912.9747511杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期3.1.2 初步工程措施模拟措施一:疏浚现状河道主槽,利用河漫滩调蓄容积,对现状阻水严重城区 5 处过河箱涵改建为桥,让城区洪水顺利下泄汇入尼亚布戈戈流域主河道,对其余城区 4 处过河箱涵进行改扩建,加大过流能力,结合部分路面抬高;对位于尼亚布戈戈流域主河道上的Karuruma 淹没点采用多跨桥横跨河漫滩,不阻碍流域洪水下泄,如表 6 所列。措施二:在措施一基础上,在适宜区域设置调蓄水库,初步根据地形高程和两岸道路标高初步确定最大调蓄库容约 87 万 m3,用于调节上游来水的峰值流量。措施一、二的桥涵设置位置及调蓄水库区域如图10 所示。3.2 方案分析 对表 6 中的五个方案模拟 100a 一遇设计的淹没水位和范围变化,如表 7 所列和图 11 所示。对比表9 中方案 1 与 2 最大淹没水深数据可见,硬化下垫面的增加将显著增加洪水淹没水深,模拟区域淹没面积也增加了 1.25 km2;对比方案 3 可知,采用了 NBS措施后风险点的最大淹没水深有所下降,流域的淹没范围也减小了 0.3 km2,约 3.2%的淹没区域得到 缓解。图 10 初步工程措施布置方案 4 与方案 5 均采用了设置了疏浚现状河道主槽,利用河漫滩容积、新建桥或扩大涵洞过流能力,局部地方抬高了路面,消除了 10 个风险点处洪淹问题,但城区河道洪水汇入尼亚布戈戈流域主河的汇合处的淹没范围有所扩大,需考虑增加汇合处主河漫滩范围来增加区域的调蓄容积,不将洪水风险转移至下游。表 6 考虑模拟的初步工程治理措施洪水淹没点名称现状河道过路桥/涵尺寸/m疏浚现状河道主槽,利用河漫滩现状调蓄容积对河道过路桥/涵改造/mNyabisinduBH=42.7 方涵BH=42.7 方涵+D=1.8 涵管+抬高路面 0.6mKinyinyaD=0.9 涵管BH=3.52.5 双孔方涵RwandexBH=22双孔方涵BH=43双孔方涵RwamparaBH=32.2双孔方涵重建 20 m 跨空心板桥RugungaD=1.8 双涵管+D=0.9 单涵管双跨空心桥,每垮净宽 20 mKanogoD=2.45 涵管双跨空心桥,每垮净宽 20 mCadillicBH=43 方涵三跨空心桥,每垮净宽 20 mKinambaBH=53双孔方涵三跨空心桥,每垮净宽 20 mGisozi-MukindoD=1.0 双涵管BH=32双孔方涵,抬高路面 1.0 mKaruruma简易桥,BH=94.5五跨空心桥,每垮净宽 20 m表 7 各方案下风险点模拟最大淹没水深洪水淹没风险点模拟最大淹没水深/m方案 1方案 2方案 3方案 4方案 5Nyabisindu1.491.721.6900Kinyinya0.290.500.4800Rwandex0.050.170.0900Rwampara0.781.261.0300Rugunga1.361.861.5300Kanogo1.021.581.3700Cadillic1.773.293.2600Kinamba2.603.513.3000Gisozi-Mukindo0.150.530.4900Karuruma1.472.022.0000611杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期图 11 五个模拟方案最大水深与范围 方案 5 相比与方案 4,利用河道漫滩和峡谷地形设置调蓄水库,可以减缓 Rwandex 上游洪水下泄峰值,减少了 Cadillic、Kinamba 所在河道的洪峰压力,也减轻了这些区域的洪水淹没风险。由于现状河道漫滩容积对行洪很重要,以下对城区河道分为 2 个区域进行漫滩蓄洪分析,如图 12 所 示。其 中 S1 区 域,包 括 Kinyinya 和Nyabisindu 洪水风险点以及 S1 出水口;S2 区域包括 Gisozi、Rwandex 和 Rugunga 等 7 个洪水风险点以及 S2 出水口。在 100a 一遇设计降雨下,统计现状用地和规划用地下 S1 和 S2 区域内各条河道漫滩的淹没范围和淹没水深,得出的洪水调蓄容积如表 8 所列和图 13 所示,可见 S1、S2 区域的河道漫滩的调蓄容积对汇入河道的降雨径流的调蓄能力较大,分别可调蓄 23%41%以及 33%56%的区域降雨径流总量,对防洪至关重要,需结合漫滩湿地建设并减少水土流失和泥沙淤积。表 8 100a 一遇设计降雨下 S1、S2 区域河漫滩调蓄容积方 案S1S2调蓄量/1 000 m3调蓄量占区域降雨径流总量/%调蓄量/1 000m3调蓄量占区区域降雨径流总量/%11 137232 1864121 983333 447563.3 治理指引 通过疏浚现状河道主槽,保护河漫滩调蓄容积,对河道过路桥或涵进行改造,可以实现 100a 一遇设计降雨下 10 个洪水风险点消除的目标。为了辅助后续综合工程治理方案的研究和制定,对各个洪水风险点的治理提出如下指引。MFS-5 河段由 4 条较短的支流汇流在一起,汇合处正是 Rwandex 风险点位,与其它河段相比虽然河漫滩调蓄的水量不是最多,但是对于 Rwandex 风711杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期图 12 流域河段分布 图 13 漫滩调蓄容积(100a 一遇)险点位需要的过流能力要求相对较大,而且此处相对靠近河道的上游,因此可在扩大 Rwandex 涵管尺寸。MFS-8 所在河段具有相对较好的自然地势,可以考虑修建调蓄水库,削减上游洪水下泄峰值,缓解下游河道行洪压力。风险点 Rwampara、Kinyinya 和 Gisozi-Mukindo 比较相似,上游都有较长的河道,可以采用疏浚上游河道、扩大原有桥涵尺寸的方式提升过流能力,可考虑开展 护 岸 衬 砌 减 少 水 土 流 失,防 治 泥 沙 淤 堵。Nyabisindu 上游河段最短,MFS-1 河漫滩调蓄的水量最少,可以考虑在风险点处扩大涵洞尺寸,上游疏浚河道,并且建设湿地。Rugunga、Kanogo 以及 Cadillic 处于河道的中段,上游两条支流汇入后洪水淹没风险较大。这几个风险点处需要扩建桥涵,提高行洪能力,河段两岸需要重点防护,防止塌岸且定期疏浚河道。Kinamba 所在位置靠近 S2 区域出口,此处的防洪压力最大,不仅需要拆除箱涵通过建桥不阻碍上游洪水下泄,还需要考虑在上游河段建设湿地公园,防止陡坡地区水土流失,下游河道护岸考虑加固以确保边坡稳定。MFS-2 所在河段是 S1 区域的下游河段,虽然河漫滩的调蓄容积最大,但河段长度最大,此处应需重视护岸衬砌,以及河道疏浚工作。尼亚布戈戈流域主河道上的 Karuruma 风险点,现状简易桥不能满足行洪要求,汛期经常被淹没。考虑上游洪水和城区洪水有叠加过流的需求,考虑重新建桥横跨河漫滩,让洪水顺利通过。对尼亚布戈戈流域主河岸进行加固,疏浚河道,加大漫滩湿地建设增加调蓄容积,对城区洪水汇入起到调蓄缓冲的作用。后续进行具体治理工程方案设计时,可利用本次研究建立的模型,开展多方案模拟评估和对比分析,来支撑工程方案的优化,由于篇幅所限不在展开说明。4 结论与建议4 结论与建议 本文通过对卢旺达基加利市基础数据资料的整理与分析,搭建了包括基加利城区河网以及尼亚布戈戈流域主河的水文水动力耦合模型,利用率定验证后的模型模拟不同情景下的洪水淹没情形,包括现状及规划用地类型及 NBS 情形、初步工程措施情形,为洪水综合治理措施提供了指引,并得出以下结论:(1)选择基加利市当地时间 2019 年 12 月 25 日、2020 年 2 月 2 日 2 场具代表性的洪水事件进行模型率定,以及 2022 年 4 月 24 日降雨监测数据进行验证,模型模拟结果较为准确,可用于基加利市河网洪水模拟分析。(2)在 100a 一遇的设计降雨、现状及 2050 年规划用地条件下,基加利市洪水风险较大,10 个风险点位均有明显的积水。城市用地类型的变化引起的径流增加、现有桥涵过流能力不足是造成 10 个风险点洪水淹没的主要成因。通过桥涵改扩建能够解决风险点处的淹水问题,NBS 设施也能对流域洪水风险起到缓解的作用,河道漫滩对洪水调蓄作用巨大。(3)基加利市洪水治理思路是既要采取包括桥涵改扩建、护岸衬砌和河道疏浚为主的工程措施,更要重视河道漫滩保护红线的划定,加强河道漫湿地调蓄能力建设。上游流域重点恢复自然湿地,中间河段加811杨 森,等/基于流域视角的基加利市洪水模拟与治理思路研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 S2 期强护岸与河道疏浚工作,划分缓冲区建设小型水库等调蓄设施,下游桥涵扩大尺寸、抬高路面,提高泄洪能力。在城市规划建设过程中落实 NBS 源头减排理念,并加强水土流失防护。此外,鉴于现状水文站点建设较为薄弱,建议基加利市加强水文监测能力建设,增加降雨站点分布和河道水文站点监测,改造现有雨量站监测频率,将Airport、Rutongo 站点的日雨量监测加密到分钟级别雨量监测。另外建议做好防洪应急预案演练,加强防洪应急知识普及与抢险救灾能力建设。参考文献:1 MINDJE R,LI L H,AMANAMBU A C,et al.Flood susceptibility modeling and hazard perception in Rwanda J.International Journal of Disaster Risk Reduction,2019,38:101211.2 RUKUNDO E,DOGAN A J P J O E 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