基于InfoWorks ICM的城市河网调控与分析--以福州市仓山区龙津阳岐片区为例.pdf

基于 InfoWorks ICM 的城市河网调控与分析以福州市仓山区龙津阳岐片区为例周紫蕊1，廖卫红2，雷晓辉2，梁永帅2（1.中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京100083；2.中国水利水电科学研究院,北京100038）摘要：针对典型感潮河网地区水环境污染日趋严重与洪涝灾害频发的问题，为优化河网水动力和降低河道漫溢风险，基于 InfoWorksICM（integratedcatchmentmanagement）模型建立福州市仓山区龙津阳岐片区城市水文模型与一维河网水动力耦合模型，以 2022 年 6 月 14 日实测降雨及河道水位数据对模型参数进行校准，平均纳什效率系数为 0.78，平均洪峰误差为 1.5%。设计并模拟 3 种晴天工况和 3 种“卢碧”台风雨天工况，结果表明：晴天从无调控到工况 3，随着引水量的增加，河网平均流速逐步增加，总体增加 66.4%，河道水动力提升显著；雨天从原有调控工况到工况 3，随着河道预降水位值增大，关键断面平均超警历时逐步减少，总体下降 73%，河道漫溢风险明显降低。构建河网水文水动力耦合模型和工况优选，可为仓山区进一步提升河网水动力与城市汛期洪涝灾害防治能力的方案制定提供决策依据，也可为其他同类研究提供借鉴。关键词：南台岛；双向感潮河网；水文水动力耦合；情景调控；河网平均流速；超警历时中图分类号：TV213.4文献标志码：ADOI：10.13476/ki.nsbdqk.2023.0075随着城市化的不断发展，城市原有的下垫面状况被人为改变，不透水面积增加，造成了一系列的城市化水文效应，影响了自然水文循环。城市河网作为水文循环的重要一环，承担着景观、行洪排涝等多项功能，与城市化相伴生的是河流数量和面积的持续减少，城市河网的自然调蓄能力被不断削弱1-3，从而导致水环境污染日趋严重，城市洪涝灾害频发4-6。以福州市仓山区为代表的平原感潮河网地区不同于单向汇流的山区，其水流状态异常复杂，既受浅海潮汐的影响，又受上游河川入流的作用，是一种周期性的非恒定往复流。晴天时，水体始终在河道中振荡，河网整体流速偏低，水体中的大量污染物始终留在河道内不断分解并恶化水体环境；暴雨频发时，受到下游外江潮位的顶托，内河水位排水不畅，河道水位超警历时较长，是极易发生洪涝灾害的地区7-12。针对福州市水环境污染与城市洪涝灾害问题，高学珑13构建福州市江北城区河网一维水动力水质耦合模型，分析区域了内河网水动力和水质特点。何黎艳14基于河道水动力水质模型以福州市金山片区为例模拟了截污补水方案效果，并提出闸泵优化调度方案。张现国等15基于 EFDC模型构建福州水动力水质模型，模拟研究了不同水质目标和引水条件下闸泵调度对河道水质变化研究。叶陈雷等16基于 SWMM 模型以福州市晋安区某小区为例，利用遗传算法对模型进行参数率定并利用 Morris 法对参数进行敏感性分析，模拟分析不同重现期降雨下管网排水能力。陈安丽等17以福州市内涝问题为例，通过耦合协调度模型分析了福州市的城市化与水环境耦合关系，并运用综合风险指数评估了福州市内涝风险情况。综上，目前福州市水环境污染与城市洪涝灾害收稿日期：2023-02-05修回日期：2023-07-14网络出版时间：2023-07-20网络出版地址：https:/ InfoWorksICM 的城市河网调控与分析：以福州市仓山区龙津阳岐片区为例J.南水北调与水利科技（中英文），2023，21（4）：770-779.ZHOUZR，LIAOWH，LEIXH，etal.InfoWorksICM-basedurbanrivernetworkregulationandanalysis:AcasestudyofLongjinYangqiareainCangshanDistrict,FuzhouCityJ.South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&Technology，2023，21（4）：770-779.（inChinese）770问题已有的研究主要集中于福州市主城区，对于福州市仓山区龙津阳岐片区典型感潮河网地区的相关 研 究 较 少。由 此，本 文 基于 InfoWorks ICM（integratedcatchmentmanagement）模型建立仓山区龙津阳岐片区城市水文模型和一维河网水动力模型，并将其耦合，以参数率定后的模型模拟分析晴天情景 3 种工况下城市河网流速的空间分布规律，模拟分析 2021 年“卢碧”台风情景设计 3 种工况下城市河网水位与超警历时的时空分布特征。模拟结果可为仓山区进一步提升河网水动力与城市汛期洪涝灾害防治能力的方案制定提供决策依据，也可为其他感潮河网地区调控闸泵防洪排涝与引调清水工程的实施提供借鉴与理论支撑。1 研究区概况域及数据资料1.1研究区概况研究区域位于福州市仓山区中部，被闽江分支包围。仓山区面积 142km2，地势北陡、中高、南缓，地表起伏大。沿江地带沙洲发育，河段易受潮水顶托，坡降平缓，南北侧均受潮汐影响，属典型双向感潮河网地区。仓山区属亚热带海洋性季风气候，境内年平均降水量为 1395.6mm。降水季变化明显，主要集中在夏半年（49 月），6 个月的总降水量达1026.6mm，占全年降水量的 73.6%，夏季洪涝灾害频发，冬季水质恶劣。近年来，仓山区因其独特地理位置，为实现福州市政府提出的建设现代水城要求，地位极其重要。本文以仓山区龙津、阳岐片区作为研究区，河道范围北至闽江大道，南抵三环路，西至福湾路，东至林浦大桥、连江南路延伸段，河网总长 30.79km，总集水面积 24.5km2。研究区域包含 13 条河道，共涉及水闸 7 座（北侧闽江沿线 3 座、南侧乌龙江沿线 4 座），现状两岸水闸基本除了挡潮以外保持常开状态，涨潮落潮时区域水系处于来回振荡的状态，水动力效果较差。涉及泵站 3 座：现状阳岐泵站和义序泵站位于南侧乌龙江处，为排涝引水双向泵站；菖蒲泵站位于北侧闽江，为排涝泵站。研究区域总体概况见图 1。图例雨量站关键断面点泵站闸门研究区边界子汇水区水系SNEW图1研究区域概况Fig.1Mapofstudyarea1.2数据资料研究区域边界共包括仓山区 2 个片区 13 条河道，河道断面数量共 563 个，断面间隔为 50m；闸门泵站数据包含闸泵的设计参数及分布位置。除建模基础数据外，还包括模型边界数据、实测降雨数据与典型潮位数据。模型计算边界为收集到的内河入外江口的外江潮位过程，时间间隔为 10min，为验证精度，收集了 6 个水位测站的水位观测数据，时间间隔为 10min，站点分布见图 1。实测降雨数据使用研究区域内的 7 个雨量站资料作为降雨数据导入模型进行计算，实测降雨数据的时间间隔为1h。研究区域双侧均为感潮河段，内河水位受闽江和乌龙江涨落潮影响，晴天情景的潮位采用典型潮位特征线方法18-19选取，由于晴天情景多为枯水期，因此只分析每年枯水期（11 月至次年 3 月）的潮位特征，北侧闽江选取龙津河测站，南侧乌龙江选取阳歧河测站为潮位测站，利用 MATLAB 对周紫蕊，等基于 InfoWorksICM 的城市河网调控与分析以福州市仓山区龙津阳岐片区为例771近 10 年潮汐进行统计分析，提取潮位特征值，见表 1。闽江潮位采用 2021 年 3 月 18 日作为晴天情景典型潮位，潮位过程见图 2（a）；乌龙江潮位采用2021 年 1 月 27 日作为晴天情景典型潮位，潮位过程见图 2（d）。雨天情景均采用 2021 年 8 月 5 日潮位，潮位过程见图 2（b）和 2（e）。模型率定选取 2022 年 6 月14 日潮位，潮位过程见图 2（c）和 2（f）。表1潮位特征值信息Tab.1Tidelevelcharacteristicvalueinformationtable单位：m潮位特征值龙津河测站阳歧河测站高潮位多年平均大潮高潮位5.685.83多年平均小潮高潮位3.812.28多年平均高潮位4.734.91低潮位多年平均大潮低潮位1.931.66多年平均小潮低潮位1.021.73多年平均低潮位1.151.755.04.54.03.53.02.52.01.51.0水位/m2021-03-1800:002021-03-1806:002021-03-1812:002021-03-1818:002021-03-1900:00时间(a)闽江 202103185.04.54.03.53.02.52.01.51.0水位/m2021-08-0500:002021-08-0506:002021-08-0512:002021-08-0518:002021-08-0600:00时间(b)闽江 202108057.06.56.05.55.04.54.03.53.0水位/m2022-06-1400:002022-06-1408:002022-06-1404:002022-06-1412:002022-06-1416:002022-06-1420:002022-06-1500:00时间(c)闽江 202206145.55.04.54.03.53.02.52.01.5水位/m2021-01-2709:002021-01-2715:002021-01-2721:002021-01-2803:002021-01-2809:00时间(d)乌龙江 202101275.56.05.04.54.03.53.02.52.01.5水位/m2021-08-0500:002021-08-0506:002021-08-0512:002021-08-0518:002021-08-0600:00时间(e)乌龙江 202108057.06.56.05.55.04.54.0水位/m2022-06-1400:002022-06-1408:002022-06-1404:002022-06-1412:002022-06-1416:002022-06-1420:002022-06-1500:00时间(f)乌龙江 20220614图2潮位过程线Fig.2Tidelevelhydrograph 2 研究方法2.1InfoWorkICM 模型InfoWorksICM 模型，即城市综合流域排水模型，是一个高集成性模型，可以较好地模拟各类城市排水系统，具有水文、水动力、水质等多个计算模块，实现了水文系统模型与水动力模型等多模块之间的动态耦合计算。城市尺度与流域尺度水文过程不同，本文对蒸散发、截留等水文过程的计算进行了适当忽略20-21。根据河流边界、主干道路以及高程数据将流域划分成若干个子汇水区，再利用研究区域影像图修正，将每个子汇水区作为集总式产汇流模块，各自相对独立地完成下渗与坡面汇流计算22。采用 InfoWorksICM中 SWMM 模块提供的Horton 模型计算陆面下渗过程，陆面汇流过程采用非线性水库模型计算，将各汇水单元的积雨汇流到相应节点的控制断面或直接排入河网。InfoWorksICM 通过完全求解的圣维南方程组解决一维河道的水动力计算23，在InfoWorksICM 中，利用Preissmann隐式差分法求解圣维南方程组，通过 Preissmann 格式对圣维南方程组进行离散求解，得到以增量表达的非线性方程组，忽略二阶微量，简化线性代数方程组直接求解。在建模时，河道模型利用该方法求解，河道类型为明渠流。2.2情景调控分析方法晴天情景下，考虑河网平均流速24-25。河网平均流速是反映河网流速空间与时间分布的变量，指河道断面流速总和与断面数量比值，该值越大表示河网水动力越大。为有效改善区域水动力条件与水第21卷第4期南水北调与水利科技（中英文）2023年 8 月772环境质量，从抑制藻类发生角度，通过研究区域实地考察、现场监测、文献调研26-28等方式，本研究认为仓山区河道较为适宜生态流速范围为0.51.5m/s。由于研究区域为双向感潮河网，流向不单一，因此采用断面流速为绝对流速。河网平均流速具体计算公式为VA=ni=1ViN（1）VAViN式中：为河网平均流速，m/s；为第 i 个断面绝对流速平均值，m/s；为断面数。雨天情景下，考虑河道关键断面平均超警历时。河道关键断面平均超警历时是指一次降雨过程中，河道关键断面水位超过警戒水位的时间总和与断面数量比值，该值越大表示河道满溢风险越大。河道关键断面平均超警历时计算公式为TA=ni=1TiN（2）TATiN式中：为河道关键断面平均超警历时，h；为第 i个关键断面超警历时，h；为关键断面数。3 情景调控模拟结果与分析3.1模型构建本文综合考虑城区河道范围、路面，路面具有典型的城市下垫面特征，在模型中概化为平原汇水区，根据河流边界、主干道路以及高程数据划分为26 个子汇水区。根据河道断面数据和闸门泵站建立一维河网模型，并与子汇水区耦合。InfoWorksICM模型中的各模块的参数按照不同的分类标准可分为确定性参数和经验性参数。确定性参数通过查询收集已有的实测资料获得，经验性参数通过查阅相关文献29设定初始值。以河道实测水位值与模型模拟水位值对比，采用纳什效率系数30为精度目标对参数取值反复试算调整，确保模拟值与实测值的纳什效率系数达到 0.7 以上。模型率定采用 20220614 场次降雨，降雨量42.9mm，降雨历时 1440min；采用 20220614 场次潮位，潮位历时 1440min；闸泵边界条件设置依据值班人员当天的闸泵操作记录。通过对该场次降雨模拟，得到 6 个关键断面水位模拟结果的纳什效率依次为 0.69、0.76、0.89、0.80、0.83、0.71，平均纳什效率为 0.78，关键断面水位的洪峰误差依次为2.04%、2.01%、1.28%、2.57%、0.44%、0.40%，平均洪峰误差为 1.46%，模拟水位和实测水位的平均洪峰误差约在 1.50%，依据洪水风险图编制导则（SL4832010），所有误差值均在可接受的误差范围内（20%），表明该模型的模拟效果较好，可以用于河网情景调控计算与分析。关键断面模拟水位过程与实测水位过程的对比见图 3。率定后最终参数取值见表 2。01020304050降雨强度/(mmh1)2022-06-1400:002022-06-1406:002022-06-1412:002022-06-1418:002022-06-1500:00时间(a)断面 101020304050降雨强度/(mmh1)2022-06-1400:002022-06-1406:002022-06-1412:002022-06-1418:002022-06-1500:00时间(b)断面 201020304050降雨强度/(mmh1)2022-06-1400:002022-06-1412:002022-06-1406:002022-06-1418:002022-06-1500:002022-06-1400:002022-06-1406:002022-06-1412:002022-06-1418:002022-06-1500:002022-06-1400:002022-06-1406:002022-06-1412:002022-06-1418:002022-06-1500:002022-06-1400:002022-06-1412:002022-06-1406:002022-06-1418:002022-06-1500:00时间(c)断面 3010203040505.65.45.25.04.84.64.45.65.45.25.04.84.64.44.24.0降雨强度/(mmh1)水位/m水位/m时间(d)断面 4100203040505.65.45.25.04.84.64.44.25.25.45.04.84.64.44.2降雨强度/(mmh1)水位/m水位/m时间(e)断面 5010203040505.65.45.25.04.84.64.44.24.05.45.25.04.84.64.44.2降雨强度/(mmh1)水位/m水位/m时间(f)断面 6降雨强度模拟水位值实测水位值降雨强度模拟水位值实测水位值降雨强度模拟水位值实测水位值降雨强度模拟水位值实测水位值降雨强度模拟水位值实测水位值降雨强度模拟水位值实测水位值图3关键断面模拟水位与实测水位对比Fig.3Comparisonofsimulatedandmeasuredwaterlevelsatthesection周紫蕊，等基于 InfoWorksICM 的城市河网调控与分析以福州市仓山区龙津阳岐片区为例773表2模型参数校验取值Tab.2Modelparameterverificationvaluetable对象参数类型取值范围子汇水区固定径流系数01初损值/mm1.56.0Horton初始入渗率/(mmh1)3080Horton稳定入渗率/(mmh1)620Horton衰减系数27地表曼宁N值不透水区0.0050.050透水区0.050.50河道糙率系数0.010.02扩散系数/(m2s1)103.2晴天工况模拟分析研究区域日常河网整体流速和水位较低，根据区域周边闽江及乌龙江特征，日常情况下采取利用潮汐“南引北排”补水方针。研究区域内南侧可引水的闸门有阳岐节制闸、鸡姆屿水闸、义序水闸、吴凤水闸。考虑到研究区域河网关键断面水位不超警戒水位，因此在引水过程中河网水位须控制在南部最高水位为 4.7m、北部最高水位为 4.6m。考虑经济成本最低的情况下引水效果要最好，依据外江潮位与引水量的关系，设计 3 种不同工况对比无调控模拟结果，其中为保证水自南向北排，北侧闽江沿线菖蒲水闸、胜利水闸、江边水闸水位4.6m时关闸，其余时间开启。无调控工况为闸门全部开启，河道水体自然出流。具体信息见表 3。表3乌龙江沿线各闸开启水位Tab.3ThewaterleverofsluicesopeningalongWulongRiver单位：m工况阳岐节制闸鸡姆屿水闸义序水闸吴凤水闸工况1涨潮时2.04.7，落潮时关闸涨潮时2.54.7，落潮时关闸涨潮时2.04.7，落潮时关闸3.04.5工况2涨潮时3.04.7，落潮时关闸涨潮时3.54.7，落潮时关闸涨潮时3.04.7，落潮时关闸3.54.5工况3涨潮时4.04.7，落潮时关闸涨潮时4.5-4.7，落潮时关闸涨潮时4.0-4.7，落潮时关闸4.04.5通过模拟得到无调控与 3 种工况下 563 个河网断面 1 天内的平均流速分布，见图 4。计算晴天情景无调控、工况 1、工况 2、工况 3 的河网平均流速依次为 0.751、0.963、1.159 和 1.250m/s。(a)无调控(b)工况 1(c)工况 2(d)工况 3图例流速/(ms1)0.500.500.750.751.001.001.251.25图例流速/(ms1)0.500.500.750.751.001.001.251.25图例流速/(ms1)0.500.500.750.751.001.001.251.25图例流速/(ms1)0.500.500.750.751.001.001.251.25图4各工况下河网流速空间分布Fig.4Spatialdistributionofrivernetworkvelocityundervariousworkingconditions结果表明，随着引水量的增大，研究区域河网平均流速由无调控工况的 0.751m/s 提升至工况 3 的1.250m/s，总共增加了 0.499m/s，提升了 66.4%的河网平均流速，河网水动力情况从无调控工况至工况3 有明显改善。从流速的空间分布（图 4）来看：无调控工况时全区河道水动力总体较差，尤其内河河网平均流速大多都低于 0.5m/s；而在工况 3 条件下，全区水动第21卷第4期南水北调与水利科技（中英文）2023年 8 月774力均得到较好改善，其中右侧中段内河（白湖亭河）改善效果最为明显，且全区流速普遍大于 0.75m/s，河网水动力情况均表现良好，说明通过引水闸门和泵站对河网进行自然潮汐补水的情景调控手段能够有效改善河网水动力条件。3.3雨天工况模拟分析研究区域遭遇极端降雨时，可在降雨前调度区域内排涝闸门和泵站对河道水位进行预排预降，以最大程度减轻洪涝灾害的影响。由此，雨天情景采用 2021 年“卢碧”台风降雨数据，选取 8 月 5 日 0 时起始，总历时 1440min，降雨量为 98.1mm。降雨过程见图 5。研究区域内可排涝闸门泵站有阳岐节制闸、鸡姆屿水闸、义序水闸、吴凤水闸、菖蒲水闸、胜利水闸、江边水闸，排涝泵站有、阳岐排涝泵站、义序排涝泵站、菖蒲排涝泵站。因原有工况闸泵调控方案为单一的涨潮时关闸、落潮时开闸，没有考虑实际潮位和降雨情况，降雨开始时刻为涨潮最高潮，内外水位差大，水动力大，此时开闸水体会迅速涌入河道，河道同时承受降雨和外江引水，排涝压力增加。所以本研究依据实际情况重新调整闸泵方案，考虑地区特点、最低生态水位、经济成本以及内河与外江水位高低等因素，基于“低水闸排，高水泵排”原则，设计 3 种不同工况，与原有情景闸泵调控工况下进行对比，具体方案见表 4。403020100降雨强度/(mmh1)00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00时间图5“卢碧”台风降雨过程Fig.5The“Lupi”typhoonrainfallprocess表4雨天工况信息Tab.4Rainyconditionsinformationtable工况乌龙江沿线各闸/泵开启水位/m闽江沿线各闸/泵开启水位/m阳岐节制闸 鸡姆屿水闸 义序水闸 吴凤水闸 阳岐排涝泵站 义序排涝泵站菖蒲水闸胜利水闸江边水闸 菖蒲排涝泵站原有工况涨潮关，落潮开 涨潮关，落潮开工况14.74.54.74.54.64.64.6工况24.24.04.24.04.14.14.1工况33.73.53.73.53.03.03.63.63.62.5通过模拟得到 3 种工况下 6 个关键断面超警历时，见表 5。计算“卢碧”台风原有工况和 3 种工况下的 6 个关键断面点的平均超警历时依次分别为327、198、141 和 89min。表5关键断面最高水位和超警时长信息Tab.5Calculationresultsofkeysectionsunderdifferentworkingconditions断面编号警戒水位/m模拟类别最高水位/m超警时长/min15.00原有调控5.26180工况15.08125工况25.0385工况34.98024.90原有调控5.30290工况15.14205工况25.04145工况34.9912034.80原有调控5.31505工况15.09270工况24.98195工况34.93160周紫蕊，等基于 InfoWorksICM 的城市河网调控与分析以福州市仓山区龙津阳岐片区为例775结果表明，随着河道预降水位的增大，关键断面点的平均超警历时时长由原有调控工况的 327min减少至工况 3 的 89min，总体减少了 238min，下降了 73%，河道漫溢风险降低明显。从不同工况关键断面模拟水位过程（图 6）与不同工况关键断面模拟最高水位与超警历时对比（图 7）来看：不同断面的河道在超警历时减少的同时，最高水位也在下降，原有调控全区断面最高水位均超警戒水位，断面 6 甚至超警戒水位 0.52m，河道漫溢风险程度高；而在工况 3 条件下，河道断面最高水位均有不同程度的下降，其中，断面 6 的最高水位下降了 0.45m，河道水位预降效果最为显著，断面 3 和断面 5 均下降至警戒水位以下，说明通过闸泵对河道提前预排预降的调控手段能够有效降低河道满溢而导致的洪涝风险。050100150200降雨强度/(mmh1)2021-08-0500:002021-08-0506:002021-08-0512:002021-08-0518:002021-08-0600:00时间(a)断面 1050100150200降雨强度/(mmh1)2021-08-0500:002021-08-0506:002021-08-0512:002021-08-0518:002021-08-0600:00时间(b)断面 2050100150200降雨强度/(mmh1)2021-08-0500:002021-08-0512:002021-08-0506:002021-08-0518:002021-08-0600:002021-08-0500:002021-08-0506:002021-08-0512:002021-08-0518:002021-08-0600:002021-08-0500:002021-08-0506:002021-08-0512:002021-08-0518:002021-08-0600:002021-08-0500:002021-08-0512:002021-08-0506:002021-08-0518:002021-08-0600:00时间(c)断面 30501001502006.05.85.65.44.84.44.24.65.25.06.05.45.65.85.25.04.84.64.44.2降雨强度/(mmh1)水位/m水位/m时间(d)断面 45001001502006.05.45.65.85.25.04.84.64.44.25.25.45.65.86.05.04.84.64.44.2降雨强度/(mmh1)水位/m水位/m时间(e)断面 50501001502006.05.45.65.85.25.04.84.64.44.25.04.84.64.44.24.03.83.6降雨强度/(mmh1)水位/m水位/m时间(f)断面 6降雨强度警戒水位原有调控工况 1工况 2工况 3降雨强度警戒水位原有调控工况 1工况 2工况 3降雨强度警戒水位原有调控工况 1工况 2工况 3降雨强度警戒水位原有调控工况 1工况 2工况 3降雨强度警戒水位原有调控工况 1工况 2工况 3降雨强度警戒水位原有调控工况 1工况 2工况 3图6不同工况关键断面模拟水位过程Fig.6Simulationofwaterlevelprocessesatkeysectionsfordifferentworkingconditions表5（续）Tab.5(Continued)断面编号警戒水位/m模拟类别最高水位/m超警时长/min45.00原有调控5.37385工况15.33270工况25.25230工况35.1717554.80原有调控5.32505工况15.04230工况24.95145工况34.878064.50原有调控4.67100工况14.6190工况24.5345工况34.480第21卷第4期南水北调与水利科技（中英文）2023年 8 月776 4 结 论基于 InfoWorksICM 构建城市片区河网水文水动力模型，实现城市水文过程与河网汇流过程的耦合，并以 2022 年 6 月 14 日实测降雨及河网水位数据对模型效果进行评估。6 个关键断面模拟水位过程与实测水位过程较为吻合，平均纳什效率系数达0.78，洪峰相对误差约 1%，说明该模型适用于片区河网情景模拟调控与分析。在晴天无调控、工况 1、工况 2、工况 3 模拟调控下，河网平均流速分别达到 0.751、0.963、1.159、1.250m/s。从无调控到工况 3，河网平均流速逐步增加，总共增加 0.499m/s，结果均满足仓山区适宜生态流速，河道水动力提升显著。在雨天原有调控、工况 1、工况 2、工况 3 模拟调控下，关键断面的平均超警时长依次分别为 327、198、141、89min。从原有调控工况到工况 3，关键断面平均超警时长逐步减少，共减少 238min，总体下降 73%，改进方案比原有方案河道漫溢风险程度明显降低。本次研究存在不足之处：由于研究区域“卢碧”台风期间原有闸泵调度方案不完整，在此基础上改进的工况调度方案模拟结果偏于理想化；仅针对河网平均流域进行评价，并未开展水质影响研究；模型输入降雨数据时间步长大于模拟设置时间步长，导致模型验证时模拟水位的峰值均小于实测水位值；在构建城市水文与河网水动力耦合模型中，由于数据质量问题，模型缺失验证步骤，并忽略管网模型做了一定程度的概化。因此，开展水质水量模拟，提高降雨数据精度，补充模型验证与管网模型部分，以此提高模拟结果准确性，是后续研究需重点关注和解决的问题。参考文献：孙蓝心,夏军,佘敦先等.九江市中心城区下垫面变化及其径流响应J.南水北调与水利科技(中英文),2021,19（4）：625-635.DOI:10.13476/ki.nsb-dqk.2021.0066.1ZHANGW,VILLARINIG,VECCHIGA,etal.Ur-banization exacerbated the rainfall and floodingcaused by hurricane Harvey in HoustonJ.Nature,2018,563（7731）：384-388.DOI:10.1038/s41586-018-0676-z.2KALANTARI,Z,FERREIRA,CSS,PAGE,J,etal.Meetingsustainabledevelopmentchallengesingrow-ingcities:Coupledsocial-ecologicalsystemsmodel-ingoflanduseandwaterchangesJ.JournalofEnvi-ronmentalManagement,2019,245：470-481.DOI:10.1016/j.jenvman.2019.05.086.3徐宗学,李鹏.城市化水文效应研究进展:机理、方法与应对措施J.水资源保护,2022,38（1）：7-17.DOI:10.3880/j.issn.1004-6933.2022.01.002.4史书华,陈星.基于调蓄能力与水系结构关系分析的5超警历时/min5.65.55.35.15.45.25.04.9最高水位/m时间(a)断面 12001000原有调控 工况 1 工况 2 工况 3超警历时/min5.65.55.35.15.45.25.04.9最高水位/m时间(b)断面 2300200100原有调控 工况 1 工况 2 工况 3超警历时/min5.65.55.35.15.45.25.04.9最高水位/m时间(c)断面 3600500300400200100原有调控 工况 1 工况 2 工况 3超警历时/min5.65.55.35.15.45.25.04.9最高水位/m时间(d)断面 4600500300100400200原有调控 工况 1 工况 2 工况 3超警历时/min5.45.35.14.95.25.04.8最高水位/m时间(e)断面 5600500100200300400原有调控 工况 1 工况 2 工况 3超警历时/min4.74.64.5最高水位/m时间(f)断面 62001000原有调控 工况 1 工况 2 工况 3超高水位超警历时超高水位超警历时超高水位超警历时超高水位超警历时超高水位超警历时超高水位超警历时图7不同工况关键断面模拟最高水位与超警历时对比Fig.7Comparisonofsimulatedmaximumwaterlevelandover-alarmtimeatkeycross-sectionsfordifferentworkingconditions周紫蕊，等基于 InfoWorksICM 的城市河网调控与分析以福州市仓山区龙津阳岐片区为例777城市合理水面率研究:以常熟市为例J.三峡大学学报(自然科学版),2020,42（2）：1-6.DOI:10.13393/ki.issn.1672-948X.2020.02.001.叶陈雷,徐宗学.城市洪涝数字孪生系统构建与应用:以福州市为例J.中国防汛抗旱,2022,32（7）：5-11,29.DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2022160.6梁永帅.福州市南台岛内涝模拟与预测研究D.济南:山东大学,2020.DOI:10.27272/ki.gshdu.2020.001270.7YANGL,XUYP,HANLF,etal.RivernetworkssystemchangesanditsimpactonstorageandfloodcontrolcapacityunderrapidurbanizationJ.Hydro-logical 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