文献综述（或调研报告）：
摘要：随着城市化的发展，近些年城市内涝的问题日益突出，针对城市内涝下排水系统的模拟研究也逐渐增多。为了增强对城市地下排水的模拟能力，获取更为详细的计算结果信息，提高城市洪涝分析水平，本文对城市洪涝下排水系统仿真模型的研究现状进行总体概述。针对目前研究中比较常用的建模手段简述其建模原理和步骤，并进行了适用性分析。
关键词：城市洪水；管网；排水模型；洪涝分析；
1研究背景
由于城市自身的特点以及城市化的发展使城区的不透水地面比例增大，城市暴雨径流量随之增加[1]，汇流加快，低洼点更易积涝成灾。另外，受全球气候温暖化与城市“热岛效应”和“雨岛效应”影响，极端暴雨天气发生得更为频繁，区域洪水导致的积水内涝已经成为城市洪涝的新形式。城市洪涝特点的这种变化，使城市排水系统的作用更为凸显。在城市洪涝仿真模型中开展排水系统的精细化模拟，能够更为真实地反映区域洪涝情况，对于提高模型的模拟精度具有重要帮助[2]。作为城市基础设施的重要组成部分，排水系统承担着城市生活污水、工业废水和雨水径流的输送任务，保障城市的除涝安全和环境卫生。排水管网出现的问题，如设计标准低、管道负坡、植物根茎的侵入、破损、管道沉淀等，包括新旧管网联用、垃圾堵塞等，都会影响排水系统的输送能力[3]。因此，利用数学模型对城市排水系统进行模拟是研究排水系统的能力对城市内涝时地面洪峰特性的有效手段。另外，城市排水系统模型还广泛地应用于排水管网系统服务性能总体评价和瓶颈识别，为排水管网的改造和更新方案设计提供决策支持。
2城市排水模型研究现状
当前针对城市洪涝分析模型中，已有较多成果围绕地下排水开展研究，但针对地下排水处理及与地表连接的方式不同，主要分为两种：(1)建立地下排水管网的概念性模型，并与地表洪水模型建立整体连接。如Krzhizhanovskaya等将地面假设为多孔透水性介质，基于达西定律建立下渗模型模拟地下排水系统，并与地表二维模型耦合，实现了对洪水的快速评估。张念强等利用等效体积法模拟地下排水系统，并耦合降雨下渗和地表二维模型，分析了蚌埠市洪水风险。采用概化的方式模拟地下排水管网能够整体上反映城市的排水能力，对资料的需求不高，但不能详细反映各区域的排水差异性，也不能提供排水系统的详细模拟结果数据；(2)建立排水管网的一维模型，并在出、入水口与地表洪水模拟模型建立连接，这种方式与简化计算相比对管网资料的需求较高，计算更为复杂。为此，部分研究对建立的管网一维模型或地表洪水模型做了简化，如Ole Mark等。建立了地下管道和街道的一维模型，以及二者的水量交换关系，并将模拟的街道水深与DEM叠加分析城市积水；Schmitt等建立地下管网一维模型，并在三角网格上耦合简化的地表二维模型；岑国平利用扩散波方式，徐向阳、周玉文等利用运动波方式计算管网汇流，并耦合非物理机制的地表汇流模型。对模型的简化降低了计算复杂度，提高了计算速度，但对管网的部分流态不能模拟，或者不能提供详细的洪涝发展过程数据。除对模型简化外，程晓陶等按排水分区将相关网格内的管道概化为等效管网的一维模型，并在不规则多边形网格上耦合降雨、地表二维模型建立城市洪涝仿真模型，这种方式能够反映网格间排水能力的影响与差异，但与实际情况仍有区别。另外，也有研究建立真实管网的动力波模型，如耿艳芬基于圣维南方程和Preissmann窄缝法建立了河道和管网的一维模型，将雨水口或人工口设置在四边形网格上，与地表二维模型耦合；又如SWMM、MIKE Urban等商业软件也能够对管网进行较好的模拟，但SWMM对地表采取了水文汇流的计算方式，MIKE Urban地下排水与地表计算不同步，采取先计算管网排水，得出暴雨积水分布情况，再开展地表洪水演进计算[4]。综上所述，当前针对城市洪涝分析模型的地下排水计算中，采用简化方式时，无法给出排水系统的详细计算结果，也不能模拟实际管道内的流态；建立真实管网的水动力学模型时，对管网资料要求高，但模拟效果更好，结果更为丰富。
3城市排水设施建模方法
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