Page 10 - 水利学报2021年第52卷第4期

表 2 国外主要城市洪涝模型
模型 模型特点 使用条件 开发机构
SWMM 提供分布式水文模块、一维水动力模块 开源，免费 EAP 美国环境保护署
美国陆军工程兵团水文
HEC-RAS 提供一维、二维水动力模块 不开源，免费
工程中心（HEC）
PCSWMM 以 SWMM 为核心，提供前后处理模块，且可以对地表二维进 不开源，商业化 加拿大水力计算研究所
行简化计算 （CHI）
LISFLOOD-FP 提供二维水动力模块 部分开源，免费 英国布里斯托尔大学
高集成性，功能全面，实现水文、水动力、水质的耦合模
InfoWorks ICM 不开源，商业化 英国 HR Wallingford
拟，且具有强大的前后处理功能
包含 MIKE URBAN、MIKE FLOOD、MIKE21 等模块，各模块
MIKE 不开源，商业化 丹麦水力研究所 DHI
相对独立，功能齐全，广泛应用在各类项目中
提供水量水质模块，能模拟点源污染、面源污染、有机物迁 美国弗吉尼亚州海洋研
EFDC 开源，GUI 商业化
徙等过程 究所(VIMS)
Delft3D 适合三维水动力水质模拟，可模拟河口、港口水动力 开源，GUI 商业化 荷兰 Delft 水力研究院
FLO-2D 提供二维水动力模块，一维计算内嵌 SWMM 模块 不开源，商业化 美国 FLO-2D 软件公司
FLOW-3D CFD 软件，提供三维水动力模块，适合分析三维流场 不开源，商业化 美国 Flow Science 公司

这些模型为模拟城市洪涝过程提供了极大的帮助，虽然不同模型的水动力模块在模型方程和数
值求解方法上基本类似，但模型中针对城市产汇流的计算更多地是针对国外城市开发，其下渗产流
机制对国内城市的适用性仍待商榷。因此，结合我国城市特点与暴雨内涝现状，在研究我国城市水
循环规律与水动力机制的基础上，因地制宜研发适用于我国不同城市特点的洪涝模拟模型，不仅是
当前研究的重要方向，也是从根本上解决我国城市洪涝问题的必由之路。

3 城市洪涝模拟有关的热点研究领域

3.1 遥感技术应用 遥感技术为开展水文水资源领域的研究提供了优越的数据源和前提条件。目前
遥感技术在水文水资源中的应用主要分为直接应用与间接应用两个方面。基于遥感技术全球性、全
天候、实时监测的特点，可以直接应用于洪水过程和洪灾范围实时动态监测、冰川和积雪融化状态
监测等方面。间接应用表现在可以为水文模型提供丰富的下垫面数据与气象数据，弥补了由传统水
文站点监测在时间、空间限制因素造成水文数据的缺陷。尤其是在无资料地区，由于传统水文数
据、土地利用/土地覆被数据的缺失，基于土壤、地表植被、大气三者有机结合的水文模型无法充分
发挥作用，为遥感技术的应用提供了广阔的天地。
城市下垫面受人类活动影响较大，且具有明显的空间差异性。城市洪涝模型输入数据主要包括
降雨、径流、水位等水文气象数据，以及地形、土地类型、河道断面、市政管网等城市基础信息数
据，主要由人工实地勘测或城市监测站点获得。由于局部复杂地形对测量条件的限制，以及城市监
测技术及设备尚不完善，城市洪涝研究需要的数据尚有所欠缺。随着 3S 技术的发展，城市化进程的
加快也对洪涝模拟提出了越来越高的精度需求，遥感技术为城市洪涝模拟提供了长时序、大面积、
高精度的下垫面信息与城市水文气象数据，为城市水循环规律的研究提供了数据保障。基于遥感技
术可获得的城市地表信息数据主要包括高精度地形数据（DEM（Digital Elevation Model）数据），土地利
用类型（例如 LandSAT 8，空间分辨率 30 m，时间分辨率 16 d），精细化地面信息（由机载 LiDAR、车
载 LiDAR 等获 得）； 基 于 雷 达 遥 感 技 术 的 气 象 水 文 数 据 ， 主 要 包 括 降 雨 数 据（例 如 GLDAS（Global
Land Data Assimilation System）数据，空间分辨率 0.25°，时间分辨率 1 d）、土壤湿度数据（例如 CL⁃
DAS（China Meteorological Administration Land Data Assimilation System）数据，空间分辨率 0.0625°，时
间分辨率 1 h）、蒸散发数据（例如 MOD16 数据，空间分辨率 1 km，时间分辨率 8 d）等。气象雷达技

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