本書以城市為主要研究對象，針對城市洪澇致災機理與模擬方法這一關鍵科學問題，采用概化水槽試驗、數學模型計算和力學理論分析相結合的綜合方法，定量揭示城市排水系統和典型承災體洪澇致災的動力學機理，創建城市洪澇全過程模擬與風險評估耦合模型，開展不同暴雨情景下國內外典型城市街區洪澇過程的精細化模擬與洪水風險評估。研究成果不僅有助于深化對城市洪澇致災動力學機理的認識，還可以為城市洪澇風險的精細化管理和科學防控提供基礎科學依據。本書部分彩圖附彩圖二維碼，見封底。
1999.05-2002.07 清華大學水利水電工程系，博士研究生
1996.09-1999.05 武漢水利電力大學河流工程系，碩士研究生
1992.09-1996.07 武漢水利電力大學河流工程系，本科2020.11-至 今 武漢大學水利水電學院 副院長
2009.12-至 今 武漢大學水利水電學院，教授
2019.01-2020.12 武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室 副主任
2015.05-2020.12 武漢大學水利水電學院 河流工程系主任
2007.03-2009.12 英國Cardiff大學水環境研究中心，RA及Senior Research Fellow
2002.09-2009.12 清華大學水利水電工程系，助理研究員、副研究員水利工程教材：
1. 夏軍強, 周美蓉, 鄧珊珊. 河床演變學概論. 北京: 中國水利水電出版社, 2023.（“十四五”時期水利類專業重點建設教材）
專著：
1. 夏軍強, 鄧珊珊, 假冬冬, 周美蓉. 長江中下游河道崩岸預警與治理技術. 北京: 科學出版社, 2023. (國家科學技術學術著作出版基金資助)
2. 夏軍強, 周美蓉, 鄧珊珊. 長江中游河床演變及模擬. 北京: 科學出版社, 2022.
3. 夏軍強, 張曉雷. 近期黃河下游河床演變特點及灘區洪水風險評估. 北京: 科學出版社, 2021. (國家科學技術學術著作出版基金資助)
4. 夏軍強, 王增輝. 多沙河流水庫水沙運動特性及其數值模擬. 北京: 科學出版社, 2019.
5. 夏軍強，宗全利. 長江荊江段崩岸機理及其數值模擬. 北京: 科學出版社, 2015.
6. 夏軍強, 王光謙, 吳保生. 游蕩型河流演變及其數值模擬. 北京: 中國水利水電出版社. 2005.
主要論文：
在國內外主流學術期刊上發表學術論文300余篇，其中SCI收錄120余篇(包括JoH 10篇；水科學進展35篇)。2014.01-至今 SCI期刊《International Journal of River Basin Management》副主編
2022.10-至今 SCI期刊《ICE-Water Management》副主編
2019.12-至今 中文期刊《湖泊科學》編委
2020.01-至今 中文期刊《水科學進展》編委
2022.11-至今 中文期刊《長江科學院院報》編委
2019.01-至今 中文期刊《人民黃河》編委
2021.07-至今 中文期刊《水資源工程學報》編委
2021.03-至今 長江技術經濟學會流域河湖保護與修復專業委員會 副主任委員
2021.03-至今 中國水利學會泥沙專業委員會 委員
2017.10-至今 中國水利學會城市水利專業委員會 委員
2020.08-至今 中國水利學會減災專業委員會 委員
2021.04-至今 教育部水利類高校教學指導委員會港航組 委員
目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究現狀 3
1.2.1 城市洪澇的概化模型試驗 3
1.2.2 城市洪澇的數值模擬技術 5
1.2.3 城市洪澇風險評估方法 9
1.3 本書的主要內容 10
第2章 城市洪澇災害成因與減災對策 13
2.1 城市洪澇的外部環境變化特點 13
2.1.1 暴雨時空變化 13
2.1.2 臺風與風暴潮 14
2.1.3 海平面上升 15
2.2 城市洪澇的內部環境變化特點 16
2.2.1 城市下墊面改變 16
2.2.2 城市熱島與雨島效應 17
2.2.3 城市河網水系改變 17
2.3 城市洪澇致災的成因 18
2.3.1 洪澇致災因子變化 18
2.3.2 城市孕災環境變化 19
2.3.3 承災體與防災能力變化 19
2.4 城市洪澇的減災對策 20
2.4.1 開展洪澇過程的基礎理論研究 20
2.4.2 加強城市排水系統的基礎設施建設 20
2.4.3 完善洪澇預報預警及防災管理體系 21
2.5 本章小結 22
第3章 地表徑流與地下管流的流量交互機理 25
3.1 雨水口泄流能力的概化水槽試驗 25
3.1.1 試驗裝置介紹 25
3.1.2 試驗工況設計 26
3.1.3 試驗現象及結果 27
3.2 雨水口不同堵塞情況下的泄流能力計算公式 28
3.2.1 堰流及管嘴流模式下確定雨水口泄流能力的公式 29
3.2.2 量綱分析法確定雨水口泄流能力的公式 30
3.2.3 與現行雨水口泄流能力參考值的比較 32
3.2.4 與其他水槽試驗結果的比較 33
3.3 考慮堵塞影響的雨水口泄流能力計算公式 34
3.3.1 雨水口堵塞時試驗工況設計 34
3.3.2 雨水口堵塞時泄流現象與結果 35
3.3.3 雨水口泄流能力計算公式 36
3.4 雨水口溢流條件下的過流特征 41
3.4.1 雨水口溢流試驗工況設計 41
3.4.2 溢流試驗現象及結果 42
3.4.3 雨水口溢流時的流量計算公式 43
3.5 本章小結 44
第4章 洪水作用下人體失穩機理及判別標準 45
4.1 洪水中人體失穩研究現狀 45
4.1.1 洪水中人體失穩的水槽試驗 45
4.1.2 洪水中人體失穩的受力分析 48
4.1.3 基于水槽試驗與力學分析的失穩計算方法 49
4.2 基于流速和水深的人體失穩經驗判別標準 50
4.3 基于力學過程的洪水中人體失穩機制及判別方法 53
4.3.1 平地上洪水中人體滑移失穩與跌倒失穩公式 53
4.3.2 斜坡上洪水中人體跌倒失穩公式 63
4.4 本章小結 67
第5章 洪水作用下車輛失穩機理及判別標準 69
5.1 洪水中車輛失穩研究現狀 69
5.1.1 洪水中車輛損失情況綜述 69
5.1.2 洪水中車輛失穩的主要機制與研究方法 70
5.2 洪水中車輛失穩的力學機理與水槽模型試驗 71
5.2.1 洪水作用下的車輛受力分析 71
5.2.2 起動流速公式推導 73
5.2.3 洪水作用下車輛失穩的水槽模型試驗 73
5.3 洪水中車輛的滑移速度及其撞擊力試驗 80
5.3.1 洪水中車輛的滑移速度及最大撞擊力公式 81
5.3.2 概化水槽試驗及參數率定 82
5.4 本章小結 87
第6章 城市排水管網流動的水動力學模擬方法 89
6.1 基于有限差分法的管網流動水動力學模型 89
6.1.1 一維地下管流的控制方程 90
6.1.2 數值求解方法 91
6.2 基于有限體積法的管網流動水動力學模型 92
6.2.1 基于TPA的一維地下管流控制方程 92
6.2.2 數值求解方法 93
6.2.3 管網中的節點處理 94
6.3 一維管網流動模型的驗證 97
6.3.1 多管道水流演進算例 97
6.3.2 環狀管網流動算例 99
6.4 本章小結 101
第7章 城市洪澇地表徑流過程的水動力學模擬方法 103
7.1 控制方程 103
7.2 數值解法 104
7.2.1 數值離散方法 104
7.2.2 界面通量的求解方法 105
7.2.3 底坡源項的處理方法 106
7.2.4 摩阻源項的處理方法 108
7.2.5 下滲項的計算方法 109
7.2.6 邊界條件設置 109
7.3 二維地表徑流模型的計算精度驗證 110
7.3.1 降雨徑流算例 110
7.3.2 城市街區洪水演進算例 112
7.3.3 極端暴雨下典型城市街區的洪澇過程模擬 115
7.4 本章小結 118
第8章 城市洪澇全過程水動力學模型的構建與驗證 119
8.1 地表徑流與地下管流耦合模型的總體結構 119
8.2 地表徑流與地下管流的交互模塊 121
8.3 城市洪澇全過程水動力學模型的并行加速方法 122
8.3.1 MPI-OpenMP混合并行方法 122
8.3.2 網格分區與并行方法 123
8.4 基于概化水槽試驗結果的耦合模型驗證 124
8.4.1 街區洪水演進概化水槽試驗概況 124
8.4.2 模擬與實測結果 126
8.5 模型參數敏感性分析及不確定性分析 128
8.5.1 基于擴展傅里葉振幅敏感性檢驗法的參數全局敏感性分析 128
8.5.2 基于普適似然不確定性分析方法的參數不確定性分析 130
8.5.3 明渠流條件下的參數敏感性與不確定性分析 130
8.5.4 管道超載工況下的參數敏感性與不確定性分析 136
8.6 本章小結 139
第9章 城市洪澇風險評估方法及其應用 141
9.1 城市洪澇風險評估方法綜述 141
9.1.1 歷史災情評估法 141
9.1.2 遙感影像評估法 142
9.1.3 指標體系評估法 142
9.1.4 情景模擬評估法 143
9.2 基于歷史災情數據的洪澇風險評估方法的應用 144
9.2.1 洪澇災情評估值的計算方法 144
9.2.2 洪澇災害損失變化特征 145
9.2.3 洪澇災害等級變化特征 145
9.3 基于水動力學模擬結果的洪澇風險評估方法的應用 145
9.3.1 評估對象脆弱性的計算方法 146
9.3.2 評估對象暴露度判別方法 150
9.3.3 洪澇風險等級計算方法 151
9.3.4 洪澇風險評估實例：不同頻率下的英國博斯卡斯爾洪水過程 152
9.4 本章小結 154
第10章 城市洪澇全過程模擬與風險評估耦合模型及其應用 155
10.1 城市洪澇全過程模擬與風險評估耦合模型 155
10.2 國外典型街區的洪澇過程模擬與風險評估 156
10.2.1 街區概況 156
10.2.2 模型計算工程文件設置 157
10.2.3 模擬結果分析 158
10.2.4 排水系統泄流對地表洪澇過程的影響 160
10.2.5 排水系統泄流對洪澇風險的影響 162
10.3 國內典型街區的洪澇過程模擬與風險評估 165
10.3.1 研究區域概況 165
10.3.2 模型計算工程文件構建 167
10.3.3 武漢港西排水片區洪澇模型驗證 170
10.3.4 不同降雨情景下港西排水片區的洪澇過程模擬 172
10.3.5 不同降雨情景下港西排水片區的洪澇風險評估 185
10.4 本章小結 198
參考文獻 200
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