城市極端暴雨澇情變化特征模擬分析

馬鑫 侯精明 李丙堯

摘要：

為探究極端暴雨條件下城市澇情的變化特征，應(yīng)用二維水動(dòng)力模型（GAST模型），對(duì)寧夏固原市主城區(qū)開展多暴雨工況下的積水模擬分析。采用2017年7月27日實(shí)測(cè)降雨數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證模型精度滿足要求。基于研究區(qū)高精度地形數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)12種短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨條件下的城市內(nèi)澇時(shí)空變化過程進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果表明：隨著降雨量的增加，道路積水面積及積水總量峰值均隨之增大，但積水面積峰值增加趨勢(shì)逐漸趨于平緩，積水總量峰值與之相反，增加趨勢(shì)逐漸增大；降雨量越大，風(fēng)險(xiǎn)最大的Ⅳ級(jí)內(nèi)澇積水面積及積水總量峰值增加趨勢(shì)越明顯，尤其在降雨量大于100 mm后，其增加趨勢(shì)更加顯著。研究成果揭示了固原城市極端暴雨下的內(nèi)澇積水變化過程，對(duì)合理應(yīng)對(duì)城市防洪排澇等方面具有借鑒意義。

關(guān) 鍵 詞：

城市內(nèi)澇； 極端暴雨； 水動(dòng)力模型； 數(shù)值模擬； 固原市

中圖法分類號(hào)： TU992

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.07.001

0 引 言

近年來(lái)，受多種氣候變化因素的影響，中國(guó)發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害的頻率顯著增大［1］，同時(shí)，伴隨著城鎮(zhèn)化速率的加快，區(qū)域不透水占比也不斷增加，城市防洪面臨的挑戰(zhàn)日趨嚴(yán)峻［2-5］。極端降雨事件是中國(guó)發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害的主要來(lái)源之一，如2012年7月21日，北京遭遇自1951年以來(lái)最大暴雨，其中最大降雨點(diǎn)日降雨量高達(dá)460 mm，造成了嚴(yán)重的內(nèi)澇災(zāi)害，160萬(wàn)余人受災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失超過100億元；2021年7月，鄭州發(fā)生7·20特大暴雨，其重現(xiàn)期達(dá)到千年一遇，最大小時(shí)降雨量達(dá)到201.9 mm，導(dǎo)致地鐵停運(yùn)、道路癱瘓，并造成大量財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡［6］。故對(duì)極端暴雨事件進(jìn)行研究，對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)健康發(fā)展具有重大意義。

針對(duì)暴雨導(dǎo)致的城市內(nèi)澇問題，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行了大量研究，其中數(shù)值模擬是研究此類問題的一種重要手段。符洪恩［7］將遺傳算法與支持向量回歸機(jī)模型結(jié)合，并加入云模型，對(duì)深圳市暴雨危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)；Quan等［8］分析了上海浦東新區(qū)土地利用變化對(duì)地表徑流的影響，并對(duì)不同降雨強(qiáng)度引起的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)；Mei等［9］通過建立廈門市數(shù)值模型，對(duì)12次設(shè)計(jì)暴雨事件進(jìn)行了不同重現(xiàn)期、降雨雨型和持續(xù)時(shí)間的模擬，結(jié)果表明在降雨量相等的情況下，降雨強(qiáng)度是影響淹沒面積、深度和損失的關(guān)鍵因素，而降雨雨型也會(huì)對(duì)內(nèi)澇產(chǎn)生影響；Cheng等［10］以濟(jì)南市海綿城市建設(shè)試驗(yàn)區(qū)為例，利用Info Works ICM二維水動(dòng)力模型模擬實(shí)際和設(shè)計(jì)降雨事件，結(jié)果表明最大小時(shí)降雨強(qiáng)度越大，內(nèi)澇災(zāi)害越嚴(yán)重；傅春等［11］為研究暴雨條件下城市內(nèi)澇形成與恢復(fù)過程，采用鷹潭市月湖新區(qū)1，3，5，10 a及20 a一遇設(shè)計(jì)降雨，應(yīng)用MIKE FLOOD模型模擬了各降雨工況下的內(nèi)澇積水情況。以上對(duì)城市內(nèi)澇及風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害特征的研究均在常規(guī)暴雨條件下進(jìn)行，極端暴雨情況下的城市內(nèi)澇災(zāi)害變化規(guī)律并未得到關(guān)注，為增強(qiáng)城市應(yīng)對(duì)極端暴雨及防災(zāi)減災(zāi)的能力，亟需對(duì)極端暴雨的致澇變化特征進(jìn)行深入研究。

綜上，本文以寧夏回族自治區(qū)固原市主城區(qū)為研究區(qū)域，利用該地區(qū)的高精度地形數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用基于GPU加速技術(shù)的高效高精度二維水動(dòng)力模型——GAST模型對(duì)極端暴雨條件下的地表徑流過程進(jìn)行數(shù)值模擬，研究不同降雨條件下的內(nèi)澇積水過程及風(fēng)險(xiǎn)特征變化特征，以期為極端暴雨下城市防澇規(guī)劃提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域概況

1.1 區(qū)域概況

選取寧夏固原市主城區(qū)為研究區(qū)域（見圖1）。研究區(qū)域總面積為22.48 km2，多年平均降雨量為466 mm，平均蒸發(fā)量為1 471 mm，降水多集中在汛期7～9月，且夏季暴雨發(fā)生頻率較高，易引發(fā)內(nèi)澇。

1.2 地形數(shù)據(jù)

圖2顯示了采用無(wú)人機(jī)機(jī)載激光雷達(dá)及傾斜攝影技術(shù)掃描得到的高精度地形數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確地反映研究區(qū)域的地形地貌特征。固原市地形高程整體呈南高北低、西高東低的分布特點(diǎn)，本次模擬所采用的地形數(shù)據(jù)為3 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)。土地類型主要分為居住用地、辦公用地、道路、草地、林地和水系，其中道路約占研究區(qū)域的21.6%，如圖3所示。

2.1.2 數(shù)值方法

模型在求解地表產(chǎn)匯流過程時(shí)利用Godunov格式有限體積法求解二維淺水方程，為了提高計(jì)算精度，變量空間插值選用二階MUSCL方法，通過HLLC近似黎曼求解器求解控制單元內(nèi)界面上的物質(zhì)與動(dòng)量通量［14］。其時(shí)間迭代采用二步Runge-Kutta方法實(shí)現(xiàn)，同時(shí)采用GPU加速技術(shù)大幅提升計(jì)算速度［15］。采用等效下滲的方式來(lái)求解研究區(qū)域管網(wǎng)排水能力，即根據(jù)雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將等效下滲值以研究區(qū)域管網(wǎng)最大排水能力引入模型［16］。

2.2 暴雨數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

本研究選取了設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期為2，10，20，30，50，100，200，500 a和1 000 a的2 h設(shè)計(jì)降雨，以及由設(shè)計(jì)雨型放大得到的降雨量為100，150 mm和200 mm的12種降雨數(shù)據(jù)作為降雨輸入數(shù)據(jù)。采用的固原市設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式為

i=4.452+4.48lgTE（t+2.570）0.668（3）

式中：i為雨強(qiáng)，mm/min；TE為重現(xiàn)期，a；t為降雨持續(xù)時(shí)間，min。各設(shè)計(jì)降雨過程線如圖4所示，雨峰系數(shù)取0.5。

采用構(gòu)建的模型及12種設(shè)計(jì)降雨對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行模擬，通過提取分析不同設(shè)計(jì)降雨條件下研究區(qū)域的積水面積等數(shù)據(jù)，研究極端暴雨下的致澇變化特征。本次模擬計(jì)算地表徑流過程中四周均為開邊界，庫(kù)朗數(shù)CFL取0.5，模擬時(shí)長(zhǎng)為4 h。將高精度地形數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)及相應(yīng)入滲率和糙率值輸入模型，對(duì)前述降雨工況下的地表徑流過程及城市內(nèi)澇過程進(jìn)行數(shù)值模擬。

3 模型驗(yàn)證

本次模型驗(yàn)證采用2017年7月27日的實(shí)際降雨數(shù)據(jù)，其降雨歷時(shí)為2 h，降雨量為21.92 mm。固原市短歷時(shí)降雨符合芝加哥雨型，故采用式（3）計(jì)算該場(chǎng)降雨的降雨過程，利用GSAT模型模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)積水位置進(jìn)行對(duì)比。在模擬時(shí)，采用水量平衡原理計(jì)算產(chǎn)流，當(dāng)降雨量大于下滲量，且形成的地表截流、填洼量水位大于鄰近網(wǎng)格高程時(shí)，地表形成徑流。下滲是雨水在產(chǎn)流過程中主要的損失形式，故本次模擬將降雨損失以下滲的形式體現(xiàn)。各土地利用類型的下墊面特性包含下滲率及糙率，其中下滲率采用雙環(huán)入滲儀實(shí)地測(cè)量得到，糙率根據(jù)《固原市城市總體規(guī)劃（2011～2030年）》相關(guān)參數(shù)及參考文獻(xiàn)［17-18］獲得，如表1所列。圖5為模型驗(yàn)證結(jié)果。

由圖5可知，利用GAST模型模擬得到的積水位置與實(shí)測(cè)的積水位置高度吻合，由于缺少積水深度和面積等數(shù)據(jù)，故無(wú)法對(duì)本次降雨的積水量進(jìn)行定量驗(yàn)證。黃綿松等［18］已采用該率定后的GAST模型在本文相同的研究區(qū)域內(nèi)開展了模擬研究，模型模擬精度較好。同時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)［16］可知，運(yùn)用GAST模型對(duì)陜西省西咸新區(qū)內(nèi)澇淹沒過程進(jìn)行模擬，模擬得到的各積水點(diǎn)的積水面積和積水量結(jié)果均與實(shí)測(cè)值高度契合，模擬結(jié)果可靠，故本文所采用的GAST模型可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市地表徑流過程的準(zhǔn)確模擬。

4 結(jié)果與分析

4.1 道路積水峰值分析

城市內(nèi)澇積水主要集中在道路。通過統(tǒng)計(jì)分析研究區(qū)域內(nèi)各道路內(nèi)澇峰值時(shí)刻的積水面積（研究區(qū)域內(nèi)道路局部存在淺洼路面，因此忽略模擬積水水深小于3 cm的區(qū)域［19］），得到的積水峰值時(shí)刻的積水面積和積水總量隨降雨量增加的變化過程如圖6所示。不同降雨量工況下道路積水峰值對(duì)比如表2所列。

由圖6及表2可知，道路積水面積與積水總量峰值均隨著降雨量的增加而增加，且在降雨量為200 mm時(shí)達(dá)到最大值，分別為193.739萬(wàn)m2和61.014萬(wàn)m3。但道路積水面積的增加趨勢(shì)隨著降雨量的增加而減?。寒?dāng)降雨量從100 mm增加至150 mm時(shí)，積水面積峰值隨降雨量的變化率為0.759，遠(yuǎn)小于降雨量從88.78 mm（1 000 a一遇）增加至100 mm時(shí)的變化率1.083，且隨著降雨量的增加，其變化率減小的趨勢(shì)更為明顯；當(dāng)降雨量從100 mm增加至150 mm時(shí)，積水總量峰值隨降雨量的變化率為0.343，遠(yuǎn)大于降雨量從88.78 mm（1 000 a一遇）增加至100 mm時(shí)的變化率0.330，且隨著降雨量的增加，其變化率增大的趨勢(shì)更為明顯。這說(shuō)明當(dāng)降雨量大于100 mm時(shí)，隨著降雨量增大，道路積水面積峰值變化率明顯減小，而積水總量峰值變化率則與之相反，呈增大的趨勢(shì)。這是由于隨著降雨量的增大，道路積水面積隨之增大，而當(dāng)降雨量大于100 mm時(shí)，道路積水面積幾乎占據(jù)了整個(gè)道路占地面積，即使降雨量繼續(xù)增大，積水面積也不會(huì)顯著增加；而道路積水水深可以在面積變化不大的情況下顯著增大，積水總量也會(huì)隨之增加。

4.2 道路積水風(fēng)險(xiǎn)分析

4.2.1 內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析

齊文超等［20］根據(jù)積水深度將內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)劃分為4個(gè)等級(jí)，其劃分方法見表3。

根據(jù)表3提取研究區(qū)域不同內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的道路積水面積及積水總量峰值，結(jié)果如圖7所示。其中，Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積峰值及積水總量峰值變化情況見表4，選取的重現(xiàn)期為2，10，50，100，1 000 a以及降雨量為100，150 mm和200 mm的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)圖見圖8。

由圖7（a）、（b）可知，在降雨量小于100 mm時(shí)，Ⅰ級(jí)內(nèi)澇面積峰值與積水總量峰值均隨著降雨量的增加而增加，且其增加速率均呈減小的趨勢(shì)，而當(dāng)降雨量大于100 mm時(shí)，Ⅰ級(jí)內(nèi)澇面積峰值呈負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，積水總量峰值也隨著降雨量的增加逐漸趨于平緩，當(dāng)降雨量大于150 mm后，Ⅰ級(jí)內(nèi)澇積水量同樣隨著降雨量的增加而減小。由圖7（c）、（d）及表4可知，在降雨量小于100 mm時(shí)，Ⅱ、Ⅲ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值隨降雨量增加的趨勢(shì)逐漸減小，且Ⅱ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值的增加趨勢(shì)在降雨量大于100 mm后均趨于平緩，Ⅲ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值增加的趨勢(shì)也大幅減小。而Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值均隨著降雨量的增加而增加，當(dāng)降雨量大于100 mm后，Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值增加的趨勢(shì)更為明顯，當(dāng)降雨量從100 mm增加至150 mm時(shí)，Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值的變化率為0.500和0.286，遠(yuǎn)大于降雨量從88.78 mm（1 000 a一遇）增加至100 mm時(shí)的變化率0.464和0.262，且隨著降雨量的增加，兩者增大的趨勢(shì)更加顯著。

綜合分析圖7及表4可知，隨著降雨量的增加，Ⅰ～Ⅲ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值增長(zhǎng)的趨勢(shì)逐漸減小，在降雨量大于100 mm后趨于平緩，且Ⅰ級(jí)內(nèi)澇面積呈減小的趨勢(shì)，而Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值卻明顯增加，且增幅較大。由圖8可知，隨著降雨量的增加，研究區(qū)域道路內(nèi)澇面積不斷增加，且風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)呈增大的趨勢(shì)，當(dāng)降雨量達(dá)到100 mm時(shí)，研究區(qū)域多數(shù)道

路風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)已達(dá)到Ⅲ級(jí)，而降雨量達(dá)到200 mm時(shí)，研究區(qū)域內(nèi)大部分道路風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)已達(dá)到Ⅳ級(jí)。這是由于在極端降雨條件下，城市下墊面不能快速下滲多余的雨量，且此時(shí)管網(wǎng)系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，不能及時(shí)將雨水排出城市地表，導(dǎo)致城市道路Ⅳ級(jí)內(nèi)澇積水面積大幅增加，同時(shí)致災(zāi)嚴(yán)重的Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水量峰值增加的趨勢(shì)均較為明顯。因此，城市管理部門在應(yīng)對(duì)極端暴雨時(shí)應(yīng)積極應(yīng)對(duì)由Ⅳ級(jí)內(nèi)澇所產(chǎn)生的不利后果。

4.2.2 內(nèi)澇峰值時(shí)刻分析

受城市復(fù)雜的下墊面分布特征所影響，降雨在經(jīng)過蒸發(fā)、下滲以及填洼等過程后形成地表徑流，最終匯集形成地表積水，故城市內(nèi)澇積水峰現(xiàn)時(shí)刻總是滯后于雨峰出現(xiàn)時(shí)刻，不同重現(xiàn)期下的峰現(xiàn)時(shí)刻不盡相同，各設(shè)計(jì)暴雨下的內(nèi)澇峰值滯后時(shí)間如表5所列。

根據(jù)表5可知，各級(jí)內(nèi)澇面積峰現(xiàn)時(shí)刻并非積水量峰現(xiàn)時(shí)刻，且積水量峰現(xiàn)時(shí)刻總是滯后于積水面積峰現(xiàn)時(shí)刻。在同一內(nèi)澇等級(jí)下，降雨量越大，內(nèi)澇面積及積水總量峰值滯后時(shí)間越短。2 a一遇設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期下Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值滯后時(shí)間相對(duì)于Ⅱ級(jí)內(nèi)澇均滯后了50 min，而其相對(duì)于Ⅲ級(jí)內(nèi)澇均滯后了40 min；降雨量為200 mm時(shí)，Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值滯后時(shí)間相對(duì)于Ⅱ級(jí)內(nèi)澇僅滯后10 min和20 min，相對(duì)于Ⅲ級(jí)內(nèi)澇滯后了10 min和15 min，這說(shuō)明在相同降雨量時(shí)，內(nèi)澇等級(jí)越高，內(nèi)澇面積及積水總量峰值滯后時(shí)間越長(zhǎng)，且隨著降雨量的增加，在同一降雨量下，其內(nèi)澇峰值滯后時(shí)間相對(duì)于內(nèi)澇等級(jí)較低時(shí)的時(shí)間變短。

因極端暴雨導(dǎo)致內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高的Ⅳ級(jí)道路積水量和積水面積峰值占比最大，且隨著降雨量的增大，其增加趨勢(shì)更為顯著。因此，相關(guān)部門應(yīng)積極制定極端暴雨條件下的內(nèi)澇災(zāi)害響應(yīng)措施，如增加暴雨預(yù)報(bào)信息推送機(jī)制，各部門協(xié)同履行災(zāi)害應(yīng)急職責(zé)，落實(shí)防汛演練工作，構(gòu)建自然災(zāi)害信息共享平臺(tái)等。同時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)積極制定對(duì)現(xiàn)有易澇點(diǎn)的內(nèi)澇整治措施，以最大限度減少極端暴雨導(dǎo)致的生命和財(cái)產(chǎn)損失。

5 結(jié) 論

針對(duì)寧夏固原市可能因極端暴雨導(dǎo)致的城市內(nèi)澇問題，采用二維水動(dòng)力城市雨洪過程數(shù)值模型模擬了固原市主城區(qū)12種設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期下的道路積水情況，主要得出了以下結(jié)論：

（1） 隨著降雨量的增加，固原市主城區(qū)道路積水面積與積水總量峰值均隨之增加，而道路積水面積峰值增加的趨勢(shì)逐漸減小，積水總量峰值則與之相反，呈增大的趨勢(shì)，且在降雨量大于100 mm后，增加趨勢(shì)更加顯著。

（2） 隨著降雨量的增加，固原市主城區(qū)內(nèi)Ⅰ～Ⅲ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值增長(zhǎng)的趨勢(shì)逐漸減小，在降雨量大于100 mm后趨于平緩，且Ⅰ級(jí)內(nèi)澇面積呈減小的趨勢(shì)，但Ⅳ級(jí)內(nèi)澇面積及積水總量峰值則明顯增加，且增加趨勢(shì)逐漸增大。

（3） 固原市主城區(qū)內(nèi)Ⅱ～Ⅳ級(jí)積水量峰現(xiàn)時(shí)刻相對(duì)于積水面積峰現(xiàn)時(shí)刻總是有一定的滯后。降雨量越大，相同內(nèi)澇等級(jí)的內(nèi)澇面積及積水總量峰值滯后時(shí)間越短。在降雨量相同時(shí)，內(nèi)澇等級(jí)越高，峰值滯后時(shí)間越長(zhǎng)，且隨著降雨量的增加，在同一降雨量下，其內(nèi)澇峰值滯后時(shí)間相對(duì)于內(nèi)澇等級(jí)較低時(shí)的時(shí)間變短。

（4） 因極端暴雨導(dǎo)致的Ⅳ級(jí)道路積水將會(huì)嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全，相關(guān)部門應(yīng)積極制定超標(biāo)暴雨下的內(nèi)澇防治措施，完善應(yīng)對(duì)內(nèi)澇災(zāi)害的響應(yīng)機(jī)制。

城市防洪排澇相關(guān)部門可根據(jù)本研究提出的分析方法獲取極端暴雨下城區(qū)內(nèi)澇積水分布情況，因地制宜制定內(nèi)澇防治方案；在沒有條件進(jìn)行模擬分析時(shí)，亦可合理利用本文的結(jié)論對(duì)內(nèi)澇防治方案進(jìn)行優(yōu)化，故本研究有助于相關(guān)部門在極端暴雨條件下開展更合理的內(nèi)澇防治工作。

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（編輯：鄭 毅）

Simulation on variation characteristics of urban extreme rainstorm and waterlogging：case of Guyuan City，Ningxia Autonomous Region

MA Xin，HOU Jingming，LI Bingyao

（State Key Laboratory of Eco-hydraulics in Northwest Arid Region of China，Xi′an University of Technology，Xi′an 710048，China）

Abstract：

In order to explore the variation characteristics of urban waterlogging under extreme rainstorm conditions，the 2-D hydrodynamic model（GAST model） was used to simulate the waterlogging in the urban area of Guyuan City，Ningxia Autonomous Region.First，the measured rainfall data on July 27，2017 was used to verify the model，and it was proved that the accuracy of the model met the requirement.Based on high accuracy terrain data，land use data and measured data，the spatial and temporal process of urban inundation under 12 short-duration designed storm conditions were simulated and their flooding risks were analyzed.The results show that with the increase of rainfall，the peak total inundation area and water volume on road all increased，but the increasing trend of peak inundation area gradually tended to level off while the trend of peak total water volume gradually increased；the greater the rainfall，the more obvious the increasing trend of peak inundation area and total water volume of the highest risk level IV，especially after the rainfall was greater than 100 mm.This study reveals the change process of inundation under extreme rainstorm in Guyuan City，which has significance for reasonable dealing with urban flood prevention and drainage.

Key words：

urban waterlogging；extreme rainstorm；hydrodynamic model；numerical simulation；Guyuan City