最新发文!城市形态如何影响洪水
城市化和气候变化正在全球范围内导致严重的洪水灾害,破坏基础设施,扰乱经济,并削弱人类的福祉。正在出现使城市更具抗洪能力的方法,特别是设计抗洪结构的方法,但对于城市形态及其复杂性在洪水集中度方面的作用,人们了解相对较少。我们利用统计力学来简化城市洪水的复杂性,并发展了一种平均流理论,将洪水灾害与城市形态联系起来,城市形态的特征包括地面坡度、城市孔隙度以及Mermin序参数,后者衡量建筑布局的对称性。平均流理论提出了一个无量纲的洪水深度,该深度与城市孔隙度和序参数呈线性关系,对于无序的正方形和六边形形态有不同的缩放比例。通过引入一个有效的平均弦长来代表洪水水流无阻碍的下坡行进距离,得到了一个通用的缩放比例,从而产生了一个用于全球社区规模洪水灾害的分析模型。所提出的平均流理论被应用于探测城市间洪水灾害的变化,并显示出有希望的结果,将记录的洪水损失与城市形态和观测到的降雨极端事件联系起来。
在这项工作中,我们构建了一个城市洪水模拟集合,并通过模拟结果的量纲分析和考虑守恒定律,将城市洪水的复杂性简化为一个主曲线,构成了一个平均流理论。这个理论建立了一个数学方程,将洪水属性——特别是深度和强度,定义为洪水深度和速度的乘积——与城市遇到的地面坡度、城市形态和流量联系起来。此外,我们寻求一个模型,该模型解释了社区和更大尺度上城市洪水危害的全球变异性,并为更具抗洪能力的城市提供规划级支持。