城市化背景下广东省综合单位线法的适应性改进

张鹏; 冯远俊; 王兆礼; 吴旭树

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城市化背景下广东省综合单位线法的适应性改进

由编辑部分配 | 更新时间：2026-05-15

- 城市化背景下广东省综合单位线法的适应性改进
- Adaptive Improvement of the Guangdong Comprehensive Unit Hydrograph Method in the Context of Urbanization
- 人民珠江 2026年页码：1-14
- 作者机构：
  
  1.广州珠科院工程勘察设计有限公司，广东广州 510610
  2.华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510641
- 作者简介：
  
  张鹏（1984—），硕士，高级工程师，主要从事城市洪涝防御工作
  吴旭树（1989—），博士，副教授，主要从事水旱灾害防控研究
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52479015);华南理工大学中央高校基本科研业务费杰出青年项目(2024ZYGXZR084)
- DOI：
  中图分类号： TV121
- 收稿：2026-03-24，
  
  修回：2026-04-25，
  
  录用：2026-04-28，
  
  网络首发：2026-05-15，
- 稿件说明：
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张鹏，冯远俊，王兆礼等.城市化背景下广东省综合单位线法的适应性改进［J］.人民珠江.

ZHANG Peng,FENG Yuanjun,WANG Zhaoli,et al.Adaptive Improvement of the Guangdong Comprehensive Unit Hydrograph Method in the Context of Urbanization[J].PEARL RIVER.
张鹏，冯远俊，王兆礼等.城市化背景下广东省综合单位线法的适应性改进［J］.人民珠江. DOI：

ZHANG Peng,FENG Yuanjun,WANG Zhaoli,et al.Adaptive Improvement of the Guangdong Comprehensive Unit Hydrograph Method in the Context of Urbanization[J].PEARL RIVER. DOI：

摘要

随着城市化进程加快，广东省综合单位线法在复杂城市环境下面临适用性挑战，而高精度建模方法又存在过程繁琐、数据要求高等困难。为此，需对广东省综合单位线法进行适应性改进，以提升其在城市化流域暴雨洪水模拟中的精度与实用性。以广州市猎德涌流域为例，构建MIKE FLOOD耦合模型作为基准，系统评估广东省综合单位线法的模拟偏差。在此基础上，提出一种融合排水约束与时滞修正机制的改进方法，通过对单位线进行时空重构，结合排水口蓄排能力与传播时间矩阵进行响应修正，并在流域出口进行延迟叠加，得到修正后的总流量过程线。结果显示：改进后的方法在中高强度降雨下表现优异，洪峰流量相对误差均低于15%，峰现时间偏差不超过10 min，纳什效率系数（NSE）为0.9左右；在低重现期情景下，洪峰流量误差达34.5%，但通过对水深参数进行调整可控制误差在3%左右；所提方法结构简洁、计算高效，能有效改善广东省综合单位线法在城市流域的模拟性能，可为高度城市化地区的防洪排涝设计与雨洪管理提供可靠且实用的技术路径。

Abstract

With the acceleration of urbanization

the Guangdong Comprehensive Unit Hydrograph Method (GDUH)—a standard approach for design flood estimation in ungauged basins—faces growing applicability challenges in complex urban environments. In the Liede Stream Basin of Guangzhou

for instance

the impervious surface ratio surged from 26% in 1985 to 86% in 2023

drastically altering rainfall‑runoff processes. At the same time

high‑precision physically‑based models such as the MIKE series remain data‑intensive and often impractical for routine engineering. An adaptive improvement of GDUH is therefore urgently needed to enhance its accuracy and practicality for storm flood simulation in urbanized catchments without resorting to full-scale modeling. Taking the Liede Stream Basin as a case study

a MIKE FLOOD coupled model integrating MIKE URBAN

MIKE 11 and MIKE 21 was first established and rigorously calibrated using observed water levels and inundation data from two historical rainfall events. This model served as a benchmark to systematically evaluate the simulation deviations of the traditional GDUH under design rainfall scenarios with return periods ranging from 5 to 200 years. The evaluation revealed that the traditional method consistently overestimates peak discharges and delays peak timing by 60–80 minutes

indicating significant inadequacy for highly urbanized watersheds. To address these deviations

an improved approach coupling drainage constraints with a time‑delay correction mechanism was proposed. The method comprises three steps:① temporal‑spatial reconstruction—assuming instantaneous rainfall‑runoff response

the original GDUH hydrograph is concentrated at the time of rainfall and then proportionally distributed to 54 drainage outlets and the main river; ② storage‑drainage correction—an adjustment factor α (calibrated as 0.4 for the Liede Basin) limits the maximum conveyance capacity of each outlet

temporarily storing excess inflow and gradually releasing it when capacity becomes available

thereby mimicking urban ponding and delayed drainage; ③ time‑delay superposition—a propagation time matrix is constructed using Manning's equation for both pipeline and river segments

all sub-runoff processes are delayed correspondingly and superimposed at the basin outlet to form the revised total flood hydrograph. Results show that the improved method performs excellently under moderate‑ to high‑intensity rainfall (return periods ≥ 20 years)

with relative peak flow errors below 15%

peak time deviations within 10 minutes

and Nash–Sutcliffe efficiency coefficients around 0.9. Under low return periods (5‑ and 10‑year)

the standard correction yields peak errors of 34.5% and 19.0%

but these errors can be reduced to approximately 3% by dynamically calibrating the channel water depth parameter

which governs flow velocity and propagation time. Comparative experimentswithout resorting to full-scale modeling confirmed that the instantaneous reconstruction step is essential: without it

peak time delays of 90–100 minutes persist and NSE values drop markedly. The proposed method is structurally simple

computationally efficient and imposes low data requirements. It effectively improves GDUH's simulation performance in urban catchments and provides a reliable

practical technical pathway for flood control design and stormwater management in highly urbanized regions.

关键词

Keywords

references

管一，龙岩，康爱卿，等 . 基于综合单位线法推求水库设计洪水分析［J］. 海河水利， 2023 （ 8 ）： 43 - 46 . doi: 10.3969/j.issn.1004-7328.2023.08.013 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1004-7328.2023.08.013

Guan Yi ， Long Yan ， Kang Aiqing ， et al . Analysis of reservoir design flood estimation based on the comprehensive unit hydrograph method ［J］. Haihe Water Resources ， 2023 （ 8 ）： 43 - 46 . （in Chinese）

李弘力 . 用水文站实测资料验证广东省综合单位线法设计洪水精度［J］. 云南水力发电， 2024 ， 40 （ 11 ）： 26 - 28，48 .

Li Hongli . Verification of design flood accuracy of Guangdong comprehensive unit hydrograph method using measured data from hydrological stations ［J］. Yunnan Water Power ， 2024 ， 40 （ 11 ）： 26 - 28，48 . （in Chinese）

张业彤，王海涛，柴禾蕾 . 城市下垫面对地表水文循环过程的影响分析——以长春市为例［J］. 国土与自然资源研究， 2022 （ 5 ）： 42 - 45 .

Zhang Yetong ， Wang Haitao ， Chai Helei . Analysis of the influence of urban underlying surface on surface hydrological cycle process： A case study of Changchun City ［J］. Land and Natural Resources Research ， 2022 （ 5 ）： 42 - 45 . （in Chinese）

李岩 . 城市化与水生态环境协调发展度定量评估［J］. 水利规划与设计， 2024 （ 8 ）： 78 - 81 .

Li Yan . Quantitative assessment of coordinated development degree between urbanization and water ecological environment ［J］. Water Resources Planning and Design ， 2024 （ 8 ）： 78 - 81 . （in Chinese）

林友勤，朱振洋，李玉玲，等 . 综合单位线在洪水预报中的应用［J］. 中国农村水利水电， 2024 （ 10 ）： 25 - 31，39 . doi: 10.12396/znsd.240204 http://dx.doi.org/10.12396/znsd.240204

Lin Youqin ， Zhu Zhenyang ， Li Yuling ， et al . Application of comprehensive unit hydrograph in flood forecasting ［J］. China Rural Water and Hydropower ， 2024 （ 10 ）： 25 - 31，39 . （in Chinese）

王强，许有鹏，于志慧，等 . 快速城市化地区多尺度水文观测试验与暴雨洪水响应机理分析［J］. 水科学进展， 2022 ， 33 （ 5 ）： 743 - 753 . doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.05.005 http://dx.doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2022.05.005

Wang Qiang ， Xu Youpeng ， Yu Zhihui ， et al . Multi-scale hydrological observation experiment and analysis of storm flood response mechanism in rapidly urbanizing areas ［J］. Advances in Water Science ， 2022 ， 33 （ 5 ）： 743 - 753 . （in Chinese）

钟芳倩，霍艾迪，赵志欣，等 . 基于HEC-HMS的黄土高塬沟壑区流域城市化对洪水情势的影响［J］. 人民黄河， 2024 ， 46 （ 2 ）： 67 - 72，79 . doi: 10.3969/j.issn.1000-1379.2024.02.012 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2024.02.012

Zhong Fangqian ， Huo Aidi ， Zhao Zhixin ， et al . Impact of urbanization on flood regime in the Loess Plateau gully region based on HEC-HMS ［J］. Yellow River ， 2024 ， 46 （ 2 ）： 67 - 72，79 . （in Chinese）

王正川，张扬，赛佳美，等 . 基于MIKE模型的排涝泵站治涝能力评估——以深圳市上下村排涝片区为例［J］. 人民珠江， 2025 ， 46 （ S2 ）： 4 - 6 . doi: 10.3969/j.issn.1001-9235.2025.S2.002 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-9235.2025.S2.002

Wang Zhengchuan ， Zhang Yang ， Sai Jiamei ， et al . Assessment of drainage pumping station capacity based on MIKE model： A case study of Shangxiacun drainage area in Shenzhen ［J］. Pearl River ， 2025 ， 46 （ S2 ）： 4 - 6 . （in Chinese）

李港奥，刘沛显，赵禹博，等 . 基于HEC-HMS的海浪河洪水模拟研究［J］. 黑龙江水利科技， 2025 ， 53 （ 8 ）： 17 - 21 .

Li Gang'ao ， Liu Peixian ， Zhao Yubo ， et al . Flood simulation study of Hailang River based on HEC-HMS ［J］. Heilongjiang Hydraulic Science and Technology ， 2025 ， 53 （ 8 ）： 17 - 21 . （in Chinese）

夏铭辉，尹世洋 . 基于SWMM耦合HEC-RAS的人工建设水网防洪排涝模拟研究［J］. 人民珠江， 2024 ， 45 （ 6 ）： 30 - 38 . doi: 10.3969/j.issn.1001-9235.2024.06.004 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-9235.2024.06.004

Xia Minghui ， Yin Shiyang . Simulation study of flood control and drainage in artificially constructed water networks based on SWMM coupled with HEC-RAS ［J］. Pearl River ， 2024 ， 45 （ 6 ）： 30 - 38 . （in Chinese）

Chen Chaohui ， Zhang Yindong ， Lou Yihan ， et al . Impact of Refined Boundary Conditions of Land Objects on Urban Hydrological Process Simulation ［J］. Water ， 2024 ， 13 （ 11 ）. DOI： 10.3390/w13111808 http://dx.doi.org/10.3390/w13111808 .

Zhang Peng ， Feng Yuanjun ， Wang Zhaoli ， et al . Improved Comprehensive Flood Risk Index Method and Multi-Scenario Flood Simulation for Downstream Area of the Reservoir ［J］. Water ， 2024 ， 14 （ 15 ）. DOI： 10.3390/w14152789 http://dx.doi.org/10.3390/w14152789 .

李整，陈代海，刘琼 . 广东省改进综合单位线法洪峰流量计算方法研究［J］. 铁道科学与工程学报， 2017 ， 14 （ 11 ）： 2377 - 2383 . doi: 10.3969/j.issn.1672-7029.2017.11.015 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-7029.2017.11.015

Li Zheng ， Chen Daihai ， Liu Qiong . Study on calculation method of peak discharge for improved comprehensive unit hydrograph method in Guangdong ［J］. Journal of Railway Science and Engineering ， 2017 ， 14 （ 11 ）： 2377 - 2383 . （in Chinese）

马旭民，林凯荣，郭伟建，等 . 城市化背景下广东省综合单位线法的评估与修正［J］. 中国农村水利水电， 2024 （ 1 ）： 142 - 149 .

Ma Xumin ， Lin Kairong ， Guo Weijian ， et al . Evaluation and modification of Guangdong comprehensive unit hydrograph method under urbanization background ［J］. China Rural Water and Hydropower ， 2024 （ 1 ）： 142 - 149 . （in Chinese）

姚丽娟，薛冰贤，吴辉明 . 高度城镇化流域广东省综合单位线应用研究［J］. 水利发展研究， 2024 ， 24 （ 12 ）： 108 - 114 .

Yao Lijuan ， Xue Bingxian ， Wu Huiming . Study on application of Guangdong comprehensive unit hydrograph in highly urbanized watershed ［J］. Water Resources Development Research ， 2024 ， 24 （ 12 ）： 108 - 114 . （in Chinese）

Li Yanbin ， Li Hongxing ， Han Yuhang ， et al . Impact analysis of urban super‑standard flood disasters based on MIKE+ ［J］. Natural Hazards ， 2025 ， 121 （ 13 ）： 15949 - 15963 .

王忠伟 . 基于MIKE FLOOD耦合模型的城市内涝模拟及排水系统优化［J］. 陕西水利， 2025 （ 6 ）： 21 - 24 .

Wang Zhongwei . Urban waterlogging simulation and drainage system optimization based on MIKE FLOOD coupled model ［J］. Shaanxi Water Resources ， 2025 （ 6 ）： 21 - 24 . （in Chinese）

TuanA L ， VanT C ， BinhV D ， et al . Flood modeling in the Ba River basin using a coupled hydrodynamic model—MIKE FLOOD ［J］. River ， 2024 ， 3 （ 2 ）： 199 - 207 .

袁银，葛均建，李政鹏，等 . 基于MIKE FLOOD耦合模型的城区上游水库溃坝洪水模拟研究［J］. 水土保持通报， 2024 ， 44 （ 6 ）： 159 - 165，193 .

Yuan Yin ， Ge Junjian ， Li Zhengpeng ， et al . Simulation study of dam-break flood in upstream reservoir of urban area based on MIKE FLOOD coupled model ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2024 ， 44 （ 6 ）： 159 - 165，193 . （in Chinese）

程麒铭，刘霖皓，刘非，等 . 基于MIKE FLOOD耦合模型模拟的城市内涝对道路安全风险的影响评估［J］. 中国农村水利水电， 2024 （ 8 ）： 94 - 104 . doi: 10.12396/znsd.231895 http://dx.doi.org/10.12396/znsd.231895

Cheng Qiming ， Liu Linhao ， Liu Fei ， et al . Impact assessment of urban waterlogging on road safety risk based on MIKE FLOOD coupled model simulation ［J］. China Rural Water and Hydropower ， 2024 （ 8 ）： 94 - 104 . （in Chinese）

梁汝豪，兰甜，林凯荣，等 . 基于SWMM的城市雨洪径流模拟研究——以广州市猎德涌流域为例［J］. 人民珠江， 2018 ， 39 （ 6 ）： 1 - 5，15 . doi: 10.3969/j.issn.1001-9235.2018.06.001 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-9235.2018.06.001

Liang Ruhao ， Lan Tian ， Lin Kairong ， et al . Simulation study of urban stormwater runoff based on SWMM： A case study of Liede Stream Basin in Guangzhou ［J］. Pearl River ， 2018 ， 39 （ 6 ）： 1 - 5，15 . （in Chinese）

Nguyen Chi Cong ， Nguyen Binh Quang ， Le Xuan Cuong ， et al . Urban inundation forecasting based on hydraulic models coupling MIKE Flood and MIKE Urban： A case study of Tam Ky City， Vietnam ［J］. River ， 2023 ， 2 （ 4 ）： 518 - 529 .

张旭兆，徐辉荣，王鑫 . 广州市猎德涌内涝模拟与成因分析［J］. 广东水利水电， 2019 （ 3 ）： 16 - 21 .

Zhang Xuzhao ， Xu Huirong ， Wang Xin . Simulation and cause analysis of waterlogging in Liede Stream， Guangzhou ［J］. Guangdong Water Resources and Hydropower ， 2019 （ 3 ）： 16 - 21 . （in Chinese）

Liu Yin ， Zhang Shuanghu ， Su Huidong ， et al . Modelling and Application of Urban Drainage Based on Mike Urban Model ［J］. IOP Conference Series： Earth and Environmental Science ， 2020 ， 474 . DOI： 10.1088/1755-1315/474/6/062003 http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/474/6/062003 .

Dhruw G ， Agrawal N ， Jaiswal K R . Rainfall-runoff Modelling Using MIKE11 NAM Model for Ravishankar Sagar Catchment， Chhattisgarh， India ［J］. International Journal of Environment and Climate Change ， 2024 ， 14 （ 4 ）： 719 - 738 .

Shigute A N ， Kumar T L ， Atlabachew A E ， et al . Evaluating the dynamics of hydroclimate and streamflow for data-scarce areas using MIKE11-NAM model in Bilate river basin， Ethiopia ［J］. Modeling Earth Systems and Environment ， 2022 ， 8 （ 4 ）： 4563 - 4578 .

汪志鹏 . 基于MIKE21的典型山丘区河道行洪能力分析——以浮梁县东河流域为例［J］. 长江技术经济， 2025 ， 9 （ 5 ）： 24 - 28，36 .

Wang Zhipeng . Analysis of flood conveyance capacity of typical hilly area rivers based on MIKE21： A case study of Donghe River Basin in Fuliang County ［J］. Yangtze River Technology and Economy ， 2025 ， 9 （ 5 ）： 24 - 28，36 . （in Chinese）

Guo S ， Zhang Y ， Zhang X ， et al . Simulation study of reservoir water environment based on Mike21-taking Baisha reservoir as an example ［J］. Dynamics of Atmospheres and Oceans ， 2025 ， 109101522 - 101522 .

张泽毅，郑何声园 . Mike Flood模型在南方河网地区内涝风险评估中的应用研究［J］. 水上安全， 2025 （ 20 ）： 76 - 78 .

Zhang Zeyi ， Zheng He Shengyuan . Application study of Mike Flood model in waterlogging risk assessment of southern river network areas ［J］. Water Safety ， 2025 （ 20 ）： 76 - 78 . （in Chinese）

Yan Xinghui ， Du Feng ， Zhang Tianqi ， et al . Predicting the Flow Fields in Meandering Rivers with a Deep Super-Resolution Convolutional Neural Network ［J］. Water ， 2024 ， 16 （ 3 ）： 425 . https：//doi.org/10.3390/w16030425 https://doi.org/10.3390/w16030425 .

马雨露，赖成光，习树峰，等 . 南方高度城市化地区极端降雨特征分析及阈值确定——以深圳市为例［J］. 水资源与水工程学报， 2017 ， 28 （ 2 ）： 76 - 81 . doi: 10.11705/j.issn.1672-643X.2017.02.13 http://dx.doi.org/10.11705/j.issn.1672-643X.2017.02.13

Ma Yulu ， Lai Chengguang ， Xi Shufeng ， et al . Analysis of extreme rainfall characteristics and threshold determination in highly urbanized areas of southern China： A case study of Shenzhen ［J］. Journal of Water Resources and Water Engineering ， 2017 ， 28 （ 2 ）： 76 - 81 . （in Chinese）

练迪，王京晶，王宁 . 缺资料流域中小河流洪水预报研究［J］. 水利水电技术（中英文）， 2025 ， 56 （ S1 ）： 244 - 249 .

Lian Di ， Wang Jingjing ， Wang Ning . Study on flood forecasting for small and medium rivers in data-scarce basins ［J］. Water Resources and Hydropower Engineering ， 2025 ， 56 （ S1 ）： 244 - 249 . （in Chinese）

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