3DGIS支持下的洪水风险三维动态推演

为提升MIKE FLOOD模型洪水风险展示中淹没区域细节的认知,动态反映发生溃口等险情时的洪水扩散过程,总结了洪水风险的现有表达手段,研究了洪水过程在3DGIS场景中的融合和表达方法,形成了一套可用于洪水风险三维动态推演的程序框架。以雄安新区内的主要河流南拒马河为例,基于MIKE11和MIKE21模型计算溃堤后的洪水过程,并以Open Scene Graph技术搭建三维GIS环境,在真实的三维地形地貌环境下进行洪水过程的动态推演分析。试验结果表明该方法相较于传统二维风险图方法具有细节表达和动态模拟上的优势,可以在宏观、中观和微观多个尺度对淹没过程进行模拟和表达,更加直观高效地反映洪水动态过程和淹没损失情况。     

基于GIS与水动力模型的陶乐防洪保护区漫溢洪水风险分析

黄河青铜峡至石嘴山段洪涝灾害易发,分析黄河青石段防洪保护区的洪水风险,有助于完善黄河洪水防御体系,开展防汛应急工作和洪水风险管理。基于水动力学数值模拟理论,构建一维水动力洪水漫溢风险分析模型,以陶乐防洪保护区为研究对象,计算陶乐计算区100年一遇洪水的淹没水深及淹没范围,利用GIS技术生成保护区淹没水深图。研究成果表明,陶乐防洪保护区遭遇100年一遇洪水时,受灾较为严重的区域为芦苇、王家沟、小红柳滩、中滩村、下八顷村和黄泥岗等村庄,研究成果计算合理可靠,可为河道漫溢洪水精细化仿真与防汛部门防洪决策提供技术支撑。     

渭河下游南北岸防洪保护区洪水风险分析

渭河下游河段洪涝灾害易发,分析渭河下游防洪保护区的洪水风险,有助于完善渭河洪水防御体系,开展防汛应急工作和洪水风险管理。以渭河下游防洪保护区为研究对象,基于MIKE软件建立一维、二维耦合模型,采用实测洪水数据验证模型的合理性,进而模拟分析该保护区各溃口在相应类型和频率洪水条件下的洪水演进过程、淹没范围和淹没损失等。研究结果表明,渭河下游河势复杂多变,不同位置溃口溃决后的风险差别较大,同频率洪水下,最大淹没面积、淹没片区最大总损失、最大避险转移等发生在不同的片区。     

GIS在洪水淹没灾害评估中的应用

洪水淹没灾害评估是一个十分广泛的课题,其中洪水淹没范围及水深的确定是核心。介绍了基于GIS的洪水淹没范围计算原理及算法实现,并利用数字高程模型DEM,模拟夯川水库洪泛区域内的淹没水深,从而为快速评估洪灾损失与防洪决策服务提供科学的依据。     

蓄滞洪区洪水演进模拟及堤防溃决损失评估方法

堤防蓄滞洪区的经济社会发展和人口数量增长与防洪矛盾日益凸显,开展蓄滞洪区洪水灾害风险评估研究具有重要的工程价值,风险评估的关键一步是估算堤防溃决损失。为了准确估算堤防溃决造成的生命、经济、生态环境损失,发展了基于MIKE21 FM模型的洪水演进模拟方法,建立了基于蓄滞洪区洪水演进淹没数据的损失评估方法。以鄱阳湖康山大堤蓄滞洪区为例,模拟获得了历史最高水位下蓄滞洪区洪水演进过程,得到了切合工程实际的淹没数据(淹没面积、水深、流速)。在此基础上,划分了灾区内受灾等级,并将洪水演进与损失计算有机结合估算得到了蓄滞洪区的生命、经济和生态环境损失。研究成果为堤防溃决风险定量评估奠定基础,为蓄滞洪区防汛抢险决策方案的制定提供有效参考依据。     

基于ArcGIS Engine的洪水淹没模拟系统构建

洪涝灾害对我国社会发展和人民生活构成了极大的威胁。对洪涝灾害,通过地理空间信息三维可视化技术,在三维虚拟地理环境中对洪水淹没的过程进行观察和分析,可快速、科学地实现对洪水淹没范围的模拟与预报。为此,基于ArcGIS Engine构建了洪水淹没模拟分析系统,以澜沧江流域为例,编程实现了洪水淹没过程和周围场景的动态模拟,对洪水淹没的程度进行了计算分析,直观地展示了洪水淹没的演进和影响。系统的构建为科学的防洪决策和洪灾评估提供了依据。     

基于罗塘河溃堤洪水风险的避洪转移方案研究

为减少溃堤洪水对罗塘河区域内造成的生命财产损失,以溃堤洪水风险模拟结果为基础,分析了罗塘河20年一遇洪水过程下的溃堤风险要素,并利用Arcgis软件构建研究区域内道路网络分析模型,确定了对淹没危险区避洪转移路线,绘制了避洪转移图。研究结果可为罗塘河地区防洪应急预案的制定提供参考依据。     

河道外非防洪建设项目洪水淹没分析方法的探讨

淹没分析是洪水影响评价的一项重要内容,如何快速、准确地预测、模拟洪水淹没区域,分析评价建设项目受到的洪水淹没风险具有重要的意义.根据洪水淹没的机理,提出了基于GIS技术和洪水演进法计算洪水淹没范围和淹没水深的方法;并以北京市海淀区某流域为研究区,分别应用2种方法进行了洪水淹没风险分析,为开展河道外非防洪建设项目的洪水淹没分析提供参考.     

基于三维GIS的水库洪水调度模拟系统研究

针对传统水库洪水调度中,二维图表展示数值计算结果不够直观的缺陷,以高分辨率数字高程模型和遥感影像为基础,建立了三维交互式展示水库地形地貌、水工建筑物及下游河道沿线的可视化平台。以此平台为基础,可进行三维可视化浏览、查询、分析与模拟,实现了三维仿真环境下演示水库调度方案、模拟溃坝洪水演进过程、分析洪水淹没影响等功能。系统为水库调度科学决策提供了一个综合性的、逼真的会商环境,可使决策者在最短的时间内准确直观地获取决策辅助信息。     

基于随机模拟和并行计算的水库防洪调度风险分析

由于洪水预报、洪水类型、工程状态、管理决策等诸方面不确定性因素,水库实际防洪调度不可避免地存在各种风险,水库防洪调度风险分析研究显得尤为重要。为确保防洪安全,降低大坝及下游综合洪灾损失,对水库防洪调度风险分析进行了全面梳理,分析和识别了水库防洪调度风险的关键影响因素,探明了洪水预报误差、不同典型洪水、初始起调水位和防洪调度滞时等不确定性因素。研究了基于蒙特卡罗随机模拟的不确定性因素模拟手段,建立了并行计算模式下水库防洪调度风险分析模型及其计算流程,并定量分析了不确定条件下的水库防洪调度风险。相关成果可为快速方便、科学合理的水库防洪调度运行方式和安全管理提供技术支持。     

防洪保护区溃堤洪水模拟分析

为降低堤防溃决造成的重大生命财产损失,基于MIKE软件建立东鱼河南片(苏)防洪保护区一、二维水动力耦合模型,沿复新河堤防设置溃口1和溃口2,模拟复新河遭遇20 a一遇和50 a一遇洪水以及同频率暴雨下单个溃口的溃堤洪水在防洪保护区内的演进。对溃口流量过程、洪水演进图、最大淹没水深图进行分析,结果表明:随着溃堤洪水量级增大,淹没程度提高;同频率来水条件下,位于地势较低处的溃口1产生洪水的风险更大,是防洪的重点。     

基于洪水影响和损失风险期望的新宁县城防洪标准初步研究

构建了夫夷水新宁县城河段一二维耦合模型,开展了洪水风险分析计算,评估了洪水影响及洪灾可能造成的经济损失;考虑洪水影响社会指标和洪灾损失经济指标,提出了基于淹没人口风险期望和洪灾损失风险期望的新宁县城防洪标准优选方法,为城市防洪标准的选择提供参考。     

察尔森水库溃坝洪水模拟计算

采用经验公式法对察尔森水库溃坝洪水进行模拟计算,根据大坝可能出现的溃坝风险,模拟了大坝溃决后保护区内洪水的演进过程,模拟的计算结果提供了淹没水深、淹没范围等洪水风险信息,为察尔森水库防洪风险管理提供了依据。     

基于DTM的溃坝风险图编制技术

溃坝洪水风险图对于制定区域防洪应急预案、进行溃坝洪水风险分析是十分必要的.利用BREACH模拟溃口,采用无结构网格有限体积法进行二维溃坝洪水演进计算,利用TIN模型将计算结果可视化,制作成水深风险图、流速风险图、淹没历时风险图、洪水到达时间风险图,并对风险图进行了空间分析.本文充分利用了GIS对空间数据以及空间数据和属性数据联合分析的功能,对溃坝洪水风险图制作的基本原理和方法进行了探讨,并应用于沙河集水库大坝溃坝模拟,具有较强的实用价值.     

小型水库超标准洪水溃坝模拟及风险分析

我国小型水库数目众多，承担着防洪、灌溉、供水等重要作用。为减少水库遇超标准洪水溃坝后下游风险区的生命财产损失，以南王水库为研究对象，考虑水库遇超标准洪水下瞬时溃坝与渐进式溃坝两种溃坝形式，采用DB-IWHR溃坝模型模拟溃口流量过程，利用MIKE软件构建一二维耦合模型模拟洪水演进情况并进行风险分析。结果表明，下游淹没情况符合溃坝洪水演进的一般规律，模型可较好模拟超标准洪水引起大坝溃决的溃口流量与洪水演进过程，可为小型水库超标准洪水溃坝应急预案提供参考。     

基于BIM+GIS的水库下游洪水模拟与可视化方法

为有效推进水旱灾害防御高质量发展，国家大力支持智慧水利建设。基于此，为实现水库下游洪水演进过程快速模拟及三维立体可视，基于一、二维耦合水动力模型及三维倾斜摄影、BIM、GIS技术构建水库下游洪水模拟与可视化方法，以吉林市碾子沟水库为例，对不同重现期设计洪水条件下水库下游洪水进行快速模拟，并在真实三维场景下对洪水演进过程及淹没区范围、淹没历时及淹没水深等洪水要素信息进行全景映射表达和交互查询分析展示。结果表明：在各重现期设计洪水条件下，洪水模型计算稳定，各方案模型计算相对误差均低于10^-6数量级，可知计算结果合理且满足工程要求，同时可实现洪水演进过程三维全景展示和灾害信息分析与交互查询。研究可为水库下游洪水风险决策提供支撑，提升洪水灾害防范能力，为智慧水利建设提供解决方案。     

基于非结构网格的洪水演进过程中GPU加速数值模型研究

为降低洪水风险并有效地进行洪水管理,研究洪水演进及淹没过程显得尤为重要。该文建立了一套基于非结构网格的二维水动力数值模型,采用三角形网格剖分计算域以适应不规则地形边界,并利用图形处理器(GPU)加速技术以大幅提高模型计算效率,可快速有效地模拟大尺度复杂地形条件下的洪水演进过程,为防洪减灾决策提供强有力的数据支撑。通过三个经典算例研究表明:该模型具有较高的准确性、稳定性和适用性。并将模型应用于Malpasset溃坝后的洪水演进过程,发现计算结果与实测数据吻合较好,计算效率较高,仅用时52 s就完成了溃坝后3 600 s内水动力过程的模拟计算,表明模型能高效准确地模拟大范围高分辨率地形上的洪水演进过程,具有较高的应用价值。     

青山水库溃坝洪水模拟计算

采用二维浅水模型对青山水库溃坝洪水进行了模拟计算,根据主坝可能出现的溃坝风险,模拟了主坝溃决后保护区内洪水的演进过程,模型的计算结果提供的淹没水深、淹没范围以及流速等洪水风险信息,为青山水库防洪风险管理提供了依据。     

福建省南平市延平中心城区洪水风险研究

该文针对福建省南平市延平中心城区流域特点,基于基础资料收集和现场调查测量,重点考虑闽江及建溪、西溪的洪水,构建本区域一、二维耦合水力学模型,模拟分析6个漫溢计算方案的洪水淹没情况,开展洪水风险要素(淹没范围、水深、流速等)分析研究,绘制洪水风险图件,以进一步完善该区域防洪减灾非工程措施,提高防汛抢险能力。     

二维非恒定流洪水演进模拟模型开发及应用

简要分析了目前二维洪水淹没模拟的研究进展,基于流域20 m DEM数据和实测流量资料,利用二维洪水淹没模拟模型对北京雁栖河下游河道在设定频率下洪水淹没情况进行了模拟,采用Nash-Sutcliffe系数对模型模拟水位结果进行了验证,结合GIS技术对模拟范围、模拟水深、淹没土地进行了分析.结果表明,模型模拟水位误差在0.235 m左右,Nash.Sutcliffe系数为0.78,模拟结果可靠.该模型系统能为洪水风险图绘制、洪泛区管理、洪灾损失评价等提供强有力的技术支撑.