基于一维和二维动态耦合FLOOD水动力模型的漓江洪水风险分析

基于漓江干流及两岸地形、断面数据，构建一维和二维动态耦合FLOOD水动力模型，并对模型率定与验证。模拟漓江天然洪水和考虑漓江上游水库联合调度作用下两岸淹没情况，对漓江干流两岸洪水进行风险分析，为漓江流域精准预报、水库防洪调度、预警、效益分析打下坚实基础。     

基于耦合水动力模型的药湖联圩区洪水风险分析

鄱阳湖赣江尾闾药湖联圩防洪保护区水系繁多,频繁受到洪水侵袭,因此极有必要对该地区开展洪水风险分析。建立了能够模拟溃堤洪水水流演进的一、二维耦合水动力模型,并利用糙率分区、河道地形还原等技术进行优化,提高了模型精度。将该模型应用于药湖联圩防洪保护区,计算区域采用非结构化三角形网格进行剖分,设定溃口发生瞬时溃堤,溃口流量满足水量平衡原理,演进结果合理可靠。对演进计算结果进行洪水风险分析,结果表明:鸡鸣洲、大王庙、司家闸溃口洪水淹没面积分别为10.62,56.67,18.36 km2,淹没分布基本遵从地形高低原则,保护区内的淹没水深基本都大于3 m,区内洪水淹没范围大小和影响人口数量与溃口位置有关。     

二维水动力学洪水风险分析平台设计与研发

在已有大量研究成果的基础上,结合全国洪水风险图编制试点,基于.Net平台,利用最新软件技术及面向对象方法,研发了二维洪水演进模拟的洪水风险分析平台。洪水风险分析平台统一设计了网格对象模型,在非结构网格有限体积计算方法、网格自动生成、GIS数据接口、大容量计算网格的展示与用户交互、用户编程接口等关键技术方面进行了探索和研发。研发的平台初步应用于沂河左堤洪水风险图编制试点,对江河堤防（段）洪水风险图编制进行了有益的探索。     

基于一、二维耦合水动力模型的潼湖流域洪水出口通道方案研究

为解决潼湖流域洪水出口通道受限问题,增强流域防洪排涝应急能力,通过构建潼湖流域一、二维耦合模型,对流域新开排洪渠方案的改善效果进行模拟分析。结果表明,随着排洪渠底宽和出口闸门净宽的增加,潼湖水面线逐步降低。从经济性和安全性角度,选择渠道底宽为35m,末端闸门净宽为25m的方案为最优方案。研究成果能够为复杂河网水系防洪治理提供参考。     

一维二维水动力模型耦合的城市洪水模拟

城市洪水模拟通常包括城市内河流模拟和城区平面漫流模拟。一维水动力学模型可以较好地模拟河流和水工建筑物的水流特征,二维水动力学模型模拟水平漫流可以取得令人满意的结果。而一维二维耦合模型可以充分发挥两种模型的各自特色和优势,解决两种模型分别使用时经常遇到的空间分辨率和计算精度等问题。本文通过建立一维二维水动力耦合模型,针对不同的典型降雨过程,对该模型系统进行验证和分析,并最终用于模拟济南市不同重现期下洪水淹没情况。模拟结果表明,该模型能够有效地模拟复杂市区降雨积水过程,能够提供可信度较高的城市洪水潜在风险评估,可为城市防汛预警决策提供技术指导。     

莱茵河洪水预报和警报系统

莱茵河发源于瑞士山脉的冰川，最终流入荷兰平地，根据地理形态的差异，将整条河流划分成6个河段，每个河段不同的气候特征，在莱茵河的干流及其支流分别建有25个洪水警报中心，这些中心所反馈的信息表明莱茵河的各河段在水言语学方面所具有的多样性，即不均匀性，瑞士，法国，荷兰境内分别建有1个洪水警报中心，德国境内有3个洪水警报中心，本文就德国境内的洪水敬报中心组织机构和职能进行了描述。联邦水文研究所给们美国兹和杜伊斯堡的德国洪水警报中心提供洪水预报成果，1980－1997年间研究所采用一种统计多河道过滤模型进行洪水预报，而从1998年开始使用一种新的预报系统，即给最重要的河段建立水力学模型，同时对某些输入站采用统计途径，文章讨论了这一新系统的运行和数据的使用，并描述了1993年，1996年和1998年观测洪水的预报结果，最后，本文提出了将新的预报系统同降雨径流模型进行了链接的思路。     

基于MIKE21的取水泵房二维水动力学模拟研究

为优化巢湖市长江供水工程取水泵房型式及评价建成后对长江行洪的影响,基于 MIKE 21 软件建立了东梁山至石跋河河口江段二维水动力学模型,选用非结构化三角网格进行水流数值模拟。经分析,圆形取水泵房周边水流过渡较长方形取水泵房更平稳;泵房建成后对长江行洪影响甚微,泵房周边水位、流速、流态均会产生一定变化,但总体变化值较小,仅限于泵房附近小范围江域。     

十三围防洪保护区洪水风险分析

十三围防洪保护区位于珠江河网区域的西江和北江交汇后的西江右岸,西江洪水峰高量大,洪水威胁严重,进行洪水风险分析十分必要。考虑到珠江河网区域水流运动复杂,基于一维水动力学模型构建了珠江河网一维模型,并根据历史洪水资料验证了模型的可靠性。为了反映保护区内的河道、堤防、道路等对洪水传播的影响,采用精细化的非结构网格构建了十三围保护区二维水动力学模型进行洪水演进模拟。通过一、二维耦合模型,分别对江根段、西头窦段溃口进行了西江50,100,200 a一遇设计洪水下的洪水淹没方案计算,并对计算成果进行了合理性分析,包括水量平衡分析、局部流场分析、溃口流量水位过程分析等。结合社会经济数据进行了受淹面积、受影响人口、淹没损失等方面的洪水影响分析,可为防汛抢险、避洪转移等提供重要信息参考。     

太浦河一维、二维水流数值模拟比较研究

相对于太浦河洪水风险图编制的研究范围,太浦河是一条狭长的河道,河道内如采用二维水动力模型数值计算将影响洪水风险系统调用数据的效率和可视化的效果,可考虑河道内采用一维水动力模型计算.为了验证一维水动力模型是否能应用于太浦河洪水风险编制中的太浦河河道洪水演算,运用一维、二维水动力模型对太浦河河道分别进行了恒定情况和非恒定情况的洪水演算.一维、二维水流数值模型的计算结果表明:水位与断面平均流速吻合性较好.因此得出结论:用一维水动力模型在计算太浦河河道内洪水演算具有与二维水动力数学模型相当的精度,并能大大提高洪水风险系统调用数据的效率,并提高了可视化的效果.     

基于一二维耦合技术的溃坝洪水模拟研究

以印度尼西亚巴丹托鲁水电站溃坝洪水模拟为例,对于地形条件复杂的河流,利用MIKE软件基于一二维耦合技术构建溃坝洪水计算模型,对拟定的溃坝工况进行数值模拟。建立的溃坝洪水一二维耦合模型适用于不规则计算域和地形,通过引入了新的动态耦合技术,避免了采用单一模型时遇到的计算效率、网格精度和准确性方面的问题。通过数值模拟得到了溃口流量过程和下游海滩地区洪水演进过程,并对下游敏感区域进行淹没影响分析。模拟成果为水电站工程设计、溃坝洪水风险分析和灾害损失评估提供了技术支撑。     

一、二维耦合数学模型在感潮河网洪水风险图编制中的应用

为了解决感潮河网径流、潮汐交汇,动力复杂,溃决洪水难以用经验公式准确概化的问题,建立直接以溃口为耦合断面的河网一维、保护区二维侧向耦合模型,将感潮河网与保护区一体化,避免环境因素及经验参数的不确定性带来的溃口流量估算误差。典型算例和中顺大围溃决洪水情景模拟表明：洪水自溃口集中喷射出后分散流向围内,流态受围内下垫面影响显著,溃口水位、流量随外江潮位涨落而起伏变化,由溃口流量过程线计算所得溃口水量与根据淹没区各单元的面积和水深计算的围内总水量一致。模拟成果直接反映下垫面、水头差、潮位涨落,及溃口流态对溃决洪水的综合影响,反映出本耦合模型计算溃口流量及对溃决洪水模拟的合理性、可信性,具有较好的应用前景。     

基于一二维水动力模型的山丘区小流域洪水模拟与淹没分析

我国东南沿海山丘区小流域降水充沛,山洪灾害频发.为科学指导山丘区小流域防洪减灾,以浙江省松阴溪流域遂昌县城为研究区域,构建一二维耦合水动力模型,通过"20140820"、"19930624"两场历史洪水对模型参数率定验证,模拟不同重现期设计洪水情景下的洪水淹没过程,为山丘区小流域防洪决策提出合理建议.     

基于MIKE FLOOD模型的西北城市河道橡胶坝群洪水风险分析研究

由于西北城市河道比降大,暴雨和山洪形成河道洪水突发性强,河道橡胶坝群的修建改善了城市生态环境,同时也客观上增大了城市洪水风险.基于MIKE FLOOD水动力学模型,对西北城市橡胶坝群河道典型案例进行了一二维耦合水动力学模型计算,研究了在河道遭遇大洪水时橡胶坝群未塌坝运行的洪水动态演进情况,定量计算了对城市可能造成的淹没情况以及洪灾损失,指明了橡胶坝群未按照防汛预案采取度汛措施而造成的潜在洪水风险,并且提出了降低城市河道橡胶坝群洪水风险的建设管理措施.     

Systematic comparison of 1D and 2D hydrodynamic models for the assessment of hydropeaking alterations

Numerical hydrodynamic models enable the simulation of hydraulic conditions under various scenarios and are thus suitable tools for hydropeaking related assessments. However, the choice of the necessary model complexity and the consequences of modelling choices are not trivial and only few guidelines exist. In this study, we systematically evaluate numerical one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) hydrodynamic models with varying spatial resolution regarding their suitability as input for hydropeaking-sensitive, ecologically relevant hydraulic parameters (ERHPs), and their computational efficiency. The considered ERHPs include the vertical dewatering velocity, the wetted area variation between base and peak flow and the bed shear stress as a proxy for macroinvertebrate drift. Furthermore, we quantified the habitat suitability of brown trout for different life stages. The evaluation is conducted for three channel planforms with morphological characteristics representative for regulated Alpine Rivers, ranging from alternating bars to a braiding river morphology. For the prediction of habitat suitability and bed shear stress, a 1D model appears to be always insufficient, and a highly resolved 2D model is suggested. Reducing the spatial resolution of 2D models leads to computational efficiency similar to 1D, while providing more accurate results. Thus, our results suggest, that while a highly resolved 1D model is sufficient for accurate predictions of the dewatering velocity and wetted area in the less complex alternating bar morphology, a 2D model is recommended for more complex wandering or braiding morphologies. This study can serve as guideline for researchers and practitioners in the selection and setup of hydrodynamic models for hydropeaking.     

基于内集-外集的洪灾模糊风险分析

我国洪涝灾害频繁发生,对我国人民的生命财产安全造成很大的危害,洪灾风险分析可为防洪规划和管理决策提供重要的依据.采用基于信息分配方法的内集—外集模型对洪灾进行模糊风险分析,以四川省洪灾数据为例说明该模型的具体应用.实例证明,此模型风险概念简单,数学逻辑清晰,计算简便,评估结果清楚,对防洪抗洪具有一定的指导意义.     

杭州市上塘河流域防洪能力分析

为分析杭州市上塘河流域现状防洪能力,对杭州市上塘河流域骨干河道进行概化,利用MIKE11／S0水工建筑物模块模拟河网内各种水工建筑物的位置、规模及调度原则,建立上塘河流域MIKE11一维水动力模型。结果表明,上塘河流域内河河网骨干河道现状防洪能力不足20a一遇,上塘河现状防洪能力不足10a一遇,整个上塘河流域现状防洪能力不足10a一遇。MIKE11／SO水工建筑物模块具有灵活性强、调节功能强大等突出优点,为各种水工建筑物模拟提供了一种便捷、行之有效的解决办法。     

二维数学模型在漕河大桥防洪评价中的应用

采用二维数学模型对漕河洪泛区进行了模拟计算,分析漕河大桥建设对河道防洪产生的影响,同时分析大桥自身的设防标准是否满足要求,并提出可行的肪治与补救措施,为项目审批和建设提供了有力的科学依据。     

河道及泛区水流数学模型的研究与应用

针对长宽尺寸较为悬殊的河道及泛区，利用三角形和等参四边形相杂交的有限元方法，结合矩阵质量集中技术，建立了相应的水流数学模型，并在独流减河水流模拟中进行了成功的应用．该方法克服了由于河道长宽尺寸悬殊引起的模拟困难，避免了以往河道与边区一、二维衔接模拟所产生的误差，具有可适应复杂边界、可随意进行局部加密和计算省时的优点，所建模型具有较大的实用价值．