基于MIKE21的濛洼蓄滞洪区洪水演算模拟

为研究蓄滞洪区分洪之后洪水演进情况,以淮河中游濛洼蓄滞洪区为研究对象,采用MIKE21模型对洪水演进过程进行了二维模拟计算。利用2007年实测水位数据对模型参数进行率定后,水位模拟最大相对误差约10%,表明模型具有较高精度。运用该模型模拟计算了最危险分洪方案下蓄滞洪区内任一点的水深、流速、到达时间等洪水淹没要素。研究成果可为濛洼蓄滞洪区防洪救灾提供技术支撑。     

基于数字流域系统的漳卫河系洪水演进模型建立

以海河流域漳卫河系为研究对象,采用数字流域系统应用开发软件水动力学模型对洪水演进过程进行了零维、一维、二维耦合模拟计算,模拟了漳卫河系发生50年一遇洪水时主要河道以及蓄滞洪区分洪后各控制断面(点)洪水演进情况,输出洪水要素、河道水面线、控制站水位(流量)过程、蓄滞洪区控制点水位、蓄滞洪区最大入流、出流等结果,为漳卫河系防洪调度提供技术支撑。     

蓄滞洪区设立对汾河下游防洪的影响

通过对汾河下游洪水特性和流域防洪状况的分析,针对汾河下游的河道特点、流域防洪状况,基于水流的连续方程和运动方程,建立了河道一维洪水演进模型,并合理规划蓄滞洪区。利用建立的模型对汾河新绛县南梁桥—河津水文站河段进行了数值模拟。结果表明:模型计算流量与实测流量吻合较好;通过设定的蓄滞洪区分洪后,水位降幅明显,可减轻流域内防洪重点地区新绛、稷山、河津的防洪压力。     

考虑下渗的河道与蓄滞洪区洪水演进过程模拟

基于霍顿(Horton)下渗和有限体积法,建立了考虑动态下渗的一二维耦合水动力学模型,并选择海河流域漳卫河系与大名泛区联合防洪体系作为典型应用区域,利用典型场次洪水对河道模型进行了率定和验证,同时探讨了下渗对于河道行洪、蓄滞洪区分洪以及洪水演进过程的影响。结果表明:考虑动态下渗的河道模型具有较高模拟精度,3场典型洪水洪峰误差都在10%以内;河道下渗会明显推迟蓄滞洪区的启用时间,并减小分洪流量和洪水总量;蓄滞洪区下渗对分洪过程影响较小,但会加快蓄滞洪区的退水速度。     

兰沟洼蓄滞洪区分洪口门合理宽度分析

利用MIKE洪水分析软件研究兰沟洼蓄滞洪区分洪口门开启宽度与洪水水位、流量间的相关关系。建立了包括白沟河、南拒马河和兰沟洼蓄滞洪区的水动力学模型,基于现有的研究成果和实测资料,采用最新的地形图和水文成果进行洪水演进分析。在保证大清河水系北支整体洪水调度安全的前提下,分析合理的分洪口门宽度。     

蓄滞洪区洪水演进数学模型研究及应用

以二维非恒定流基本控制方程为理论基础,采用有限体积法,建立洪水演进数学模型.根据蓄滞洪区内不同地形条件及洪水调度方案,以相应的水动力学方法,对模型区域的通量、蓄水量和洪水实时淹没水位进行计算,并考虑了公路建设中路基体积、涵洞尺度、取土方量对蓄滞洪区洪水演进的影响.采用恩县洼蓄滞洪区的历史洪水淹没资料进行模型验证,模拟了自然滞洪和分区滞洪两种情况下的洪水淹没过程,模拟结果与历史统计淹没范围基本吻合,预报了公路建设后蓄滞洪区洪水位的变化及风浪对洪水最大淹没范围的影响,为蓄滞洪区中的工程建设和防洪影响评价提供了研究思路和方法.     

黄庄洼蓄滞洪区洪水演进数值模拟研究

建立了潮白新河、永定新河及黄庄洼蓄滞洪区联合调度的一、二维耦合水动力学模型,模拟计算了20年一遇、50年一遇设计洪水在蓄滞洪区的演进过程,分析了蓄滞洪区淹没面积、蓄水量的变化过程。此项研究可为蓄滞洪区防洪工程建设、土地利用、分洪决策等提供有益的参考。     

一维河网嵌套二维洪水演进数学模型应用研究

建立了一维河网嵌套平面二维洪水演进数学模型,并以长江干流螺山－汉口河段和汉江支流东荆河水系作为应用对象,对该地区分蓄洪区调度方案进行模拟。对东荆河分洪民垸、杜家台分蓄洪区等实施分洪后汉江、长江干流洪水位变化和各分洪区进洪后洪水演进、淹没过程进行了初步模拟。结果表明,分洪对降低距分洪闸较近的分洪口门河道水位最为明显,对下游水位也有较明显的降低效果,但对上游水位影响较小,同时也表明模型构建合理、运用方便、稳定性好,符合实际物理过程,具备推广应用价值。     

西三洼洪水演进数值模拟及洪水风险分析

为模拟西三洼蓄滞洪区洪水演进,对其洪水风险进行分析,以一、二维非恒定流控制方程为基本理论,采用有限体积法,结合西三洼地形资料及大清河流域水文资料,建立一、二维耦合的洪水演进数学模型。采用63·8洪水实测资料对模型进行验证,结果基本吻合。对不同工况及重现期下的设计洪水进行洪水演进模拟计算并绘制洪水风险图。研究表明:该模型可模拟西三洼蓄滞洪区各分洪口门开扒时间、各时刻淹没面积、淹没水深及滞洪量等水情信息及其变化过程;规划情况(增加安全区)的滞洪总量大于现状情况滞洪总量;发生百年一遇洪水时,西三洼蓄滞洪区77%地区都遭受洪水侵害,其中57%区域为危险区,11%区域为重灾区,5%区域为中灾区。研究成果可为防汛部门制定科学合理的防洪减灾规划提供参考依据。     

胖头泡蓄滞洪区老龙口分洪闸泄洪能力分析

胖头泡蓄滞洪区位于哈尔滨市上游嫩江干流、松花江干流及第二松花江交汇处,可减轻三江洪水对哈尔滨市的防洪压力。采用数学模型计算和实体模型试验相结合的方法研究老龙口分洪闸的泄流能力及其影响因素,数学模型主要用于分析嫩江干流河道的冲淤演变及水位变化,同时为实体模型提供上下游边界条件;实体模型用于研究不同方案下分洪闸的过流能力。结果表明,老龙口分洪闸的泄流能力主要取决于嫩江干流水位和分洪通道的水位,而且对二者水位差的变化非常敏感。分洪闸过流能力的影响因素主要包括嫩江干流河道冲淤变化、分洪流量、洪水类型及行洪流路走向等。嫩江干流河道冲淤变化幅度很小,对干流水位基本不产生影响;分洪流量对嫩江干流水位影响比较明显,最大分洪流量时水位降幅达0.70 m。嫩江干流与第二松花江共发型洪水分洪对蓄滞洪区水位的减小幅度大于嫩江干流型洪水;蓄滞洪区内地形地貌复杂,不同分洪通道对分洪闸闸下水位影响显著,是泄洪闸过流能力的关键影响因素。因此,在蓄滞洪区内设置能快速分散蓄滞洪水的分洪通道非常必要。     

MIKE21模型在南新联圩洪水模拟中的应用

为了分析江西省南新联圩防洪保护区在圩提溃决后洪水在区内的演进过程,根据南新联圩防洪保护区周围湖泊、河流及圩区情况,建立了模拟保护区内洪水演进的MIKE21模型。分别采用2010年和2012年实测洪水资料对模型进行率定和验证,结果表明模型具有较高的模拟精度。在赣江50 a一遇洪水叠加湖口22.5 m洪水位(1954年型)的工况下,利用所建立的模型对防洪保护区内的淹没水深、流速和洪水演进过程等进行计算分析,获得了南新联圩防洪保护区发生溃堤后的受灾发展情况。研究成果可为南新联圩防洪预警及时发布、转移财产、逃生避险等提供技术支撑。     

分蓄洪区数学模型中边界处理的改进

针对分蓄洪区水流数值计算中的复杂边界问题,在传统笛卡尔坐标方法的基础上改用斜角笛卡尔方法.该方法能更好地贴近实际水边线,又能保留传统笛卡尔方法的优点.运用改进的分蓄洪区平面二维水流数学模型计算了湖北省白谭湖分蓄洪区洪水演进的情况.     

Mathematical model for flood routing in Jingjiang River and Dongting Lake network

The main stream of the Yangtze River, Dongting Lake, and the river network in the Jingjiang reach of the Yangtze River constitute a complex water system. This paper develops a one-dimensional (1-D) mathematical model for flood routing in the river network of the Jingjiang River and Dongting Lake using the explicit finite volume method. Based on observed data during the flood periods in 1996 and 1998, the model was calibrated and validated, and the results show that the model is effective and has high accuracy. In addition, the one-dimensional mathematical model for the river network and the horizontal two-dimensional (2-D) mathematical model for the Jingjiang flood diversion area were coupled to simulate the flood process in the Jingjiang River, Dongting Lake, and the Jingjiang flood diversion area. The calculated results of the coupled model are consistent with the practical processes. Meanwhile, the results show that the flood diversion has significant effects on the decrease of the peak water level at the Shashi and Chenjiawan hydrological stations near the flood diversion gates, and the effect is more obvious in the downstream than in the upstream.     

洪水避难分析系统的研究开发及其应用

随着经济社会快速发展,洪水高风险区中人口资产密度增大,受全球气候变化影响,台风、极端暴雨等形成的洪水灾害给高风险区的人员资产带来更大的威胁。危机时刻,如何更为有效、有序地组织灾区民众的避难转移是减少伤亡和损失的重要手段。本文从水文水力学、灾害学与地理信息科学等交叉视角,利用二维洪水仿真模型进行洪水演进模拟分析,对需避难转移人员及其空间分布特征进行识别;提出安置区的选择规划及优化匹配方法;建立最优转移路径分析模型及道路拥堵计算模型;在GIS平台上集成相关模型方法,开发洪水避难分析系统。在荆江分洪区进行了实例应用研究,建立了荆江分洪区的洪水模拟分析模型,用1954年分洪的实况洪水进行分洪区的洪水演进模拟分析,根据分析结果将分洪区划分为危险重灾区、深水重灾区和进洪轻灾区3个危险区域,利用荆江分洪区2014年分洪预案进行1954年实况分洪情景下的避难转移模拟分析,提出了基于洪水演进特征的分批次转移的改进优化方案。应用实例研究表明,本文建立的模型方法和相关系统具有较好的实用价值,可以为分蓄洪区等区域洪水避难方案的制定提供分析优化手段。     

珠湖蓄滞洪区运用对鄱阳湖湿地公园项目的影响

鄱阳湖湿地公园旅游开发项目与珠湖蓄滞洪区有部分重叠。利用Infoworks软件,构建了珠湖蓄滞洪区二维水动力学模型,用于对珠湖蓄滞洪区分洪和1998年鄱阳湖水位两种工况下的鄱阳湖湿地公园旅游开发项目的水深、流速、洪水到达时间以及淹没历时等要素进行模拟。模拟结果表明:珠湖实施分洪时,其水源湿地保护保育区的大部分建设项目面临着被洪水淹没的风险,而且淹没水深均较大。模拟研究成果可为鄱阳湖国家湿地公园开发建设项目的选址以及对洪水损失的预估提供技术支撑。     

考虑地下水入渗的洪水演进模型构建及应用

近年来我国北方地下水埋深逐渐增加,在洪水演进中,地下水渗漏的可能性较大,从而对洪水演进可能产生较大影响。针对此问题,以小清河分洪区及其西部为研究对象,建立了考虑地下水入渗的洪水演进模型。利用该模型对小清河分洪区的设计标准洪水进行了模拟,分析了地下水渗漏对小清河分洪区、河北省部分区域的水位以及出口东茨村的水位和泄量的影响。模拟结果表明:地下水渗漏对小清河分洪区的洪水演进有较大影响。因此在小清河分洪区的调度运用以及治理规划时,需要充分考虑地下水渗漏这一重要因素。     

分洪口门展宽和刷深过程的数值模拟

河道两旁的分洪区能够为河流分蓄超额洪水发挥重要作用,分洪区扒口分洪后口门的展宽和刷深过程的模拟对于抗洪工作具有较为重要的现实意义。本文在应用平面二维水流泥沙数学模型模拟分洪口门纵向冲刷的基础上,考虑了分洪口门横向展宽和崩塌过程的模拟,建立了一种能够模拟分洪口门展宽和刷深的混合数学模型,并将该模型应用于实际分洪区的计算,计算结果表面明该模型能够合理地模拟分洪口门的展宽和刷深过程。     

二坝蓄滞洪区分洪口门裹头工程稳定性研究

蓄滞洪区是调节河道超标准洪水的重要区域,建设蓄滞洪区对于保障区域防洪安全十分重要。为了研究长江芜湖河段二坝蓄滞洪区分洪口门裹头在扒口分洪工况条件下的稳定性,本文依据分洪口门设计资料构建了分洪口门裹头工程的三维数值分析模型,模型重点考虑了高压旋喷桩的三维加固效果以及地层的实际特征。采用强度折减法研究了裹头工程的稳定性状况,并且分析了分洪口门的变形规律。在蓄滞洪区扒口分洪工况,强度折减法计算的结果显示,相比背水侧堤身的变形,分洪口门裹头的变形量很小。堤防背水侧堤身首先出现塑性贯通区,口门稳定性最薄弱的部位在背水侧堤身,采用强度折减法计算的安全系数为2.05,大于规范要求值。说明裹头工程设计安全可靠,采用高压旋喷桩加固分洪口门十分有效,该研究成果可为类似工程设计提供参考。     

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。     

洪湖分蓄洪区启用对降低长江水位效果分析

运用一维、二维联算洪水演进模型,对长江干流螺山—汉口河段的洪水演进进行了模拟,分析了洪湖分蓄洪区的启用对该河段水位的影响,同时还模拟了洪湖分蓄洪区的洪水演进过程。计算结果表明,洪湖分蓄洪区的开启,能够有效地降低该河段的洪水位,从而减轻长江干流的防洪压力。计算结果可为洪湖分蓄洪区的合理启用提供科学的依据,为长江防洪调度提供参考。