蓄,滞洪区的洪水演进数值模拟与风险分析

一、二维联合洪水演进数值模型可反映蓄，滞洪区内分洪洪水沿河槽纵向泄流和河槽内，外的横向水流交换过程，用通度系数模拟蓄滞洪区复边界；采用模糊区划式将蓄，滞洪区划分为５类风险区，并绘制洪水险图；在此基础上，对洪水风险进行定量评估。     

黄河下游北金堤滞洪区洪水演进模拟及风险分析

北金堤滞洪区自建立至今,地形地貌发生较大变化,其滞洪淹没区域会受其影响,需基于现状地形重新模拟洪水演进,分析其滞洪能力。文章在“八五”成果基础上,基于2017年实测的北金堤滞洪区地形图,建立二维洪水演进模型,分析出滞洪区内洪水演进过程与“八五攻关”成果基本一致,因非防洪工程的建设及地形地貌的改变,大广高速西北区域滞洪能力下降,为开展北金堤滞洪区开发利用规划,北金堤堤防改建方案研究等工作提供技术支持。     

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。     

某水库溃坝洪水演进数值模拟研究

水库大坝的修筑,使得水能资源得到了更好的利用,但是也不能忽略水库大坝的工程事故带来的风险性灾害.一旦发生溃坝事故,将会对下游区域造成巨大的灾害影响.以某大型水库为研究对象,采用MIKE Flood耦合模型对溃坝洪水频率、大坝溃决历时和终溃高度等因素对溃坝水流的影响进行模拟计算.模型采用逐渐溃形式对溃坝洪水演进情况进行模...     

三维溃坝洪水在复杂淹没区域演进的数值模拟

溃坝数值模拟为溃坝洪水的灾害性分析提供科学依据。针对溃坝洪水在复杂淹没区域中的演进过程,建立了耦合VOF法的三维k-ε紊流数学模型,采用等效糙率法处理了复杂下垫面,兼顾考虑了建筑物群的滞水及阻水作用。运用无结构贴体网格划分技术,建立了六面体单元网格模型。离散格式为二阶LUD空间离散格式和二阶Crank-Nicholson时间离散格式,并采用PISO算法进行了数值求解。通过Testa等人的物理模型的实验结果验证了该模型的准确性。结合东武仕水库溃坝在下游复杂淹没区域中的洪水演进过程进行了数值模拟和分析,并绘制了溃坝洪水风险图。     

大名泛区洪水演进数值模拟

利用结构化网格的有限体积法,建立了二维浅水方程的高精度、低计算负荷的数值计算模型。对结构化网格的处理采用一种自适应网格加密方法,提出四叉树的网格构造,以提高网格对地形和水力变化的敏感度。推导出一种具有激波捕捉能力的二维浅水方程的守恒形式,采用单元中心式有限体积离散。方程的离散采用Godunov格式,利用近似Riemann解求解界面通量,并介绍和采用了具有二阶精度的HLLC算法。对在此基础上,建立大名泛区二维洪水演进模型,获取了不同时段的淹没范围栅格图像、不同时刻淹没水深、洪泛区的蓄水量变化过程以及泛区内点的水力要素信息,为泛区的防洪规划和实时洪水预报提供理论参考。     

复式河道一维洪水演进数值模拟

针对复式河道的特点,建立复式河道一维非恒定流数学模型,采用四点线性隐格式离散圣维南方程组,在动量方程中通过对主槽宽度进行修正,很好地解决了漫滩瞬间流量波动问题。通过2006年汛期调水调沙期间的实测资料对黄河下游白鹤—孙口河段洪水演进过程进行验证,结果表明,计算的洪峰变化过程比较符合实测情况,洪水传播时间的计算值与实测值基本吻合。     

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。     

恩县洼蓄滞洪区洪水演进数值模拟

为研究恩县洼蓄滞洪区洪水演进过程,采用EFDC模型根据蓄滞洪区内不同地形条件对该区域进行二维数值模拟计算。在模拟时采取了两种不同方案进行对比模拟,通过对方案模拟结果比较分析,表明蓄滞洪区出流量大小对洪水演进影响很大,同时也表明EFDC模型模拟二维洪水演进效果较好,可为蓄滞洪区防洪减灾等提供技术支持和研究方法。     

金沙江白格堰塞湖溃坝洪水演进高性能数值模拟

为高效准确地计算堰塞湖溃坝洪水演进过程,采用基于GPU加速技术的二维水动力模型模拟了2018年金沙江"10·10"与"11·3"白格堰塞湖溃坝洪水演进过程,并将模拟流量过程结果与下游叶巴滩、苏洼龙的实测流量结果进行了对比。模拟结果表明:对于无高精度地形资料的山区,该二维水动力模型可以较好地模拟溃坝洪水演进过程。在计算效率方面,在462万网格的地形数据上模拟40 h洪水演进过程,两次模拟事件分别耗时61 min和74 min。可见该二维水动力模型在模拟洪水演进时非常高效,对洪水应急抢险事件可做到快速预测,为决策者提供有力的数据支撑。     

基于多类模型耦合的城市洪水风险 分析技术研究

基于城市洪水的特点,提出了简化的城市排水模型,并与SCS水文模型和二维浅水动力模型相耦合,建立了城市洪水风险分析模型。该模型能够模拟城市外洪、内涝或二者的组合,并以蚌埠市为例,开展示范研究,计算结果与实际情况相符,证明了模型的适用性.     

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.     

基于洪灾风险管理的蓄滞洪区道路规划

道路等线状地物的科学规划是协调蓄滞洪区防洪与自身经济发展间矛盾的重要手段。基于综合考虑洪水危险度、暴露度及脆弱性的洪灾风险管理模式,对天津市大黄堡洼蓄滞洪区内道路等线状地物的科学规划进行探讨,提出由洪灾风险确定最优道路建设方案的途径。鉴于蓄滞洪区内各类财产的空间分布不具规律性,导致洪灾损失随地貌随机变化的特点,需采用水动力模型计算出的淹没结果确定洪灾风险。在天津市大黄堡洼蓄滞洪区的应用表明,依据洪灾风险规划道路是必要的,它具有能够兼顾全局防洪的优越性。所得结论为,在大黄堡洼蓄滞洪区内布设道路时,当道路方向与洪水演进主流方向呈90°,道路位置距分洪口门约10km左右,过流涵洞尺寸为3m时,洪水造成的经济损失最小,该方案下所产生的洪灾风险最小。     

海河蓄滞洪区洪水资源利用的水污染风险分析

海河蓄滞洪区的洪水资源利用是提高流域水资源利用效率，缓解水资源供需矛盾的措施之一。但由于海河流域水污染严重，洪水资源利用时存在水污染风险，须在利用过程中谨慎考虑。本文分析了海河大黄浦洼蓄滞洪区洪水资源利用的水源水质问题，应用建立的蓄滞洪区水质预报模型，计算分析了各种分洪条件下的水质情景。阐述了洪水资源利用时水污染问题的不确定性以及相应的水污染风险，并结合大黄浦洼的实际水环境条件，提出了减缓水污染风险的措施建议。     

大型行蓄洪区洪水演进数值模拟与三维可视化技术

本文以淮河临淮岗洪水控制工程为例,对行蓄洪区GIS数据库建设、洪水演进数值模拟、洪水演进动态显示、洪水预报及洪水调度、行蓄洪经济损失评估等进行了研究,并在三维GIS软件VrMap2.0 SDK平台下开发了一套大型行蓄洪区防洪减灾决策支持系统软件,实现了防洪工程枢纽建筑物及其场景编辑、浏览、地物属性查询及电子沙盘模拟、防洪调度数值模拟、洪水淹没过程显示、水流场信息查询、闸门运行状态监控、分类财产损失评估、财产受损残余状况、建筑物破坏程度直观表现的功能。     

流域洪水风险情景分析技术简介及其应用

在综述洪涝灾害特性和介绍情景分析方法的基础上,阐述运用流域洪水风险情景分析技术进行防洪战略决策研究的优点,系统介绍英国未来洪水风险情景分析技术的研究方法、主要结论及其成果的应用情况。以太湖流域为例比较我国与英国在洪水特性、经济社会发展、洪水管理体制等方面的异同,总结在太湖流域开展洪水风险情景分析技术应用研究的特点,并提出相应的建议。     

欧洲洪水风险图编制经验的启迪

从洪水风险图发展历程看,欧洲与我国比较相似,洪水风险图的起步时间比较接近,目前也都处在一个大的发展阶段.本文从洪水风险图的发展背景、洪水风险图的种类、洪水分析计算方法、洪水风险图的制作单位和运用方式等多个方面阐述了欧洲的主要做法,对比了与我国洪水风险图编制工作的异同.为进一步适应我国洪水风险管理工作的需要,建议我国尽早开展洪水危险等级划分标准的研究以及包含风险信息的洪水风险图绘制工作,规范参与洪水风险图绘制的洪水分析计算工具,进一步明确洪水风险图的角色和使用方法等问题.     

关于洪水风险分析几个问题的思考

对近年来发生的典型洪水灾害案例的分析可以看出,堤防防洪标准已不能完全表示灾害风险程度.水灾风险分析中洪灾和涝灾面积比值变化较大.面对灾害的变化趋势和防洪出现的新情况,水灾风险分析的概念和方法也应相应扩展,以便适应变化了的形势.     

基于FAHP防洪保护区洪水风险分析的溃口选择研究

针对溃口位置选择的重要性,结合洪水风险图溃口位置确定原则,构建溃口选择指标体系,根据建立的模糊互补矩阵,运用改进的模糊层次分析法确定各项评价指标的权重;然后,运用专家打分法得到各项指标的评分值;最后,利用各项指标权重和指标的专家评分值对备选堤防段进行综合评价。并结合黄河宁夏中卫河北段溃口选择实例进行分析,以此说明模糊层次分析法在洪水风险图溃口选择过程中应用的科学合理性。     

内涝和外洪遭遇情景下洪水风险要素解耦模拟

特定洪源作用下的洪水风险要素是编制洪水风险图、开展洪水风险管理的基础。在内涝、外洪等多洪源遭遇情景下,因多洪源耦合作用于洪水风险要素,解耦特定洪源作用下的洪水风险要素是洪水风险分析的难点。基于示踪剂法原理,提出内涝和外洪遭遇情景下洪水风险要素解耦方法。该方法是将特定洪源表示为含有标志示踪剂的源汇项,利用溶质运移模型模拟得到标志示踪剂浓度时空变化过程,通过标志示踪剂分布范围解析特定洪源前锋到达时间,将标志示踪剂浓度比例与淹没水深数量积视为特定洪源作用下淹没水深。解耦方法经过理论公式推导,并通过案例实证进行了验证。以淮河干流 1991 年洪水蒙洼蓄洪区典型进洪过程为例,对蓄洪区启用后区内淹没水深、前锋到达时间等洪水风险要素进行解耦,并绘制了进洪洪水前锋到达时间,以及内涝、进洪洪水作用下淹没水深空间分布图。区内蓄洪量解耦为进洪量和暴雨内涝积水量,第 1 次进洪结束时,进洪量占蓄洪量的 85.47%;第 2 次进洪结束时,第 1 次进洪洪水、第 2 次进洪洪水及内涝水量分别占蓄洪量的 26.80%,64.15%,9.05%。在内涝和外洪遭遇情景下,运用该方法能够快速准确提取进洪洪水的前锋到达时间,且能解耦受内涝、进洪洪水等洪源作用下的淹没水深。