基于MIKE FLOOD的洪泽湖周边滞洪区洪水演进模拟研究

基于实测断面资料建立了研究区的一维水动力模型,基于高精度DEM以及1∶10000地形图建立了研究区的二维水动力模型,并用MIKE FLOOD将一维模型和二维模型进行耦合,构建了洪泽湖周边滞洪区一、二维耦合的洪水演进数学模型。利用2003年历史洪水资料对模型参数进行了率定,并以2007年历史洪水资料进行了验证。以洪泽湖百年一遇设计洪水为模型上边界,二河闸、三河闸以及高良涧闸的现行调度方案的水位-流量关系为模型下边界,对洪泽湖百年一遇设计洪水方案进行模拟计算,当蒋坝水位达到14.33m时,洪泽湖周边滞洪区开始滞洪,得到开始滞洪后不同时段研究区内各类洪水风险要素的动态分布情况以及最大淹没水深、淹没历时,验证了模型的合理性,可用于蓄滞洪区洪水演算分析。     

基于MIKE FLOOD的洪泽湖周边滞洪区洪水演进模拟

基于实测断面资料建立了研究区的一维水动力模型,基于高精度DEM以及1∶10000地形图建立了研究区的二维水动力模型,并用MIKE FLOOD将一维模型和二维模型进行耦合,构建了洪泽湖周边滞洪区一、二维耦合的洪水演进数学模型。利用2003年历史洪水资料对模型参数进行了率定,并以2007年历史洪水资料进行了验证。以洪泽湖百年一遇设计洪水为模型上边界,二河闸、三河闸以及高良涧闸的现行调度方案的水位-流量关系为模型下边界,对洪泽湖百年一遇设计洪水方案进行模拟计算,当蒋坝水位达到14.33m时,洪泽湖周边滞洪区开始滞洪,得到开始滞洪后不同时段研究区内各类洪水风险要素的动态分布情况以及最大淹没水深、淹没历时,验证了模型的合理性,可用于蓄滞洪区洪水演算分析。     

基于WebGIS的洪泽湖地区洪水预报预警系统

为了加强洪泽湖地区洪水风险管理,保障淮河下游防洪安全,采用WebGIS与水文学、水力学模型相结合,将一、二维耦合的水动力学模型内嵌于B/S系统进行洪水预报预警的方法。构建了一维洪泽湖地区河道、二维洪泽湖湖面及周边滞洪区相耦合的洪水演进模型,在此基础上开发了基于WebGIS的洪泽湖地区洪水预报预警系统,实现了对降雨、洪水进行实时监控、预报和对预警关注地点水位、流量变化、洪水淹没和超标洪水预警信息的可视化展示。系统进一步提升了洪泽湖地区的防洪数字化水平,可为避险减灾提供决策支持。     

外洪溃堤一、二维耦合模型与内涝模型叠加在防洪保护区内的应用探讨

针对防洪保护区河道洪水的漫滩、溃堤及其与内涝叠加耦合预测的难题,以模拟溃堤洪水遭遇区域内涝情况下洪水演进过程为目标,采用基于非结构网格的Roe格式离散控制方程,利用Mike-flood提供的标准连接、侧向连接实现一维与二维模型间的耦联,将溃口口门概化为宽顶堰并添加控制策略实现堤防溃决模拟。采用二维水动力模型耦合降雨径流关系计算净雨过程,建立与区域内涝模型叠加联用的一、二维水动力耦合模型。以中运河南片防洪保护区内洪水演进为例进行分析,结果表明:中运河右堤胡家险工溃决后,洪水向下游演进至房亭河与中运河交汇处的运西洼地内,最大淹没水深位于房亭河与中运河交汇处。模型能够较合理的反映区域内涝分布、地形及主要道路和涵洞对洪水演进的影响,可为区域内防洪抢险工作提供可靠依据。     

MIKE软件在工程防洪评价中的应用

MIKE软件常用于洪水演进分析,其中MIKE11的核心是水动力模型(HD),HD模块利用Abott六点隐式格式求解一维河流非恒定流方程,MIKE21模型采用ADI逐行法对质量及动量方程分别进行时空上的积分,每个方向及每个单独的网格线产生的方程矩阵用追赶法求解。文章应用MIKE软件建立富春江一、二维耦合水动力洪水淹没模型,模拟不同重现期洪水淹没,对某油库码头工程进行防洪评价计算,分析了不同水文条件下工程前后的水位、流速变化评价其对河道防洪的影响。     

基于二维网格边元设置河道方法的蓄滞洪区洪水演进分析

大型蓄滞洪区洪水数值模拟往往涉及众多中小河道,需要构建一二维耦合水动力学模型。针对传统一二维耦合方式建模及计算效率低的问题,本文基于二维网格边元设置河道的方法构建了一二维耦合模型;并选择海河流域大陆泽、宁晋泊蓄滞洪区为典型应用区域,对该方法进行了应用检验;同时根据构建好的模型分析了下渗对于蓄滞洪区洪水演进的影响。研究结果表明下渗会显著减小蓄滞洪区洪峰水位,缩短淹没时间,在蓄滞洪区实际调度使用中应该考虑下渗的影响;模型的成功应用表明基于边元设置河道的耦合方式可以有效地计算蓄滞洪区中小河道与地面水流的交互过程,模型具有较好的应用推广价值。     

山丘区小流域洪水风险模型研究及应用

一维水动力演进模型能快捷进行长河段洪水演进预报,二维演进模型能准确进行山丘区小流域水流运动的模拟,提供洪水淹没范围、淹没深度等信息。基于一维、二维演进模型的不同特点,提出基于无结构化网格划分流域计算网格的一、二维耦合山丘区小流域洪水风险分析模型。利用该模型对太平溪流域P=10%设计暴雨条件下的洪水进行模拟分析,制作该设计暴雨条件下太平溪流域的洪水风险图,并通过耦合模型分析、风险图成果利用,研究太平溪流域的洪水风险因素,提出洪水风险应对对策及措施。利用耦合模型进行洪水风险分析,将成为山丘区小流域洪水风险管理的一项重要技术支撑。     

1954年型洪水淮河中游防洪工程联合调度研究

建立了淮河中游洪河口至浮山段一、二维耦合水动力数学模型,采用实测洪水过程对模型进行验证,验证结果表明,模型具有较高的精度.基于水动力数学模型,在现状工况条件下,对1954年型洪水进行了调度模拟分析,研究了临淮岗洪水控制工程、行蓄洪区与分洪河道等防洪工程联合调度运用效果.计算结果表明,对于1954年型洪水,淮河干流行蓄洪区全部启用,不启用临淮岗工程,蚌埠以上大部分河段水位超保证水位,蚌埠以下河段水位低于保证水位.启用临淮岗工程,可以减轻下游的防洪压力,减少行洪区启用数量,减少行蓄洪区淹没面积,同时也增加了上游蓄洪区和部分河段的淹没水深和高水位历时.综合全河段分析,启用临淮岗工程,干流大部分河段水位较低,行蓄洪区淹没面积减少,防洪效果较优.     

溃口近区二维数值模拟与溃坝洪水演进耦合

基于黏土心墙砂石坝的溃决过程,以及溃坝洪水传播和运动的特性,建立黑河金盆水库大坝溃口近区二维数值模型和下游地区溃坝洪水演进耦合数学模型。使用DAMBRK法计算逐渐溃坝,并应用其结果进行后续模拟。采用Abbott-Ionescu六点隐式有限差分格式求解一维模型,采用单元中心的有限体积法求解二维模型方程。采用侧向连接方式,将黑河两岸计算水位点与二维网格单元相连,实现一、二维模型的耦合。采用所建立的二维模型对溃口近区进行计算与模拟,得到计算区域某一时刻的水深及流速分布。应用所建耦合模型对黑河金盆水库万年一遇入库洪水漫顶致溃坝洪水进行数值模拟,得到一维河道内各断面的水位和流量变化过程,以及二维计算区域内不同时刻的水深分布图、流速矢量图和淹没范围变化过程。溃口的形成过程不仅包括漫顶水流的直接作用,同时包括溃口形成过程中两侧漩涡状水流的反冲刷作用。耦合模型可以同时兼顾河道内的水流变化以及河道外计算区域内的洪水演进过程,从而减少由于计算结果偏大或偏小所带来的防洪资源浪费和防洪措施不利等不良影响。     

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。     

改进的二维洪水淹没分析模型在小流域山洪风险评估中的应用

文章引入干湿水深理论对传统二维洪水淹没分析模型进行改进,提高了模型计算精度和稳定性,并将改进的二维洪水淹没分析模型用于辽宁东部小流域山洪风险评估计算中。研究结果表明:相比于传统模型,改进的二维洪水淹没分析模型在计算精度上得到明显改善,计算断面水位和实测断面水位之间的误差绝对值减少0.44m,流量误差相对值减少7.43%,且计算的区域淹没分析结果更为合理。模型可实现小流域山洪可能最大淹没范围,并定量评估洪水可影响的人员数量和造成的经济损失,研究成果可为小流域山洪风险评估提供方法参考。     

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.     

黄河水库下游河段洪水影响规律数值模拟研究

为探究黄河水库下游洪水演进水力要素规律,以水力学方法为基础,构建了一、二维耦合的水动力数值模型,对不同重现期设计洪水过程演进过程进行模拟,并提取关键断面水力要素值,分析其变化规律。结果显示,通过模型验证和模拟结果合理性分析发现,所用模型适用于黄河水库下游洪水演进过程;基于一、二维耦合水动力模型对不同洪水重现期条件下黄河水库下游洪水水力要素进行模拟,随着洪水重现期的增大,淹没水深及面积逐渐增加,沿程漫溢点增多。通过对不同重现期洪水条件下沿程关键断面水力要素的提取及模拟结果分析表明,在各重现期洪水条件下,最低及最高水位沿程呈现线性规律,且随着洪水重现期的增加,沿程最高及最低水位均呈现增加的趋势,如在10年一遇洪水重现期条件下,黄河水库下游4 km断面处最高、低水位分别为255.43、252.84 m;当洪水重现期增加至50年一遇时,该断面处最高、最低水位增至256.89、253.34 m。根据最大水深最短时间范围信息绘制危险区包络图,结合GIS空间分析技术,划定了避洪转移路线和安置区,可为研究水库下游洪水影响规律及洪水风险区的防洪避险决策方案提供支撑。     

基于水文水动力耦合模型的洪水淹没模拟

中国中小流域地区洪水灾害频发,探究新型城市雨洪模型是当下的研究热点。通过耦合水文模型与二维水动力模型的方法,使得在模拟城市下垫面洪水淹没情况的同时,又能使模拟达到较快的运算速度。以泉州市梅溪流域为例,探究耦合模型在中国中小流域范围应用的可行性。结果表明,耦合模型模拟水量平衡误差极小,淹没水深结果与验证值吻合较好。根据对淹没水深图与达最大水深时间图的分析,得到区域范围洪水的空间分布及时间分布,可为中小流域洪水治理提供决策支持。但中小流域水文数据匮乏一定程度上限制了模型的可靠性。     

基于一二维耦合水动力模型的横阳支江洪水演进数值模拟

为准确模拟横阳支江洪水,采用一二维耦合水动力模型搭建横阳支江数值模型,综合考虑流域内复杂的地形特征和工况信息,对2003—2009年对横阳支江有影响的14场台风的水文数据进行模型率定和验证。柳水文站的水位平均确定性系数为0.83,平均最高水位相对误差为5.85%~6.09%,能较好地反映流域内的洪水过程。在此基础上,计算了超标准洪水造成的漫堤、溃堤等洪水淹没的复杂情况,实现了计算成果的动态展现,并分析了不同溃堤宽度对通溃口水量的影响以及淹没洪水在洪泛区的演进过程。     

MIKE模型在北京市平原河道洪水风险分析中的应用

北京市西北东三面环山,平原区易受上游山区洪水、本地涝水影响,属于洪涝灾害的易发区、洪水风险的高发区,开展洪水风险研究至关重要。本文采用MIKE建立丁家洼河一、二维耦合水动力洪水淹没模型,模拟不同重现期洪水淹没,并利用"7.21"洪水进行了验证,结果表明MIKE模型模拟成果可作为北京市平原河道洪水风险分析的依据。     

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.     

二维水动力数值模型在天然河道弯道处水流横向水位差模拟计算中的应用

天然河道弯道处水流过程复杂。洪水风险研究中,一般先对河道建立一维水动力数值模型,再与岸上陆地二维水动力数值模型相耦合。由于山区河道弯道处的横向水位差较大,一维水动力模型无法反映两岸水位差,需对整个项目区建立整体二维水动力数值模型。该文以富屯溪顺昌县城区段天然河道为例,分析天然河道弯道水流特性,借助二维水动力数值模型模拟弯道水流,计算不同弯段、不同洪峰流量下的横向水位差,分析弯道横向水位差的影响因素。     

溃堤山洪淹没风险评估水动力耦合模型及应用

建立山洪沟道溃堤洪水演进一、二维水动力耦合数值模拟模型,分析评估溃堤山洪淹没风险。针对阻水道路和灌渠渠堤等特殊边界,将其概化处理为宽顶堰并利用非结构化网格加密剖分技术耦联特殊边界,同时采用干湿水深理论提高模型计算效率,使溃堤山洪耦合模型能够准确反映计算区真实地形以及水流的动态演进过程。将模型应用于宁夏大武口沟城区段100年一遇溃堤山洪演进计算,模拟了沟道与溃口分流洪水运动以及两者动态交互传递过程,并分析了洪水淹没风险分布特征及影响情况,研究成果可为山洪沟道溃堤洪水风险评价及防洪规划等提供技术支持。     

长江不同溃口溃堤风险分析

为研究长江不同溃口溃决后的风险,采用长江1954年100年一遇洪水工况,利用一维、二维水动力模型耦合方法分别模拟安定街、临江站、黄山寺、二坝镇4处溃口溃决后的淹没风险以及洪水淹没过程。计算结果表明：1954年长江流域发生的特大洪水,100年一遇洪水工况下,安定街溃口、临江站溃口、二坝镇溃口、黄山寺溃口淹没范围依次减小。